Realizzare un elicottero. La storia della creazione dei primi elicotteri. Ulteriore storia dell'invenzione dell'elicottero

"! Oggi lo diremo una breve storia invenzione dell'elicottero.

Quindi, come probabilmente già saprai, il primo schizzo di un elicottero con una breve descrizione fu realizzato nel 1489 da Leonardo da Vinci (leggi). Il suo elicottero era azionato dalla forza muscolare. Gli scienziati credono da tempo che un aereo non possa essere spinto dalla forza muscolare. Ma non molto tempo fa è stato costruito un simile elicottero. Era in grado di decollare e volare.
Trecento anni dopo Leonardo, Mikhail Vasilyevich Lomonosov costruì il primo modello di elicottero. Consisteva in una fusoliera e due eliche che ruotavano in direzioni diverse. Questo modello era destinato a sollevare termometri per misurare la temperatura dell'aria nell'alta atmosfera. Il motore era una molla dell'orologio.

Nel 1784, gli inventori francesi Lonnoy e Bienvenue utilizzarono la forza elastica di un arco compresso nel loro modello di elicottero. Il peso del loro modello era di circa 80 g.

Nel 1863, il francese G. de Lande pubblicò un libro in cui delineava il progetto di un apparecchio chiamato “aeronef”. L'"aeronef" aveva ali, un'elica da trattore e alberi verticali su cui erano posizionate le eliche di sollevamento. Successivamente gli inventori hanno preso molto in prestito dal progetto di de Lande.

Nel 1869, l'inventore russo A. N. Lodygin si rivolse alla Direzione generale dell'ingegneria dell'esercito russo con un progetto per un apparato di decollo verticale con un motore elettrico. Questo dispositivo, chiamato "elettroletto" dal suo inventore, era destinato alla ricognizione aerea e ai bombardamenti.

Negli anni '90 anni XIX V. N. E. Zhukovsky iniziò a creare un elicottero insieme ai suoi studenti. Lo scienziato credeva che l'elicottero avrebbe sempre il vantaggio di salire e scendere in sicurezza.

E poi nel 1907 apparve un elicottero che riuscì a decollare. È stato progettato dai fratelli francesi L. e J. Breguet, insieme al professor C. Richet.

L'inventore russo I. I. Sikorsky nel 1901, quando era ancora un bambino, costruì un modello del suo primo elicottero con un motore ad elastico. Successivamente creò un modello di grandi dimensioni con due eliche, che si sollevavano in aria e volavano a diversi metri dal suolo.

Nel 1903 Sikorsky entrò all'Accademia navale russa a San Pietroburgo e nel 1906 continuò a studiare ingegneria a Parigi. Nel 1907 tornò al Politecnico di Kiev. Igor Sikorsky tornò alla sua idea di un aereo che si sollevasse in aria verticalmente utilizzando un'elica rotante. Durante un viaggio in Germania, Sikorsky eseguì nelle camere d'albergo i calcoli necessari per lanciare l'elica di un elicottero del diametro di 120 cm. Grazie al sostegno finanziario della sorella, Sikorsky tornò a Parigi per studiare aerodinamica e acquistare i componenti necessari per creare il suo primo. elicottero.

Nel 1909 Sikorsky tornò a Kiev con un motore a tre cilindri della motocicletta Anzani con una potenza di 25 CV. Con. e sulla base creò un elicottero con due eliche rotanti contemporaneamente. Il design era piuttosto scomodo per il pilota; i cavi sporgevano ovunque nella cabina di pilotaggio, azionando le pale dell'elica. Tuttavia, Sikorsky raggiunse l'obiettivo principale: risolse il problema delle vibrazioni e dimostrò la capacità della sua macchina di sollevarsi in aria utilizzando le "ali del rotore". Secondo i calcoli dell'ingegnere, il suo elicottero potrebbe decollare con un carico di 140 kg.

Il design era ancora molto imperfetto e Sikorsky abbandonò il suo primo modello. Nell'ottobre 1909 tornò a Parigi per studiare i modelli di aeroplani già disponibili a quel tempo (vedi).

Dopo essere arrivato in Russia nel febbraio 1910, il giovane inventore utilizzò i motori per creare un secondo modello di elicottero, ancora una volta senza successo. Il piccolo biplano S-1 non decollò mai. Il biplano S-2 e il modello più grande S-3 riuscirono a decollare solo brevemente. E il modello "S-5" con una potenza del motore di 50 CV. Con. nel maggio 1911 non solo decollò, ma dimostrò anche la sua capacità di volare. Igor Sikorsky ottenne la licenza per l'invenzione dall'Aero Club Imperiale Russo.

