Успехи вертолетостроения за рубежом

В конце 1930 г. в некоторых иностранных журналах появились сообщения об испытании нового итальянского вертолета Асканио.

Вертолет Асканио - двухвинтовой аппарат соосной схемы. Корпус его состоял из центральной части, несущей двигатель с муфтой и редуктором, центральный вал, несущие винты и кабину летчика со всеми органами управления, и трех пирамидальных отростков, образующих вместе с центральной частью как бы несимметричную трехконечную звезду.

Вертолет Асканио

Аппарат имел два двухлопастных винта диаметром 13-15 м, вращающихся в противоположные стороны. Лопасти винтов могли свободно вращаться вокруг своей оси и становиться под нужными углами к плоскости вращения в зависимости от установленного угла стабилизаторов и рулей высоты, которыми была снабжена каждая лопасть. Кроме того, лопасти могли совершать небольшие колебательные (взмахивающие) движения.

Стабилизаторы имели небольшие открылки - рули высоты, которые (по усмотрению летчика) могли быть установлены под любым нужным углом. В полете углы установки стабилизаторов не менялись.

На вертолете Асканио был установлен авиационный двигатель Фиат А-505 мощностью 95-100 л. с.

Верхний и нижний винты вращались с одинаковой частотой вращения (75 об/мин).

В случае отказа двигателя лопасти винтов при помощи тех же стабилизаторов с рулями высоты должны были автоматически встать под небольшими углами, переводя тем самым несущие винты на режим авторотации.

Управление аппаратом осуществлялось тремя небольшими рулевыми винтами, два из которых (на концах левого и заднего отростков) с вертикально расположенными осями служили для управления в продольном и поперечном направлениях и наклона всего аппарата для горизонтального передвижения. Третий винт с горизонтальной осью (на конце правого отростка) предназначался для уравновешивания возможной разницы крутящих моментов несущих винтов и для ориентирования аппарата относительно вертикальной оси.

Полная полетная масса аппарата составляла около 800 кг.

Аппарат Асканио совершил в 1930 г. ряд успешных полетов на аэродроме под Римом. Максимальная высота полета составляла 18 м, максимальная продолжительность полета - 8 мин. 45 с. По дальности и высоте эти полеты были рекордными для вертолетов того времени.

В период 1926-1934 гг. значительные работы по созданию вертолетов проводил проживавший в Бельгии русский инженер Флорин.

Принципиальная схема вертолетов Флорина

Идея Флорина сводилась к тому, что в двух- или многовинтовом вертолете несущим винтам давать одинаковое направление вращения, наклонив одновременно оси этих винтов на небольшой угол по отношению к вертикали. При этом использовались появляющиеся при наклоне осей горизонтальные составляющие суммарной тяги для создания необходимого момента, парирующего реактивный крутящий момент.

По этой схеме Флориным было построено три аппарата. Они были двухвинтовые (диаметр 7,2 м) и имели двигатели мощностью 180-200 л. с.

В процессе длительных испытаний были получены следующие результаты:

 максимальная высота подъема             5 м 
 максимальная продолжительность полета   9 мин 58 с 

Все аппараты Флорина не обладали необходимой устойчивостью.

В 1933 г. в печати появились сведения о проводившихся в Англии работах двух австрийских конструкторов Наглера и Хафнера.

Первый построенный ими вертолет имел один несущий винт, приводимый во вращение двигателем воздушного охлаждения «Сальмсон» мощностью 40 л. с. Для парирования реактивного момента и придания большей устойчивости аппарат был снабжен двумя специальными лопастеобразными открылками, установленными сзади. Угол установки открылков можно было менять по желанию летчика.

Вертолет Наглера и Хафнера имел специальное приспособление для управления лопастями несущих винтов и перекашивания этих лопастей для управления аппаратом.

Вертолет Наглера и Хафнера

Этот вертолет не вышел из стадии начальных испытаний, так как конструкторы встретились с трудностями, преодолеть которые они не могли (несбалансированность и биение несущего винта, сильный нагрев двигателя и слишком малый запас подъемной силы).

Спустя 10 лет после первоначальных работ по созданию привязного вертолета конструктор Асбот вновь вернулся к работе над вертолетами. Им было построено четыре вертолета, каждый из которых имел по два деревянных несущих винта диаметром 4,35 м, расположенных один над другим и вращавшихся в противоположных направлениях. Эти винты приводились во вращение при помощи ротативных двигателей: «Рон» (110 л. с.) в первых трех типах и «Клерже» (110 л. с.) в четвертом. Устойчивость в полете и поступательное передвижение аппарата достигались воздействием на специальные плоскости, помещенные под винтами в струе отбрасываемого им воздуха.

В последнем аппарате этого типа АН-4 был вращающийся от того же двигателя тянущий винт, который давал возможность вертолету передвигаться горизонтально.

Эти машины совершили много полетов. Официальных результатов испытания вертолетов Асбота не имеется, но по данным, сообщаемым самим конструктором, на его аппаратах было налетано 29 ч, причем большое количество полетов по продолжительности превышало полчаса. По заявлению Асбота, самый продолжительный полет (53 мин) был осуществлен им на машине АН-3 с двигателем «Рон».

Вертолет Асбота в полете

Максимальная высота полета на аппаратах Асбота была 30 м, максимальная дальность - 3 км при наибольшей горизонтальной скорости 20 км/ч.

Вертолеты, созданные в начале тридцатых годов, по своей схеме, степени конструктивной проработки и результатам летных испытаний представляли собой крупный шаг вперед по сравнению с прежними аппаратами этого типа. Вместе с тем они обладали существенными недостатками: неудовлетворительной устойчивостью; недостаточно безопасным спуском при аварийном выходе из строя двигателя, что не позволяло совершать подъем на сколько-нибудь удовлетворительную высоту; недостаточным охлаждением двигателя; некоторыми недоработками в конструкции элементов трансмиссии и лопастей несущих винтов.

