Авиаконструктор Игорь Иванович Сикорский 1889-1972
Шрифт:
Хотя VS-300 показывал неплохие результаты, уже к началу 1941 г. стала очевидной неэффективность системы продольнопоперечного управления посредством рулевых винтов, особенно при полетах с поступательной скоростью. Кроме того, при такой схеме осложнялось обеспечение динамической прочности. На новый вертолет XR-4 решили поставить автомат перекоса. Но прежде его надо было отработать на экспериментальном VS-300. К этому времени целесообразность использования автомата перекоса была уже признана во всем мире, накоплен опыт его разработки, создана теория эквивалентного несущего винта, позволяющая правильно выбрать кинематику.
На отработку на земле автомата перекоса ушла вся весна 1941 г., и только 27 июня было решено начать его летные испытания. Учитывая сложность перехода на новую систему, приняли компромиссное решение. Автомат перекоса был установлен только для поперечного управления. Продольное же осуществлялось по-прежнему горизонтальным хвостовым рулевым винтом,
В августе 1941 г. начались испытания вертолета в новой конфигурации. После первых часов летных испытаний стало ясно, что новая ”полупродольная” схема открывает верный путь к созданию эффективного и надежного управления. Установка вместо двух горизонтальных рулевых винтов одного улучшила вибрационные характеристики, существенно уменьшила подверженность внешним возмущениям. Однако горизонтальный рулевой винт по-прежнему оставался в зоне влияния несущего, поэтому в октябре его пилон был отодвинут еще дальше назад, непосредственно к вертикальному рулевому винту. Работа же вертикального рулевого винта была признана идеальной. Он достаточно эффективно выполнял функции, аналогичные самолетному килю и рулю поворота.
После балансировки несущего винта с целью снижения вибраций вертолет в новой конфигурации достиг скорости 80 км/ч. Теперь в испытаниях большое внимание уделялось исследованию эффективности покрытия тканевой обшивкой некоторых частей конструкции. При этом был сделан вывод о желательности придания фюзеляжу обтекаемых форм. Так, VS-300 ”одели поприличнее”, чтобы, как говорили шутники, ”скрыть его худобу”.
Большой вынос вертикальных шарниров в какой-то мере предохранял вертолет от земного и воздушного резонансов. Это было отмечено при испытаниях, проводившихся без изменения циклического шага. Установка же управления циклическим шагом осложнила проблемы динамической прочности. Возросла опасность земного и воздушного резонансов. Так, 2 октября 1941 г. после совершения ряда успешных испытательных полетов С. Глухарев, приземлив вертолет, подруливал к ангару. В этот момент и начался земной резонанс – страшное бедствие первых вертолетов. Однако пилот не растерялся, быстро поднял машину в воздух, выключил двигатели и упал с высоты трех метров. Этим он спас вертолет, правда, сломав хвостовую балку.
В конце ноября 1941 г. Сикорский решил снять с VS-300 хвостовой горизонтальный рулевой винт, а продольное управление также осуществлять изменением циклического шага. Теперь новый вертолет XR-4 отрабатывался с полным управлением циклическим шагом.
8 декабря 1941 г., на следующий день после Пёрл-Харбора, был совершен первый полет VS-300 в новой и теперь уже окончательной конфигурации. На этот раз машину пилотировал Моррис. Сикорский напутствовал его: ”Старайся, Лес, делать все спокойно, не торопясь. У тебя куча времени. И самое главное, если вдруг почувствуешь что-то неладно, шаг-газ вниз и садись. Ты можешь совершить грубую посадку, даже небольшую поломку, но это все-таки лучше, чем если машина выйдет из-под контроля на высоте”. Полеты продемонстрировали хорошую управляемость, правда, тенденция к земному и воздушному резонансу оставалась. Воздушный резонанс возникал из-за недостаточной жесткости конструкции фюзеляжа, допускавшей колебания несущего винта в плоскости его вращения. 12 декабря через четыре секунды после взлета на вертолете начались сильные резонансные колебания. Проявив самообладание, Моррис позволил им развиться и только потом приземлил вертолет. Эффективность фрикционных демпферов для гашения колебаний лопастей в вертикальном шарнире была признана недостаточной. Сикорский установил на лопастях дополнительные гидравлические демпферы. Проведенные 31 декабря 1941 г. испытания показали, что резонанс исчез.
Подводя итоги 1941 г., можно было отметить:
– общее время пребывания в воздухе вертолета составило 28 ч 35 мин,
– опробованы три совершенно разные схемы управления,
– последняя модификация вертолета с автоматом перекоса дала самые обнадеживающие результаты.
Таким образом, И.И. Сикорский довел до работоспособного состояния классическую одновинтовую схему, предложенную еще за 30 лет до этого другим русским конструктором Б.Н. Юрьевым.