I lavori del 1908-1914 svolgono un ruolo speciale nella storia della costruzione mondiale di elicotteri. studente di Mosca scuola tecnica B. N. Yuryeva. Nel 1911, Yuriev sviluppò un progetto per un elicottero monorotore con rotore di coda.

Nel 1912, l'elicottero di Yuryev fu esposto all'Esposizione Internazionale dell'Aeronautica a Mosca. L'opera è stata premiata con una Piccola Medaglia d'Oro.

Il rapido sviluppo della produzione aeronautica ha portato al fatto che i progettisti hanno temporaneamente ignorato l'elicottero. Solo nel 1923 lo spagnolo Pescara creò un elicottero che rimase sospeso in aria per dieci minuti ad un'altezza di tre metri e volò per un totale di 300 m.

Nel 1924, il francese Emichen costruì un elicottero, che si alzò e volò ad un'altitudine di un metro e mezzo, a circa 120 m dallo stesso Emichen. Questa macchina potrebbe librarsi in aria, girarsi sul posto e volare al contrario.

Un gruppo di dipendenti dell'Istituto centrale aeroidrodinamico sotto la guida di Yuryev è riuscito a creare un elicottero affidabile. Era monoposto con un rotore principale e due rotori di coda. Raggiunse un'altezza di 605 m.

I. Sikorsky è riuscito a realizzare il suo sogno d'infanzia. Nel 1919 emigrò negli Stati Uniti, dove creò la propria azienda, Sikorsky. Nel 1939, l'inventore creò il suo primo elicottero, l'S-46. Ha abbandonato i calcoli completi della macchina e ha apportato modifiche direttamente durante i test. I test hanno mostrato imperfezioni nella progettazione.

Successivamente, dopo aver apportato modifiche al design, Sikorsky nel maggio 1940 creò un elicottero con tre rotori di coda. L'elicottero si muoveva liberamente in diverse direzioni, si librava immobile e si girava sul posto, ma non volava in avanti. Dopo aver identificato ed eliminato la carenza, le qualità di volo dell'aereo sono migliorate in modo significativo.

Nel 1941, Sikorsky ricevette un ordine militare per un elicottero progettato per correggere il fuoco e le comunicazioni dell'artiglieria. Durante il volo, l'S-47 ha dimostrato le sue enormi capacità muovendosi in diverse direzioni rimanendo sospeso sul posto.

Oggi gli elicotteri vengono utilizzati nelle forze armate per il trasporto di truppe e merci e per il supporto antincendio Forze di terra, ricognizione, ricerca e distruzione di sottomarini. IN economia nazionale gli elicotteri vengono utilizzati per il trasporto di passeggeri, merci, sterminio dei parassiti delle colture, fertilizzazione dei campi e lavori di installazione.
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L'elicottero è stato creato contemporaneamente all'aereo e per molto tempo queste macchine sono state concorrenti. Tuttavia, nel secondo decennio del XX secolo. È diventato ovvio che un elicottero può risolvere problemi completamente diversi: decollare da un luogo senza rincorsa preliminare e atterrare su un'area molto piccola, rimanere immobile in aria, muoversi progressivamente in tutte le direzioni.

Il prototipo dell'elicottero fu inventato dall'artista e inventore italiano Leonardo da Vinci, che nel 1480 disegnò un aereo con un'enorme elica. Trecento anni dopo, lo scienziato russo Mikhail Lomonosov dimostrò un modello di “air runner” con due viti azionate da meccanismi di orologio. Nel 1877, il medico italiano Carlo Forlanini e il francese Gustave de Ponton d'Amécourt tentarono di realizzare modelli di elicotteri a vapore.

Entro l'inizio del 20 ° secolo. Apparve il motore a combustione interna. Fu installato su un aereo chiamato autogiro, creato dagli ingegneri francesi Louis e Jacques Breguet nel 1907. L'autogiro, tenuto da corde, si sollevò di 60 cm in aria e rimase per un minuto sopra il suolo. Nello stesso anno, il designer francese di biciclette Paul Cornu realizzò il primo volo libero su un dispositivo di sua progettazione, che durò solo 20 secondi. con altezza di sollevamento inferiore a 2 m.

Ci sono stati altri inventori che hanno creato vari disegni con un complesso circuito multivite. Lo schema di un elicottero con un rotore principale, che in seguito divenne un classico, fu pubblicato nel 1911 dall'ingegnere russo Boris Yuryev. Ha anche inventato il piatto oscillante, un meccanismo ancora utilizzato auto moderne. Ma Yuriev non aveva i soldi per costruire un elicottero. Tre anni dopo, l'ingegnere inglese Edwin Mumford effettuò il primo volo a velocità di avanzamento sul suo elicottero.

