История создания вертолёта (геликоптера) - Физика в школе
Главное меню:
статьи
История создания вертолёта (геликоптера)
Идея геликоптера возникла значительно ранее идеи аэроплана: первые наброски геликоптера были сделаны Леонардо да Винчи еще в 1505 г . А наш великий соотечественник М. В. Ломоносов в 1754 г . уже спроектировал небольшой геликоптер с часовой пружиной для подъема легких термометров с целью выполнения метеорологических наблюдений. Идея аэроплана была впервые разработана Хенсоном в 1843 г . С тех пор усилия всех крупных исследователей направляются почти исключительно на проблему аэроплана. В 1903 г . братья Райт впервые совершили полеты на аэроплане. С этого момента начинается быстрое развитие аэроплана, в первую очередь для военных целей и в сравнительно ограниченных масштабах - для гражданских нужд.
Как известно, аэроплан должен все время двигаться поступательно, ему необходим разбег при взлете и пробег при посадке. Для этого нужны большие аэродромы, и чем выше скорость самолета, тем больше должна быть площадь аэродрома. Так, для разбега новейших самолетов требуется дорожка длиною в 1,5 -2 км . Посадка и взлет далеко не всегда безопасны, в особенности при недостаточно хорошо оборудованных аэродромах или при вынужденной посадке, которая часто кончается аварией.
Личное пользование самолетом затруднительно, так как на нем невозможен полет прямо от дома к дому, а нужно сначала попадать на далеко отстоящие от города аэродромы и пользоваться наземным транспортом. Геликоптер позволяет избежать всех этих трудностей. Подъемная сила его получается с помощью винта с вертикальной осью и в принципе не зависит от того, движется ли геликоптер или стоит неподвижно в воздухе. Он может подниматься и садиться по вертикали, может висеть неподвижно в воздухе над одним и тем же местом. Геликоптер поднимается с любой площадки без разбега, спускается под любым углом без пробега, приземляется на любой плоской крыше. В Америке сороковых годов прошлого века было построено несколько сот почтово-телеграфных станций с плоскими крышами для приема геликоптеров. Полет ночью и в тумане для них считался не опасен, так как они могли опускаться медленно, освещая посадочную площадку фарами, и измерять свою высоту весьма просто - с помощью веревочки с грузом. Благодаря этому геликоптеры получали широкое применение в городах, имея возможность перелетать с крыши одного дома на крышу другого. Это наилучший вид индивидуального транспорта: быстрый, безопасный и легко управляемый, проще, чем автомобиль.
Перспективы использования геликоптеров в военном деле, считались в сороковые годы ХХ века, весьма значительны. Прежде всего, это был идеальный артиллерийский наблюдательный пост, исключительно удобный пункт для фотосъемки и незаменимый бомбардировщик по целям малого протяжения, как, например, железнодорожные мосты, подводные лодки. Как указывалось, геликоптер не требует специального аэродрома: он может садиться на лесной лужайке, на окраине деревни и там легко решать задачи в тылу противника. Он может передавать грузы и брать пассажиров, не опускаясь на землю, для чего ему достаточно просто повиснуть над землей на высоте нескольких метров и опустить или поднять на веревках или на лестнице людей и грузы. Он может переправлять войска через реки, летая взад и вперед и не садясь даже на землю, может успешно спасать утопающих.
Геликоптер сразу и в корне решал задачу о морской авиации: ему не были нужным катапульты для взлета или специальные авиаматки. Достаточно оставить на любом корабле свободную площадку 15 х25 метров , чтобы обеспечить взлет и посадку геликоптера даже при свежем ветре. Таким образом, геликоптер имел огромные преимущества перед самолетом, и перед ним открывались блестящие перспективы, в первую очередь, как машины ближнего действия.
Первые реальные летающие геликоптеры были созданы в Советском Союзе, и это было достигнуто благодаря увязке теории геликоптера с широким экспериментированием и практическим конструированием опытных образцов. Как известно, проф. Н. Е. Жуковским и его учениками еще до первой мировой войны была детально разработана теория винта. В маленькой (по теперешним масштабам) аэродинамической лаборатории Жуковского группой студентов были исследованы вопросы, связанные с идеей геликоптера. Были испытаны десятки летающих моделей с резиновыми моторами, сотни моделей винтов. В результате этих работ в 1910 - 1911 гг. студентом Б. Н. Юрьевым была разработана оригинальная схема геликоптера, в которой были впервые в мире решены основные вопросы: управляемость геликоптера, сообщение поступательной (горизонтальной) скорости и безопасный спуск при внезапной остановке мотора. Эта схема и была запатентована Б. Н. Юрьевым в1910 г . Характерными особенностями этого геликоптера были один несущий большой винт - ротор, хвостовой малый винт и автомат-перекос у несущего винта. Хвостовой винт необходим для уравновешивания реактивного момента от действия ротора и удержания гондолы от вращения, а также в качестве руля поворота машины. Управление геликоптером производится с помощью автомата-перекоса — своеобразного эксцентрика, заставляющего лопасти несущего винта или их элероны делать во время оборота дополнительные колебательные движения, изменяющие их углы атаки. Поэтому, если геликоптер случайно наклонится, например, вправо, то летчик может с помощью автомата-перекоса заставить лопасти «пробегать» опустившуюся правую сторону под большим углом атаки и давать тем большую подъемную силу, благодаря чему эта сторона поднимается и крен будет уничтожен. Самоуправление геликоптера было устроено так же, как на самолетах начала ХХ века - с помощью педалей и ручки управления.