Через несколько лет после рекордных полетов советского вертолета ЦАГИ 1-ЭА проблема создания вертолета была решена также во Франции и Германии.

Примерно в 1930 г. Бреге предпринял при помощи молодого инженера его фирмы М. Дорана разработку проекта нового вертолета, названного им «жироплан Бреге-Доран».

Жироплан Бреге-Доран - двухвинтовой вертолет соосной схемы с двигателем «Испано-Сюиза» мощностью 300 л. с.

Жироплан Бреге-Доран

Вертолет имел два несущих винта диаметром 15,886 м каждый, вращавшихся в противоположных направлениях. Винты приводились во вращение трансмиссией с передаточным числом примерно 1 : 15, т. е. при нормальной частоте вращения вала двигателя (около 2000 об/мин) винты вращались со скоростью 132 об/мин.

Оба несущих винта были двухлопастные с шарнирным креплением лопастей ко втулке. Это шарнирное крепление на жироплане Бреге-Доран имело свои особенности. Помимо обычных для современных винтовых аппаратов горизонтальных и вертикальных шарниров, расположенных вблизи втулки, лопасти жироплана имели дополнительные вертикальные шарниры, удаленные от втулки на некоторое расстояние.

Лопасти обоих винтов могли поворачиваться относительно их продольной оси, меняя тем самым угол установки.

На пилоне были установлены два автомата перекоса: один, управляющий шагом верхнего винта, - между винтами, и второй, помещенный ниже его, - Для управления шагом нижнего винта.

Лопасти несущего винта автоматически изменяли угол установки в зависимости от взмаха лопасти. Для этой цели имелся механизм регулятора шага, который уменьшал угол установки на величину, равную половине угла подъема лопасти (угла взмаха).

Втулки обоих винтов имели свободный ход, что позволяло переводить эти винты в случае внезапной остановки двигателя на режим авторотации.

Поступательное движение вертолета создавалось за счет горизонтальной составляющей от тяги несущих винтов при наклоне аппарата вперед.

Масса конструкции жироплана составляла 1430 кг при общей полетной массе 1950 кг.

При проектировании жироплана предполагалось поставить на него двигатель в 600 л. с.

В процессе испытания этого аппарата выявилась его неудовлетворительная устойчивость.

Наблюдался случай соударения лопастей верхнего и нижнего винтов. В связи с этим был установлен ограничитель, предотвращающий удары лопастей. Этот жироплан во время одного из испытаний потерпел аварию, и его полеты возобновились лишь весной 1935 г.

В процессе летных испытаний в 1936 г. на жироплане были установлены следующие мировые рекорды по классу вертолетов:

 скорость на дистанции 20 км               44,7 км/ч 
 наибольшая высота полета                  158 м 
 наибольшая продолжительность полета       1 ч 02 мин 50 с 
 дистанция по замкнутому кругу             44 км 

На основе опыта, накопленного в процессе летных испытаний жироплана Бреге приступил к проектированию нового аппарата, получившего марку G-10. Достоверных сведений о его постройке не имеется.

26 июня 1936 г. был совершен первый полет вертолета Фокке-Вульф FW-61, продолжавшийся 28 с. Четвертый полет уже продолжался 16 мин, а через год на вертолете FW-61 были установлены мировые рекорды высоты, скорости, дальности и продолжительности полета для вертолетов.

Вертолет Фокке-Вульф 61

FW-61 - одноместный двухвинтовой вертолет поперечной схемы. Крутящие моменты обоих винтов взаимно уравновешивались вследствие противоположного направления их вращения.

Двигатель Сименса мощностью 160 л. с., специально переделанный для установки на вертолет, был укреплен в передней части фюзеляжа.

В цепи трансмиссии имелись муфта сцепления для плавного включения несущих винтов после запуска двигателя и муфта свободного хода, отключавшая несущие винты при авторотирующем спуске.

Несущие винты были трехлопастные диаметром 7 м. Лопасти винтов крепились ко втулке горизонтальными и вертикальными шарнирами, обеспечивавшими маховое движение лопастей в вертикальной плоскости и в плоскости вращения. Собственные колебания лопастей в горизонтальной плоскости гасились фрикционными демпферами.

Силовым элементом лопасти был лонжерон, на котором крепились нервюры, вся лопасть была обшита фанерой и полотном. Несущие винты имели изменяемый в полете шаг.

В системе управления несущими винтами было два автомата перекоса.

При летных испытаниях вертолета были выявлены достаточная устойчивость на всех режимах полета и хорошая управляемость. Эти качества позволили проводить регулярные полеты вертолета в закрытом помещении цирка. В короткое время на вертолете FW-61 были установлены мировые рекорды:

 высоты (1939 г.)                                                3427 м 
 скорости на дистанции 20 км (1937 г.)                           122,53 км/ч 
 дальности без остановки (1938 г.)                               230,248 км 
 продолжительности полета с возвратом на место взлета (1937 г.)  1 ч 20 м 

Вертолет FW-61 был построен в двух экземплярах, на которых проводились демонстрационные и исследовательские полеты. Фокке рассматривал свой аппарат как модель многоместного вертолета для практического назначения. Проектирование более тяжелого вертолета этого типа было начато примерно в 1939 г.

Однако трудности перехода от легкого аппарата к тяжелому, которые на вертолете выражаются значительно резче, чем на самолете, задержали постройку его на многие годы.