L'ulteriore sviluppo della tecnologia e lo studio dell'aerodinamica degli aeromobili hanno permesso di ottenere un serio successo. Gli elicotteri iniziarono a muoversi in qualsiasi direzione, a eseguire virate e virate sul posto. Sono comparsi modelli in grado di effettuare voli sicuri a lunga distanza ad alta quota. Tali modelli erano il Breguet-Doran in Francia e il Focke-Wulf in Germania. Erano elicotteri trasversali a doppio rotore ed ebbero un tale successo che la struttura trasversale attirò a lungo l'attenzione dei progettisti.

Eppure, il design a rotore singolo si è gradualmente affermato nel settore degli elicotteri. Ciò è accaduto grazie al progettista di aerei americano Igor Sikorsky, che ha migliorato il classico design Yuryev. Nel 1942, l'elicottero Sikorsky fu adottato dall'esercito americano e messo in produzione in serie. Un anno dopo, la Royal Navy britannica acquisì un modello più potente, il Sikorsky R-4.

Durante la guerra di Corea (1950-53), l'elicottero fu utilizzato per trasportare truppe e rimuovere i feriti, e durante la guerra del Vietnam (1954-75) come artiglieria aerea.

L'elicottero di Heinrich Focke (fine anni '30) aveva due rotori principali a tre pale e un'elica trainante, che gli permettevano di raggiungere una velocità orizzontale di oltre 120 km/h. Questo elicottero ha stabilito un record mondiale per la durata del volo di 1 ora e 20 minuti.

N. E. Zhukovsky (1847-1921), “il padre dell’aviazione russa”, come lo definì Vladimir Ilyich Lenin, scrisse opere fondamentali sull’aerodinamica: “Sui vortici attaccati”, su cui si basa la moderna teoria delle ali, “Teoria del vortice di un’elica ", che è la base della teoria della vite. Le eliche NEZH, create sulla base di una teoria avanzata, si sono rivelate molto migliori delle eliche straniere.

N. E. Zhukovsky fu il fondatore del primo centro aeronautico scientifico e sperimentale d'Europa: l'Istituto aerodinamico, creato a Kv4iiho vicino a Mosca (1904).

Le attività di Zhukovsky non solo diedero un potente impulso alla scienza dell'aviazione, ma svilupparono anche l'amore per l'aviazione tra i giovani di prima linea della Russia, di cui Zhukovsky
ha detto: "In Russia abbiamo forze teoriche, ci sono giovani che sono pronti a dedicarsi altruisticamente allo sport e agli studi scientifici sui metodi di volo". Molti di questi giovani divennero successivamente seguaci della “scuola Zhukovsky”.

Sergei Alekseevich Chaplygin (1869-1942), accademico, eroe del lavoro socialista, che scrisse opere eccezionali come "La teoria dell'ala reticolare" (1911), "Teoria schematica dell'ala divisa" (1921), appartiene al " Scuola Zhukovsky”. .) e altri. L'idea dei "baffi del vortice finale", espressa da S. A. Chaplygin nell'opera "Risultati di studi teorici sul movimento degli aeroplani", ha contribuito a ricreare l'immagine fisica del funzionamento dell'ala e della pala.

1910-1911 rappresentano punti di svolta nella storia della costruzione di elicotteri. Questi anni furono segnati dalla creazione di N. E. Zhukovsky e dei suoi studenti B. N. Yuryev, V. P. Vetchinkin e G. X. Sabinin della teoria classica dell'elica, utilizzata fino ad oggi.

Il loro lavoro sulla determinazione della quantità di spinta delle eliche varie forme lame e il loro numero diverso a seconda della velocità. Si è lavorato per determinare l'efficienza dell'elica, ovvero è stata individuata la relazione tra la potenza sull'albero dell'elica e la spinta sviluppata dall'elica.

Nel 1910-1911 Boris Nikolaevich Yuryev, ora accademico e vincitore del Premio Stalin, propose un progetto di elicottero a rotore singolo con un rotore di coda e costruì un elicottero basato su di esso. Questo elicottero è B. II. Yuryev nel 1912 fu presentato alla 2a Esposizione Internazionale di Aeronautica a Mosca, dove al progettista fu assegnata una medaglia d'oro per l'eccellente sviluppo teorico del progetto dell'elicottero e la sua implementazione costruttiva.

Un altro schema dell'elicottero di B. N. Yuryev è diventato uno schema classico, secondo il quale ora viene costruita la maggior parte degli elicotteri.

