Кто есть кто в мире открытий и изобретений Ситников Виталий Павлович

Кто изобрел вертолет?

Кто изобрел вертолет?

Мечта о летательном аппарате, который мог бы подняться в воздух, возникла давно. Леонардо да Винчи уже в 1500 году нашей эры нарисовал чертеж огромного винтообразного вертолета. Но он никогда не пробовал построить вертолет, потому что у него не было мотора. В 1783 году во Франции был показан игрушечный вертолет, известный под названием «китайский волчок». До сих пор неизвестно, кто его изобрел. В 1796 году сэр Джон Кейли делал опытные образцы китайских волчков, а также сконструировал вертолет, который приводился в движение паром.

В течение следующих 100 лет многие люди занимались конструированием вертолетов. Некоторые из этих моделей были фантастически сложными, некоторые простыми, но лишь единицы из них могли летать. Самое трудное состояло в том, что не существовало мощных, но легких двигателей. Такой двигатель был сделан лишь во времена Первой мировой войны. Он позволил сконструировать вертолет, который оторвался от земли с человеком на борту.

В 1909 и 1910 годах Игорь Сикорский сконструировал два вертолета. Один из них мог поднимать собственный вес. В конце 1917 года два австро-венгерских офицера сконструировали вертолет для замены привязного аэростата наблюдения. Он совершил несколько взлетов на большие высоты, но на этом вертолете нельзя было свободно маневрировать.

Работа над вертолетами продолжалась во многих странах. Но ни одна из машин не оправдала надежд конструкторов.

В 1936 году из Германии пришло сообщение, что в компании Фокке-Вульф была изготовлена удачная конструкция вертолета. В 1937 году он пролетел над всей страной со скоростью около 70 миль в час и на высоте более 335 метров.

В 1940 году Сикорский продемонстрировал свой первый действующий вертолет. Этот вертолет был принят на вооружение армией США в 1942 году.

«! Сегодня мы расскажем краткую историю изобретения вертолета.

Итак, как вы уже наверняка знаете, что первый эскиз вертолета с кратким описанием сделал в 1489 г. Леонардо да Винчи (читай ). Его вертолет приводился в движение мускульной силой. Ученые долго считали, что летательный аппарат невозможно привести в движение мускульной силой. Но не так давно был построен такой вертолет. Он смог взлететь и летать.
Триста лет спустя после Леонардо Михаил Васильевич Ломоносов построил первую модель вертолета. Она состояла из фюзеляжа и двух винтов, вращавшихся в разные стороны. Эта модель предназначалась для подъема термометров с целью измерения температуры воздуха в верхних слоях атмосферы. Двигателем служила часовая пружина.

В 1784 г. французские изобретатели Лоннуа и Бьенвеню использовали в своей модели вертолета силу упругости сжатого лука. Вес их модели составлял около 80 г.

В 1863 году француз Г. де Ланде издал книгу, в которой излагал проект аппарата под названием «аэронеф». У «аэронефа» были крылья, тянущий винт и вертикальные мачты, на которых располагались подъемные винты. Из проекта де Ланде изобретатели в дальнейшем многое позаимствовали.

В 1869 г. русский изобретатель А. Н. Лодыгин обратился в Главное инженерное управление русской армии с проектом аппарата вертикального взлета с электрическим двигателем. Этот аппарат, названный изобретателем «электролет», предназначался для воздушной разведки и бомбардировки.

В 90-е годы XIX в. созданием вертолета начал заниматься H. Е. Жуковский вместе со своими учениками. Ученый считал, что за геликоптером всегда будет оставаться преимущество безопасного подъема и спуска.

И вот в 1907 году появился вертолет, который смог оторваться от земли. Его сконструировали французы, братья Л. и Ж. Бреге, совместно с профессором Ш. Рише.

Русский изобретатель И. И. Сикорский в 1901 г. еще в детстве построил модель своего первого вертолета с двигателем на резинке. Позже он создал большую модель с двумя пропеллерами, которая поднялась в воздух и летала в нескольких метрах над землей.