По этой схеме была построена модель геликоптера, которая демонстрировалась в 1912 г . на международной воздухоплавательной и автомобильной выставке в Москве. Автору был присужден диплом и малая золотая медаль за «прекрасную теоретическую разработку проекта геликоптера». Но проблема эта не получила поддержки в России начале ХХ века, и ее удалось осуществить лишь в 30-40 – е годы ХХ века. В созданном по инициативе В. И. Ленина Центральном Аэро Гидродинамическом Институте (ЦАГИ), начиная с 1921 г ., производились многочисленные теоретические и лабораторные исследования, было построено много свободно летающих моделей геликоптеров и разработан ряд проектов, из числа которых было выбрано три наиболее рациональных типа. В 1930 г . был построен советский экспериментальный геликоптер ЦАГИ-ЭА-1 - это был первый в мире геликоптер, который действительно, успешно летал - до этого геликоптеры могли лишь прыгать. Летавший на нем профессор А. М. Черемухин побил все имевшиеся в то время мировые рекорды, дав показатели, в десятки раз превышавшие то, что было достигнуто тогда за границей. Вскоре был построен конструктивно более совершенный геликоптер ЭА-3, а затем улучшенной конструкции - ЭА-5; на последнем была достигнута замечательная устойчивость: во время полета можно было даже бросать ручку управления, настолько уверенно и плавно протекал спуск. В течение 1936-1940 гг. продолжалась углубленная теоретическая и экспериментальная работа в ЦАГИ и Военно-Воздушной Академии им. Жуковского. Академиком Б. Н. Юрьевым был опубликован ряд трудов, посвященных исследованию летных свойств геликоптеров и их аэродинамическому расчету. Был также сделан сравнительный анализ основных рациональных типов геликоптеров. В итоге этих исследований Б. II. Юрьевым совместно с инженером И. П. Братухиным разработана схема двухроторного геликоптера, который и был конструктивно разработан и построен Московским Авиационным Институтом под руководством инженера И. П. Братухина. Полеты этого геликоптера в 1944 - 1945 гг. выявили его отличные летные свойства, и вполне законно можно считать эту машину наиболее совершенной в мире.
За границей опыты с конструированием геликоптеров велись всё время параллельно с опытами в СССР, но обычно с опозданием на несколько лет. В 1923 - 1924 гг. в Голландии был построен одновинтовой геликоптер по схеме Юрьева. В 1925 г . в Германии В. Кошель сделал патентную заявку на одновинтовой геликоптер с двумя рулями. Коллегия ЦАГИ постановила протестовать против выдачи патента на эту систему. так как она давно известна и была, как мы уже говорили, предложена Юрьевым в 1910 г .
В1926 г . аналогичную заявку, включавшую два больших и один малые винты, предназначенные для уравновешивания реактивного момента, сделал французский конструктор Этьен Омишен. В 1931 г . в Америке сделал патентную заявку И. И. Сикорский, скопировавший схему геликоптера Юрьева, предложенную 20 лет назад - в 1911 г . Первые опыты Сикорский производил с геликоптером без автомата-перекоса. Но через 10 лет - в 1941 г . Сикорский полностью перешел на управление с помощью автомата-перекоса, т. е, вернулся к предложению Юрьева 1911 г . без всяких изменений.