Tutti gli elicotteri moderni sono inoltre dotati di un piatto oscillante automatico inventato da B. N. Yuryev, attraverso il quale il pilota controlla il volo dell'elicottero. La struttura della macchina dell'ego sarà discussa di seguito.

Nella Russia pre-rivoluzionaria, scienziati e inventori, non ricevendo né sostegno materiale né morale dal governo zarista, furono costretti a cercare in vari modi mezzi e opportunità per realizzare le loro idee.

Solo dopo la Grande Rivoluzione Socialista d'Ottobre, per decisione del Partito Comunista e del governo sovietico, iniziarono ampiamente i lavori per la costruzione di elicotteri presso l'istituto centrale aeroidrodinamico (TsAGI).

Nel corso della storia della produzione di elicotteri la questione più importante C'era sempre una questione di stabilità dell'elicottero. Se guardiamo i risultati dei test sugli elicotteri costruiti in precedenza, troveremo conclusioni quasi identiche: “è stato progettato. costruito. aveva queste e quelle caratteristiche. superato le prove di volo. l'apparato era molto instabile."
Per ottenere un volo stabile dell'elicottero, è stato necessario condurre ricerche approfondite sul rotore. Questo enorme lavoro fu intrapreso nel 1926 da B. N. Yuryev con un gruppo di lavoratori dello TsAGI, che comprendeva II. P. Bratukhin, N. I. Kamov, M. L. Mil e altri Questo gruppo, dopo aver completato un gran numero di esperimenti, sviluppi teorici e lavori sui metodi di calcolo, hanno dato un contributo decisivo all'industria degli elicotteri.

Nel 1932, l'elicottero sovietico monorotore TsAGI-1-EA, costruito dal team dell'impianto pilota TsAGI sotto la guida di A. M. Izakson e A. M. Cheremukhin secondo il progetto di B. N. Yuryev, superò il record mondiale di altitudine per una classe di elicotteri di 30 volte, raggiungendo un'altezza di 605 m. Il pilota di questo elicottero era il vice capo del dipartimento di elicotteri dello TsAGI, il professor A. M. Cheremukhn.

Nel 1939, I.P. Bratukhin, con la partecipazione di B.N Yuryev, iniziò a progettare l'elicottero Omega, che aveva due motori e due rotori principali situati su entrambi i lati della fusoliera. Per il loro lavoro sulla progettazione e costruzione di questo elicottero, I. P. Bratukhin e B. N. Yuryev ricevettero il Premio Stalin nel 1944.

Poi nel 1940-1941. II. P. Bratukhin ha costruito l'elicottero TsLGP-11-ELPV, che è stato testato e pilotato sistematicamente dal pilota D.I.

Parallelamente allo sviluppo dell'elicottero, ci fu lo sviluppo di un altro velivolo ad ala rotante: l'autogiro.

Se in un elicottero il rotore principale è azionato dal motore e serve sia per creare portanza che per creare spinta, nell'autogiro queste funzioni sono divise tra due rotori. Solo il rotore di trazione riceve la potenza del motore, mentre il rotore principale ruota sotto l'influenza del flusso d'aria in entrata. Quando l'elica raggiunge un certo numero di giri, la sua forza di sollevamento diventa sufficiente per separare l'autogiro da terra, salire e volare.

Nel 1934, sull'autogiro sovietico A-7, progettato da N.I. Kamov presso l'Istituto Centrale Aero-Idrodinamico, furono battuti tutti i record esistenti di velocità (221 km orari) e capacità di carico (750 kg).

IN l'anno scorso nelle parate aeree in onore della Giornata Flotta aerea URSS e in onore della Giornata della Marina, i nostri piloti mostrano i risultati ottenuti dal popolo sovietico nella costruzione di elicotteri.

L'8 luglio 1951, a Tushino, agli spettatori fu mostrato un volo di gruppo di elicotteri progettato da M. L. Mil, quando dieci elicotteri, alzandosi verticalmente dall'aerodromo, formarono un cerchio chiuso nell'aria ad un'altitudine di 150 m, dopodiché, dopo aver volarono intorno all'intero aeroporto, scomparvero dai campi visivi.

Alle parate aeree del 27 luglio 1952 e del 23 agosto 1953 furono dimostrati programmi di esibizione di elicotteri ancora più estesi.

Il 10 agosto 1952, gli elicotteri progettati da N. I. Kamov presero parte alla celebrazione del Giorno della Marina.