В 1903 г. Сикорский поступил в Российскую военно‑морскую академию в Петербурге, а в 1906-м продолжил изучение инженерного дела в Париже. В 1907 г. он возвратился в Киевский политехнический институт. Игорь Сикорский вернулся к своей идее летательного аппарата, который бы поднимался в воздух вертикально с помощью вращающегося пропеллера. Во время путешествия по Германии Сикорский производил в гостиничных номерах расчеты, необходимые для запуска вертолетного пропеллера диаметром 120 см. Благодаря финансовой поддержке сестры Сикорский возвратился в Париж для изучения аэродинамики и приобретения необходимых компонентов для создания своего первого вертолета.

В 1909 г. Сикорский вернулся в Киев с трехцилиндровым двигателем от мотоцикла «Анзани» мощностью 25 л. с. и на его основе создал вертолет с двумя одновременно вращающимися винтами. Конструкция была довольно неудобна для пилота, в кабине везде торчали провода, приводившие в движения лопасти пропеллера. Однако Сикорский добился главного: он решил проблему вибрации и продемонстрировал способность своей машины подняться в воздух посредством «роторных крыльев». По расчетам инженера, его вертолет мог подниматься в воздух с грузом в 140 кг.

Конструкция была еще очень несовершенна, и Сикорский отказался от своей первой модели. В октябре 1909 г. он вернулся в Париж для изучения уже имеющихся к тому времени моделей аэропланов (смотри ).

После приезда в Россию молодой изобретатель в феврале 1910-го использовал моторы для создания второй, вновь неудачной, модели вертолета. Маленький биплан «S-1» так и не взлетел. Биплан «S-2» и большая модель «S-3» смогли лишь ненадолго подняться в воздух. А модель «S-5» с мощностью двигателя 50 л. с. в мае 1911 г. не только поднялась в воздух, но и продемонстрировала свою способность летать. Игорю Сикорскому Российским Императорским аэроклубом была выдана лицензия на изобретение.

Особую роль в истории мирового вертолетостроения занимает работа в 1908–1914 гг. студента Московского технического училища Б. Н. Юрьева. В 1911 г. Юрьев разработал проект одновинтового вертолета с хвостовым рулевым винтом.

В 1912 г. вертолет Юрьева был выставлен на Международной выставке воздухоплавания в Москве. Работа была отмечена Малой золотой медалью.

Бурное развитие самолетостроения привело к тому, что конструкторы на время оставили вертолет без внимания. Лишь в 1923 г. испанец Пескара создал вертолет, который десять минут парил в воздухе на высоте трех метров и пролетел в общей сложности 300 м.

В 1924 г. француз Эмишен построил вертолет, который поднялся и пролетел на высоте полтора метра около 120 м. Управлял им сам Эмишен. Эта машина умела зависать в воздухе, разворачиваться на месте и лететь задним ходом.

Надежно действующий вертолет удалось создать группе сотрудников Центрального аэрогидродинамического института под руководством Юрьева. Он был одноместный с одним несущим и двумя рулевыми винтами. На нем была достигнута высота 605 м.

Свою детскую мечту И. Сикорскому удалось реализовать. В 1919 г. он эмигрировал в США, где создал свою фирму «Сикорский». В 1939 г. изобретатель создал свой первый вертолет S-46. Он отказался от полных расчетов машины и вносил изменения прямо в ходе испытаний. Испытания показали несовершенство конструкции.

После этого, произведя изменения конструкции, Сикорский в мае 1940 г. создал вертолет с тремя рулевыми винтами. Вертолет свободно перемещался в разные стороны, зависал неподвижно и разворачивался на месте, но при этом не летел вперед. После определения и устранения недостатка летные качества машины значительно улучшились.

В 1941 г. Сикорский получил военный заказ на вертолет, предназначенный для корректировки артиллерийского огня и связи. Во время полета S-47 продемонстрировал свои огромные возможности, перемещаясь в разные стороны, зависая на месте.

Сегодня вертолеты применяются в вооруженных силах для перевозки войск и грузов, огневой поддержки сухопутных войск, разведки, поиска и уничтожения подводных лодок. В народном хозяйстве вертолеты используются для перевозки пассажиров, грузов, уничтожения вредителей сельхозкультур, удобрения полей, монтажных работ.
Приобщитесь к вертолетостроению, узнайте « «, « « «.