Как известно, аэроплан должен все время двигаться поступательно, ему необходим разбег при взлете и пробег при посадке. Для этого нужны большие аэродромы, и чем выше скорость самолета, тем больше должна быть площадь аэродрома. Так, для разбега новейших самолетов требуется дорожка длиною в 1,5 -
Личное пользование самолетом затруднительно, так как на нем невозможен полет прямо от дома к дому, а нужно сначала попадать на далеко отстоящие от города аэродромы и пользоваться наземным транспортом. Геликоптер позволяет избежать всех этих трудностей. Подъемная сила его получается с помощью винта с вертикальной осью и в принципе не зависит от того, движется ли геликоптер или стоит неподвижно в воздухе. Он может подниматься и садиться по вертикали, может висеть неподвижно в воздухе над одним и тем же местом. Геликоптер поднимается с любой площадки без разбега, спускается под любым углом без пробега, приземляется на любой плоской крыше. В Америке сороковых годов прошлого века было построено несколько сот почтово-телеграфных станций с плоскими крышами для приема геликоптеров. Полет ночью и в тумане для них считался не опасен, так как они могли опускаться медленно, освещая посадочную площадку фарами, и измерять свою высоту весьма просто - с помощью веревочки с грузом. Благодаря этому геликоптеры получали широкое применение в городах, имея возможность перелетать с крыши одного дома на крышу другого. Это наилучший вид индивидуального транспорта: быстрый, безопасный и легко управляемый, проще, чем автомобиль.
Перспективы использования геликоптеров в военном деле, считались в сороковые годы ХХ века, весьма значительны. Прежде всего, это был идеальный артиллерийский наблюдательный пост, исключительно удобный пункт для фотосъемки и незаменимый бомбардировщик по целям малого протяжения, как, например, железнодорожные мосты, подводные лодки. Как указывалось, геликоптер не требует специального аэродрома: он может садиться на лесной лужайке, на окраине деревни и там легко решать задачи в тылу противника. Он может передавать грузы и брать пассажиров, не опускаясь на землю, для чего ему достаточно просто повиснуть над землей на высоте нескольких метров и опустить или поднять на веревках или на лестнице людей и грузы. Он может переправлять войска через реки, летая взад и вперед и не садясь даже на землю, может успешно спасать утопающих.Геликоптер сразу и в корне решал задачу о морской авиации: ему не были нужным катапульты для взлета или специальные авиаматки. Достаточно оставить на любом корабле свободную площадку 15 х
Первые реальные летающие геликоптеры были созданы в Советском Союзе, и это было достигнуто благодаря увязке теории геликоптера с широким экспериментированием и практическим конструированием опытных образцов. Как известно, проф. Н. Е. Жуковским и его учениками еще до первой мировой войны была детально разработана теория винта. В маленькой (по теперешним масштабам) аэродинамической лаборатории Жуковского группой студентов были исследованы вопросы, связанные с идеей геликоптера. Были испытаны десятки летающих моделей с резиновыми моторами, сотни моделей винтов. В результате этих работ в 1910 - 1911 гг. студентом Б. Н. Юрьевым была разработана оригинальная схема геликоптера, в которой были впервые в мире решены основные вопросы: управляемость геликоптера, сообщение поступательной (горизонтальной) скорости и безопасный спуск при внезапной остановке мотора. Эта схема и была запатентована Б. Н. Юрьевым в
По этой схеме была построена модель геликоптера, которая демонстрировалась в За границей опыты с конструированием геликоптеров велись всё время параллельно с опытами в СССР, но обычно с опозданием на несколько лет. В 1923 - 1924 гг. в Голландии был построен одновинтовой геликоптер по схеме Юрьева. В В
Все геликоптеры Сикорского, произведшие сенсацию в Америке и Англии, были построены по однороторной схеме Юрьева и напоминают летавший в 1930 г . геликоптер ЦАГИ ЭА-1. Помимо Сикорского, по этой же схеме строились геликоптеры Пясоцкий, Белл и ряд других американских фирм.
По окончании второй мировой войны в Америке стали проявлять исключительный интерес к геликоптерам. Многие американцы считали, что геликоптеры сыграют такую же роль в промышленности, как автомобили; их изготовление можно будет сосредоточить на авиационных заводах, с переходом к условиям мирного времени, резко сократившим производство. Но конструктивно заграничные геликоптеры были не доработаны: основные их недостатки — хрупкость, вибрация ротора, малая горизонтальная скорость и недостаточная грузоподъемность. Эти недостатки были устранены в новой схеме Юрьева и Братухина.
По окончании второй мировой войны в Америке стали проявлять исключительный интерес к геликоптерам. Многие американцы считали, что геликоптеры сыграют такую же роль в промышленности, как автомобили; их изготовление можно будет сосредоточить на авиационных заводах, с переходом к условиям мирного времени, резко сократившим производство. Но конструктивно заграничные геликоптеры были не доработаны: основные их недостатки — хрупкость, вибрация ротора, малая горизонтальная скорость и недостаточная грузоподъемность. Эти недостатки были устранены в новой схеме Юрьева и Братухина.
По постановлению Правительства СССР академику Б. Н. Юрьеву и инженеру И. П. Братухину была присуждена Сталинская премия за работы по созданию геликоптера.