Durante la parata aerea a Tushino il 20 giugno 1954, gli elicotteri aprirono il terzo ramo del programma di volo. Nell'aria apparvero 36 elicotteri con un rotore principale, che atterrarono e fecero atterrare una grande forza sul campo verde dell'aerodromo. E durante la celebrazione dell'Air Fleet Day il 3 luglio 1955, la colonna di tali elicotteri fu chiusa da quattro elicotteri completamente nuovi, simili a enormi scatole, con due rotori principali.

L'Unione Sovietica detiene un gran numero di record mondiali di aviazione; I piloti sovietici hanno ripetutamente dimostrato le loro elevate capacità di volo al mondo intero.

Regnava supremo nell'aria. Durante questo periodo, la velocità e la capacità di carico dei veicoli alati aumentarono molte volte, che da goffi "scaffali" di compensato si trasformarono in potenti bellezze a reazione, incarnando le conquiste tecniche più avanzate del pensiero umano.

Tuttavia, nonostante tutti i suoi vantaggi, qualsiasi aereo presenta un importante inconveniente: per rimanere in aria, deve muoversi costantemente e ad una velocità sufficientemente elevata su un piano orizzontale, poiché la forza di sollevamento delle sue ali dipende direttamente dalla velocità di movimento. Da qui la necessità di una corsa di decollo e di una corsa di atterraggio, che incatenano l'aereo all'aerodromo.

Nel frattempo, c'è spesso bisogno di un aereo che abbia una forza di sollevamento che non dipenda dalla velocità di volo, possa sollevarsi e atterrare verticalmente e, inoltre, sia in grado di "librarsi" nell'aria. Questa nicchia, dopo una lunga ricerca progettuale, è stata occupata da un velivolo ad ala rotante: un elicottero.

Possedendo tutte le qualità di volo inerenti a un aereo, l'elicottero ha anche una serie di notevoli proprietà specifiche: può decollare da fermo senza rincorsa preliminare, rimanere immobile in aria all'altezza richiesta, muoversi progressivamente in tutte le direzioni , girare in qualsiasi direzione come se fosse il momento del movimento in avanti e quando si sta in bilico; infine, può atterrare su una piccola piattaforma senza viaggiare successivamente.

Creare un dispositivo che avesse un complesso di queste qualità si è rivelato estremamente difficile, poiché la teoria di un elicottero è molto più complessa della teoria di un aeroplano. Ci sono voluti anni di duro lavoro da parte di molti progettisti prima che l'elicottero iniziasse a sentirsi sicuro nell'aria e fosse in grado di condividere le preoccupazioni del trasporto aereo con l'aereo.

I primi veicoli ad ala rotante (elicotteri e autogiri) apparvero quasi contemporaneamente ai primi aeroplani. Nel 1907, un elicottero a quattro eliche dei francesi Breguet e Richet riuscì per la prima volta a sollevarsi da terra e a sollevare una persona sopra di sé. Successivamente, molti inventori hanno proposto vari progetti di elicotteri.

Tutti avevano un complesso design multi-rotore, in cui diverse viti servivano a mantenere il dispositivo in aria e molte altre a spingerlo nella direzione desiderata. All'inizio nessuno prese seriamente in considerazione la struttura a rotore singolo (a cui oggi appartiene il 90% di tutti gli elicotteri).

Ed era reale? Sollevare il dispositivo in aria con l'aiuto di una vite è un gioco da ragazzi. Ma come dargli un movimento di traslazione orizzontale? Come gestirlo? Quegli inventori esperti di aerodinamica hanno sottolineato un altro grave inconveniente del design a rotore singolo: la presenza di coppia reattiva. Il fatto è che quando si azionava il rotore principale da un motore rigidamente collegato alla gondola, quest'ultimo doveva ruotare non tanto l'elica stessa quanto (nella direzione opposta) il corpo dell'apparato.

Sembrava che fosse possibile paralizzare la coppia di reazione solo quando il progetto dell'elicottero utilizzava diversi rotori che ruotavano in direzioni opposte. Inoltre, queste viti potrebbero essere posizionate separatamente l'una dall'altra (schema longitudinale e trasversale) o sullo stesso asse, una sotto l'altra (schema coassiale). Mi sono venuti in mente altri vantaggi del circuito multivite. Dopotutto, avendo diverse viti di controllo, era più facile dirigere l'auto nella direzione desiderata.

Ma presto divenne chiaro: più eliche ha un elicottero, maggiori sono i problemi: calcolare un aereo anche con una sola elica era un compito molto difficile, e tenere conto dell'influenza reciproca di molte eliche si è rivelato del tutto impossibile (almeno almeno nel primo quarto del XX secolo, quando l’aerodinamica muoveva i primi passi e la teoria dell’elica cominciava appena a prendere forma).