Впервые реальные предпосылки для перехода от до этого экспериментального моделирования вертолетов к постройке машин целевого назначения появились в конце 30-х годов ХХ века. Развивались подобные технологии и в Советском Союзе, но на преграде к внедрению идей постройки вертолетов встала Великая Отечественная война, которая внесла коррективы не только в общественную жизнь государства, но и в развитие науки и, в частности, вертолетостроения. Но все же, несмотря на крайне тяжелое положение в стране, профессор Б.Н.Юрьев смог организовать первое специализированное предприятие, основное предназначение которого было моделирование и постройка совершенно нового вида летательных аппаратов – вертолетов.

17 декабря 1939 года на основании приказа Народного комиссариата авиационной промышленности СССР было создано самостоятельное ОКБ-3, а уже 4 марта 1939 года перед Б.Н.Юрьевым и И.П.Братухиным была поставлена задача построить первый двухместный вертолет с двумя двигателями МВ-6, дальностью полета не менее 200 километров и скоростью 150 км/ч. В предписании указывалась необходимость постройки двух подобных воздушных машин, а также указывались сроки предоставления вертолетов для проведения испытаний. Первая машина должна была быть поставлена не позднее 1 мая 1941 года, а вторая - спустя два месяца, 1 июля 1941 года.

В начале весны 1940 года из-за большой занятости на другом объекте Б.Н.Юрьев полностью передал дела по созданию вертолетов своему коллеге И.П.Братухину. В мае 1940 года конструкторское бюро представило первый макет будущего вертолета. В качестве основной несущей конструкции была выбрана поперечная схема, в целесообразности которой в то время сомневались очень многие строители авиационной техники. Возможно, на подобную идею Братухина натолкнули успешные работы немецких конструкторов, которые создали и провели успешные испытания своего вертолета FW.61.

Первый проект вертолета получил кодовое название «Омега». В связи с началом Великой Отечественной войны сроки постройки первой воздушной машины были смещены, и лишь в августе 1941 года «Омега» была передана для проведения испытаний. Длина вертолета составляла 8,2 метра, диаметр несущего винта 7 метров. Из-за войны было принято решение эвакуировать ОКБ-3 в Алма-Ату, что и стало причиной остановки работы над проектом почти на два года.

Несмотря на то, что 27 августа 1942 года приказом Наркома авиационной промышленности был назначен летчик-испытатель, которым стал инженер ЛИИ Д.И.Савельев, первый полет состоялся намного позже. О первых испытаниях был представлен полный отчет 24 июня 1943 года. В частности, в этом отчете описывались все этапы проведения испытательных полетов, и была дана полная характеристика технических возможностей созданного вертолета.

Согласно отчету, взлетный вес вертолета составлял 1900 килограмм, а максимальная скорость 186 км/ч. Испытания проводились в крайне тяжелых метеорологических условиях. Температура воздуха составляла +50 градусов, что значительно снижало мощность двигателей. Двигатели МВ-6 были с воздушным охлаждением и из-за жары быстро перегревались. Длительность полета не превышала 15 минут, и скорость полета составляла 115км/ч на высоте 150 метров. Это, конечно же, было меньше показателей первого испытательного полета и запланированных параметров.

Но все же положительный эффект при проведении испытательных полетов был достигнут. Во-первых, созданная машина была вполне работоспособной, и, во-вторых, было получено подтверждение ее устойчивости. Основная проблема заключалась в применении маломощных двигателей МВ-6, которые не могли обеспечить необходимую мощность для полноценной работы вертолета.

Для изготовления фюзеляжа «Омеги» была выбрана ферменная конструкция, которую сваривали из стальных труб и обшивали перкалем. В носовой части вертолета было размещено два места для летчика и наблюдателя. Лопасти винтов имели диаметр 7 метров и изготавливались из цельнометаллической конструкции. В качестве балансировки воздушной машины в горизонтальном полете была выбрана конструкция, состоящая из киля с рулем поворота и Т-образного подкосного переставного стабилизатора. Вся конструкция представляла собой хвостовое оперение.