В новом 1942 г. на VS-300 был совершен ряд успешных полетов. В частности, достигнута скорость, близкая к 100 км/ч. В течение года VS-300 использовался для ведения широкой исследовательской программы. На нем, например, испытывалась эффективность установленного на хвосте стабилизатора, как жестко фиксированного, так и управляемого. Однако в то время данное средство балансировки еще не получило должной оценки и было признано необязательным. Оптимизировалась форма носового обтекателя. Кроме того, VS-300 испытывался с одно- и двухлопастным несущими винтами. Несмотря на упрощавшуюся при этом конструкцию, было отмечено столь сильное усиление вибраций, что решили оставить трехлопастный винт. Всего за время испытаний VS-300 было проведено 18 крупных переделок вертолета, несколько сот мелких изменений, ряд серьезных ремонтов после аварий. За многочисленные изменения, нескладный внешний вид, непокорность и необузданность характера первый вертолет Сикорского получил название ”Игоревского кошмара”. К концу испытаний из первоначальных частей на вертолете остались только кресло пилота, центральная часть фюзеляжа, топливный бак и два колеса главного шасси. Концепция максимальной простоты конструкции экспериментальной машины полностью себя оправдала. Быстро вносить изменения в конструкцию построенного в 1941 г. внешне эффектного, но тяжелого и сложного вертолета Платт-Лепейджа XR-1 было значительно труднее, что и затянуло его доводку, и он не смог конкурировать с XR-4.
К осени 1943 г. VS-300 полностью исчерпал себя как экспериментальный аппарат. В октябре он был передан в музей Института Эдисона. К этому времени машина имела общий налет 102 часа 35 мин. Вертолет стал редким экспонатом, заслужившим достойное место в музее всего лишь через четыре года после постройки.
VS-300 доказал всему миру эффективность классической одновинтовой схемы, которая и в настоящее время является господствующей. Его успехи были столь впечатляющи, что ряд конструкторов, и среди них будущие ведущие специалисты мирового вертолетостроения А. Янг, Ф. Пясецкий, Р. Хафнер и другие, занялись схемой с хвостовым рулевым винтом.
R-4
Разработанный в соответствии с контрактом ВВС США опытный двухместный вертолет XR-4 был собран в декабре 1941 г. в секретном ангаре ”Юнайтед Эркрафт” в Бриджпорте. Примерно месяц продолжались наземные испытания, в ходе которых проверялась работоспособность частей и деталей контрукции, надежность двигателя, балансировался несущий винт. Были внесены некоторые конструктивные изменения, но в целом вертолет признали законченным и годным к летным испытаниям.
Фюзеляж XR-4 был ферменный, сварной из стальных труб и имел почти квадратное поперечное сечение. Его отъемная хвостовая часть стыковалась болтовыми соединениями. В центральной части находился установленный вертикально звездообразный двигатель воздушного охлаждения ”Вернер” 175 л.с. Вращение от двигателя через муфту сцепления, соединенную с ней муфту свободного хода и короткий карданный вал передавалось главному редуктору. С муфтой Свободного хода был связан тормоз несущего винта. Корпус муфты сцепления использовался в качестве ступицы осевого вентилятора. Воздух для вентилятора засасывался через отверстия в передней части кабана.
Главный редуктор состоял из пары цилиндрических и пары конических шестерен. Часть мощности от редуктора передавалась на трансмиссионный вал хвостового рулевого винта. Несущий винт был трехлопастный, трехшарнирный. Лонжерон лопасти представлял собой стальную цельнотянутую трубу с шестью ступенями, диаметр которых постепенно уменьшался от комля к концу. Нервюры лопастей были деревянными, обшивка – полотняной. Трехлопастный рулевой винт располагался на отогнутом вверх концевом участке хвостовой балки. Бак для горючего помещался сзади двигателя.
В кабине, находившейся в передней части фюзеляжа, два пилотских кресла с целью меньшего влияния на центровку располагались рядом. Кабина имела большую площадь остекления. Приборы обычного самолетного типа и, кроме того, прибор- указатель общего шага несущего винта. Перед сидением пилота располагалась ручка управления циклическим шагом несущего винта. Рычаг управления общим шагом несущего винта и дроссельной заслонкой двигателя находился сбоку. Верхняя часть этого рычага поворачивалась как у мотоциклов рукоятка газа. Педали предназначались л для путевого управления посредством изменения общего шага рулевого винта. Сзади сидений устанавливалось радиооборудование. Шасси – трехстоечное: два основных и хвостовое.
14 января 1942 г. вертолет XR-4 под управлением Морриса впервые оторвался от земли. Опыт, полученный при проектировании, постройке и испытаниях VS-300, не пропал даром. В первый же день было совершено шесть полетов общей продолжительностью около получаса без какой-либо предпосылки к летному происшествию или сбою в работе. Хотя выяснилась необходимость внести в конструкцию некоторые изменения, аппарат был признан удачным. К концу января после серии испытаний эффективность автомата перекоса была признана вполне достаточной. Проводились также испытания аварийной посадки на режиме авторотации. Отрабатывались необычные операции с пассажиром. Пассажир влезал и вылезал из вертолета по веревочной лестнице, выпрыгивал с высоты один-два метра, по телефону разговаривал со стоящим на земле Сикорским, демонстрируя тем самым возможность замены вертолетом привязного аэростата. Впервые проводились совместные полеты двух вертолетов: VS-300 под управлением Сикорского и XR-4 под управлением Морриса. На испытаниях XR-4 достиг скорости 130 км/ч и высоты полета 600 м. Узнав об этих успехах, американские военные потребовали продемонстрировать им возможности вертолета и в первую очередь управляемость, грузоподъемность и скорость машины, ее скороподъемность и максимальную высоту полета. После этого они соглашались принять вертолет на войсковые испытания.