L'inventore russo Boris Yuryev ha dato un contributo significativo al superamento di molti dei problemi elencati. Ha fatto le sue scoperte più importanti quando era studente presso la Scuola Tecnica Superiore di Mosca ed era un membro attivo del Circolo Aeronautico del famoso scienziato russo Zhukovsky.

Interessato al design a rotore singolo, Yuryev si è chiesto innanzitutto: come dare all'elicottero il movimento in avanti nella direzione desiderata? La maggior parte degli inventori all'inizio del XX secolo, come già accennato, erano sicuri che per questo fosse necessario dotare il dispositivo non solo di rotori, ma anche di eliche. Tuttavia, sperimentando molti modelli diversi, Yuryev scoprì che inclinando l'asse del rotore principale era possibile ottenere una buona velocità di volo orizzontale senza realizzare un'elica speciale con spinta orizzontale.

Il movimento in avanti dell'elicottero può essere ottenuto anche inclinando il corpo dell'elicottero in avanti. In ciò In questo caso, la forza della grande elica viene scomposta in due forze: sollevamento e trazione, e l'apparato inizia ad avanzare. E maggiore è l'inclinazione del dispositivo, maggiore è la velocità di volo.

Il problema successivo era come bilanciare la coppia di reazione che agisce sulla navicella. Yuriev suggerì che ciò avrebbe potuto essere ottenuto più facilmente utilizzando una piccola elica situata sulla coda dell'elicottero e messa in rotazione da un ingranaggio leggero. A causa del fatto che la forza creata dal rotore di coda veniva applicata al braccio lungo (rispetto al baricentro dell'apparato), la sua azione compensava facilmente la coppia di reazione.

I calcoli hanno mostrato che ciò richiederebbe l'8-15% della potenza del motore. Yuriev ha suggerito di realizzare ulteriormente le lame questa elica a passo variabile. Aumentando o diminuendo l'angolo di inclinazione di queste pale rispetto al piano di rotazione, era possibile aumentare o diminuire la spinta di questa elica. Con una spinta elevata, il rotore di coda doveva superare la coppia di reazione del rotore principale e girare la navicella nella direzione desiderata.

Ma la difficoltà maggiore è stata creare un sistema di controllo affidabile. Il pilota doveva avere a disposizione dispositivi che gli permettessero di cambiare rapidamente l'orientamento della macchina rispetto a tutti i suoi tre assi: cioè girarla in qualsiasi direzione rispetto all'asse verticale, inclinare il corpo su e giù, e anche arrotolarlo a destra e a sinistra. Il problema della rotazione è stato risolto con l'aiuto di un piccolo rotore di coda.

Per fare ciò, come già accennato, bastava far ruotare e connettere le sue lame meccanismo per girarli con timoni. Ma come garantire la controllabilità per quanto riguarda gli assi longitudinale e trasversale? Il mezzo più semplice sarebbe installare altri due rotori di coda, montati su console a una certa distanza dal centro di gravità della macchina e far girare l'elicottero nella direzione desiderata dal pilota.

Qui la vite 1 serve a compensare la coppia reattiva e funge anche da timone; la vite 2 dà rollio ed è simile nella sua azione agli alettoni (i piani inclinati delle ali dell'aereo), e la vite 3 funge da una sorta di elevatore. Ma questo sistema, oltre ad essere eccessivamente complesso, aveva anche lo svantaggio di rendere l’elicottero molto instabile in volo. Yuriev iniziò a pensare alla domanda: è possibile disporre il rotore principale in modo tale da creare da solo i due momenti necessari per controllare l'elicottero? La sua ricerca terminò nel 1911 con l'invenzione di uno dei dispositivi più straordinari nella storia degli elicotteri: la creazione di un piatto oscillante.

Il principio di funzionamento di questa macchina è molto semplice. Ogni pala dell'elica descrive un cerchio mentre ruota. Se le pale del rotore principale vengono rese mobili rispetto ai loro assi longitudinali, in modo che possano modificare l'angolo di inclinazione rispetto al piano di rotazione, il movimento dell'elicottero può essere controllato molto facilmente.

Infatti, se una parte del cerchio delinea la lama passa con un ampio angolo di installazione, e l'altra parte - con meno, quindi, ovviamente, la spinta da un lato sarà maggiore e dall'altro minore, e il rotore principale (e con esso l'intera macchina) girerà nella direzione corrispondente.