Для управления вертолетом в продольном и поперечном сечении использовалась ручка, при помощи которой пилот выполнял наклоны вектора тяги несущих винтов совместно с изменением дифференциального и циклического шага. Для путевого управления были установлены педали, связанные с рулем поворота. Установленное штурвальное колесо служило для отклонения стабилизатора.

Заводские испытания проводились до 1944 года. За это время в конструкцию «Омеги» были внесены существенные изменения. В частности, маломощные двигатели МВ-6 были заменены на МГ-31Ф, которые отличаются не только более высокой мощностью, но и превосходили прежние силовые агрегаты по степени надежности. Были внесены изменения и в конструкцию боковых ферм, что позволило увеличить полетный вес до 2900 килограмм. Новая конструкция получила название «Омега-2», и к концу 1944 года были проведены заводские испытания. Одной из причин, по которой задерживалась передача воздушной машины в массовое производство, было наличие значительных вибраций. Были сделаны попытки установить специальные демпферы, но они лишь снизили уровень вибрации, но убрать ее полностью не удалось.

Но, несмотря на некоторые недостатки, машина практически была готова для выполнения различных заданий, и появление «Омеги-2» на вооружении Советской Армии было делом времени. А о том, что армия нуждалась в подобной технике, сомнения не было.

Однако эта машина не является вертолётом в современном понимании. . Только в XX веке она получила практическое воплощение.

В 1853-1860 годах во Франции Понтон д’Амекур разработал проект летательной машины - «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны.

Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге (Louis & Jacques Bréguet) под руководством профессора Шарля Рише (Charles Richet), поднялся в воздух на 50 см. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащен двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединенных в виде четырех вращающихся бипланных крыльев. Суммарная тяга всех винтов составляла 560-600 кг. Максимальная высота полета на режиме висения - 1,525 м была достигнута 29 сентября. Также существуют данные о том, что в 1905 году француз М. Леже создал аппарат с двумя противоположно вращающимися винтами, который мог на некоторое время отрываться от земли .

Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолет управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определенный запас маневренности. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

Этимология

Вертолёт в современном понимании этого слова до войны носил название «геликоптер». Это слово было заимствовано из французского языка (фр. hélicoptère ) уже в конце XIX века .

Слово «вертолёт» появилось в 1929 году , когда был применено Н. И. Камовым к автожиру КАСКР-1 , который, однако, не был вертолётом в современном смысле слова. В том же значении фиксируется в словаре Ушакова: «вертолёт, а м. (нов. авиац.). То же, что автожир» . По всей видимости, слово «вертолёт» было создано по подобию французского «gyroplane» (имеющего то же значение и существующего с 1907 года) так же, как по аналогии с «aéroplane» (тогда ещё бытовавшему во французском языке), был придуман «самолёт». То есть, первый элемент «верт-» (от слова «вертеть») соответствует французскому «gyro-», восходящему ко греческому «γῦρος».

Не представляется верным утверждение Л. А. Введенской и Н. П. Колесникова, что, «когда изобрели летательный аппарат, которому не нужен разбег перед взлётом, поскольку он способен вертикально подняться и полететь с любой площадки, то для его наименования создали слово вертолёт (верт икально + лет еть)» , тем более, что КАСКР-1 , являющийся автожиром, не мог подниматься вертикально.

Другим вариантом является два больших несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях на одной оси. Второй винт называется аэродинамически симметричным соосным несущим винтом. Этот вариант использован, например, в российском Ка-50 . Вертолёты такой схемы показывают более высокую тяговооружённость , однако в случае недостаточной продуманности конструкции, могут обладать повышенной вероятностью схлёстывания лопастей винтов при резком боковом манёвре.

Есть ещё вертолёты, которые используют эффект Коанды (прилипание струи жидкости или газа к твёрдой поверхности), чтобы компенсировать вращательный момент без дополнительных винтов.

Максимальная скорость вертолёта ограничена ввиду недопустимости постоянного достижения скорости звука на крайних участках лопастей (общая максимальная скорость на краю лопасти равна радиусу диска вращения ротора, умноженному на обороты в секунду + скорость самого вертолёта), что привело бы к разрушению конструкции.

Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо́льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. В результате одна из половин винта создаёт бо́льшую подъёмную силу, чем другая, и вертолёт поворачивает вбок. Чтобы этого не происходило, используется механизм компенсации, встроенный в автомат перекоса , чтобы угол наклона лопастей в левой и правой половине винта был бы различен.

• Одновинтовые с рулевым винтом. Для компенсации реактивного момента используется рулевой винт, создающий тягу в направлении вращения НВ. Традиционно эту схему называют «классической схемой». По этой схеме построено большинство существующих вертолетов;
• Одновинтовые со струйной системой управления. Для компенсации реактивного момента используется система управления погранслоем на хвостовой балке и реактивное сопло на конце. На Западе известна как NOTAR, что расшифровывается, как «NO TAil Rotor» или «Без хвостового винта», что звучит не корректно ввиду наличия множества схем, подпадающих под это определение. Пример: MD 520N ; MD 900 Explorer.
• Одновинтовые с реактивным принципом вращения лопастей. Также именуются реактивными вертолетами. Двигатели расположены на лопастях и на вал несущего винта не передается сильных моментов, как в случае расположения двигателей в фюзеляже. Такая схема исключает наличие реактивного момента от несущего винта. Существуют различные варианты этой схемы: с установкой прямоточных воздушно-реактивных двигателей на законцовках лопастей (собственно реактивный вертолёт), либо с соплами на законцовках лопастей и подачей горячего выхлопа на них от расположенного в фюзеляже газотурбинного двигателя («привод горячего цикла»), либо компрессорный привод «холодного цикла»: газотурбинный двигатель в корпусе вертолёта приводит компрессор, а сжатый воздух от него подводится через трубопроводы к соплам на законцовках лопастей. Было построено несколько экспериментальных машин с реактивным приводом. Только привод компрессорного типа использовался на серийно строившемся вертолёте. Пример: Sud-Ouest SO.1221 «Djinn».
• Двухвинтовые продольной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счет наличия двух одинаковых винтов, вращающихся в противоположные стороны и расположенных в передней и задней частях фюзеляжа. Пример: CH-47 Chinook , Як-24 .
• Двухвинтовые поперечной схемы. Аналогична предыдущей, но винты расположены на фермах либо крыльях по бокам фюзеляжа. Пример: В-12 (самый крупный из когда-либо взлетавших вертолетов).
• Двухвинтовые соосной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счет наличия двух одинаковых винтов вращающихся в противоположные стороны и расположенных на одной оси. Пример: Большинство вертолетов УВЗ им. Камова .
• Двухвинтовые с перекрещивающимися плоскостями роторов. Также именуются синхроптерами. Оси вращающихся в противоположные стороны роторов наклонены по оношению друг к другу, плоскости вращения роторов пересекаются, для исключения столкновения лопастей вращение их синхронизировано. Пример: Kaman HH-43 Huskie.
• Многовинтовые (вертолетные-платформы). Компенсация происходит за счет наличия равного количества противоположно вращающихся винтов.
• Винтокрылы. Эта схема отличается от вышеперечисленных тем, что для создания пропульсивной тяги используется тянущий/толкающий винт или реактивный двигатель. Тут название «винтокрыл» означает, что при горизонтальном полёте винт используется как крыло (не создает пропульсивную силу). Пример: Ка-22 .
• Конвертопланы. Эта схема переходного летательного аппарата, который взлетает как вертолет с помощью винта, а в горизонтальном полете летит как самолет, используя винты как пропеллеры. Конвертопланы разделяются на аппараты
• с поворотной винтомоторной группой (тилтротор) - крыло неподвижно, поворачивается двигатель (если он расположен на крыле) с винтом (Пример: V-22 Osprey);
• с поворотным крылом (тилтвинг) - поворачивается крыло вместе с расположенной на нем винтомоторной группой;
• вертикальные - элементы конструкции не поворачиваются, но аппарат стоит «на хвосте» (Heinkel Lerche II, Wespe - не построены по причине поражения