Il piatto oscillante ha fornito l'installazione necessaria delle lame. Per fare ciò, sull'albero del rotore principale è stato installato un anello su un giunto cardanico, al quale, tramite cerniere, sono stati fissati i cavi che andavano alle leve che facevano girare le pale. L'anello ruotava insieme all'albero dell'elica. Era circondato su entrambi i lati da un anello fisso appoggiato liberamente su di esso. Quest'ultimo anello poteva essere ruotato liberamente utilizzando le aste dello sterzo e inclinato su due piani.

Allo stesso tempo, anche l'anello interno si è inclinato, ruotando contemporaneamente all'interno dell'anello stazionario. Facilmente badate che in questo caso l'anello interno farà un'oscillazione completa in un giro, che a sua volta farà oscillare ogni pala ad esso associata: tutte cambieranno l'angolo di regolazione da un valore minimo a un massimo durante il giro. Tali angoli dipenderanno dall'inclinazione dell'anello fisso associato alle leve di comando.

Se il pilota aveva bisogno di girare la sua macchina in qualsiasi direzione, doveva puntare l'anello esterno del piatto oscillante in quella direzione. In questa modalità, l'angolo di inclinazione di ciascuna lama cambiava indipendentemente dalle altre lame. Ma è stato facile fare in modo che il piatto oscillante, se necessario, potesse modificare contemporaneamente l'angolo di installazione di tutte le pale. Ciò è stato necessario, ad esempio, quando il motore si è rotto in una modalità chiamata autorotazione, quando, sotto l'influenza del flusso d'aria, l'elica di un elicottero in caduta ha iniziato a ruotare spontaneamente, agendo come un paracadute.

Allo stesso tempo, l'elicottero sembrava planare (in natura, questo effetto può essere osservato nella caduta dei semi di acero). Per fare ciò è stato sufficiente far scorrere il cardano del piatto oscillante lungo l'albero dell'elica (dall'alto verso il basso). Alzando o abbassando il piatto oscillante, il pilota girava immediatamente tutte le pale dell'elica in una direzione, aumentando o diminuendo così l'angolo di installazione o rendendolo negativo (cioè capace di ruotare nella direzione opposta, che è esattamente ciò che era richiesto durante l'autorotazione ).

Così, nel 1911, si sviluppò Boris Yuryev, 22 anni, studente della Scuola Tecnica Superiore di Mosca schema generale l'intero schema elicottero monorotore. Non poteva brevettarlo perché non aveva i soldi per farlo. Nel 1912, secondo il progetto di Yuryev, gli studenti della Scuola Tecnica Superiore di Mosca assemblarono un modello incapace di volare a grandezza naturale di un elicottero. All'Esposizione Internazionale dell'Aeronautica, tenutasi a Mosca nello stesso anno, questo modello ricevette una piccola medaglia d'oro. Tuttavia, la scuola non aveva i fondi per costruire una macchina funzionante. La prima guerra mondiale, che iniziò presto, e poi Guerra civile ha distratto Yuryev dal lavorare al suo progetto per molto tempo.

Nel frattempo, i modelli di elicotteri multirotore continuarono ad apparire in altri paesi. Costruito nel 1914 L'inglese Mumford possiede il suo elicottero. È stato il primo a volare a velocità di avanzamento. Nel 1924 il francese Emichen volò per la prima volta in cerchio chiuso con il suo elicottero. Allo stesso tempo, Yuryev, dopo aver assunto la carica di capo del dipartimento aerodinamico sperimentale di TsAGI, ha cercato di implementare il suo progetto a rotore singolo.

Sotto la sua guida, Alexey Cheremukhin costruì il primo elicottero sovietico, l'1-EA. Questa macchina aveva due rotori di coda e due motori Ron da 120 CV ciascuno. ogni. Inoltre è stato dotato per la prima volta di un piatto oscillante. I primissimi test nel 1930 diedero risultati brillanti. L'elicottero pilotato da Cheremukhin decollò con sicurezza da terra e si librò facilmente fino a un'altezza di diverse centinaia di metri, descrivendo liberamente la figura di otto nell'aria e altre figure complesse.

Nel 1932, Cheremukhin fece volare questo elicottero ad un'altezza di 605 m, stabilendo così un record mondiale assoluto. Tuttavia, questo elicottero era ancora molto lontano dall'essere perfetto. Era instabile. Il rotore principale è stato reso rigido (le pale non modificavano il movimento di battitura), il che rendeva le sue prestazioni insoddisfacenti. Successivamente furono sviluppati e costruiti altri modelli. Nel 1938, sotto la guida di Ivan Pavlovich Bratukhin, fu creato il primo elicottero sovietico a doppio rotore 11-EA con un design trasversale.

Ma in generale, negli anni '30, la produzione di elicotteri non guadagnò slancio nell'URSS sostegno statale. In questo momento, la teoria divenne molto popolare, secondo la quale un aereo è incomparabilmente più avanzato di un elicottero sia in termini di velocità che di carico utile, e un elicottero è solo un giocattolo costoso. Solo nel 1940, con grande difficoltà, Yuriev riuscì a ottenere il permesso di creare uno speciale ufficio di progettazione, da lui diretto. Ben presto carico di un sacco di lavoro di insegnamento, cedette la guida del dipartimento a Ivan Bratukhin. Un anno dopo scoppiò la guerra e la creazione dell'elicottero perfetto fu nuovamente rinviata a tempo indeterminato.

A quel tempo, la Germania era leader nella produzione di elicotteri. Negli anni '30 il talentuoso progettista Heinrich Focke creò diversi elicotteri trasversali a doppio rotore avanzati. Nel 1937, il suo elicottero FW-61 stabilì i record mondiali: altitudine - 2439 m, velocità - 123 km/h e autonomia di volo - 109 km. Nel 1939, il nuovo elicottero di Focke raggiunse un'altitudine di 3427 m e nel 1941 la sua macchina FA-223 fu lanciata in una piccola serie. La guerra pose fine al suo sviluppo, ma i successi dei Focke-Wulf attirarono a lungo l'attenzione dei designer sul design trasversale.

Il fatto che il design a rotore singolo si sia comunque affermato come quello dominante nel settore degli elicotteri è enorme il merito va al progettista di aerei americano Igor Sikorsky. (Russo di origine, emigrò in America nel 1919 e nel 1923 fondò qui la sua azienda, Sikorsky.) Durante la sua vita, Sikorsky sviluppò diverse dozzine di modelli di aerei, ma la creazione di un elicottero gli portò fama mondiale. Fu lui a portare per primo alla perfezione il classico design a rotore singolo di Yuryev.

Sikorsky costruì il suo primo elicottero, l'S-46 (VC-300), nel 1939. Abbandonò immediatamente l'idea di determinare tutti i parametri del dispositivo mediante calcoli e decise di creare un elicottero in cui si potessero facilmente apportare modifiche al design durante le prove di volo. La sua macchina aveva un aspetto decisamente primitivo: una semplice fusoliera era assemblata sotto forma di una capriata fatta di tubi d'acciaio, il pilota sedeva apertamente su una piccola sedia davanti al motore. Propulsione da un piccolo motore da 65 CV. veniva trasmesso verso l'alto tramite cinghie a un cambio, da cui veniva azionato un rotore principale a tre pale e tre cerniere dal design semplice. Il rotore di coda monopala era montato su una lunga trave a forma di scatola.

Già i primi test hanno rivelato numerosi difetti di progettazione. Il piatto oscillante funzionava molto male perché calcolato in modo errato; Per questo motivo l'elicottero non obbediva bene al timone e oscillava durante la salita. Alla fine si è capovolta ed è stata gravemente danneggiata. Quindi Sikorsky abbandonò il piatto oscillante e introdusse tre rotori di coda (implementando così il primo schema di Yuryev, discusso sopra).

In questo progetto, l'elicottero ha mostrato una buona controllabilità. Nel maggio 1940 Sikorsky pubblicamente ha dimostrato la sua idea a Bridgeport davanti ai piloti americani. La sua macchina ha fatto una grande impressione sui presenti: l'elicottero si muoveva liberamente su e giù, lateralmente e all'indietro, si librava immobile e si girava sul posto. L'elicottero aveva un solo inconveniente: si rifiutava ostinatamente di volare in avanti.

Ci sono voluti diversi mesi per scoprire il motivo della sua “testardaggine”. Si è scoperto che i vortici d'aria creati dal rotore principale avevano un forte impatto sul funzionamento dei rotori di coda, tanto che ad alta velocità si rifiutavano di funzionare. Quando i rotori di coda furono spostati fuori dalla portata del rotore principale, la manovrabilità e la controllabilità del VS-300 migliorarono immediatamente in modo significativo. In generale, il VS-300 era di grande importanza per Sikorsky. Durante due anni di voli di prova, sono stati testati diversi sistemi di controllo, vari tipi di eliche e strutture ed è stata elaborata la forma dell'elicottero stesso. Il numero di miglioramenti strutturali apportati al modello originale era così significativo che nel 1942 dell'elicottero originale rimanevano solo il sedile del pilota, la parte centrale della fusoliera, il serbatoio del carburante e due ruote del carrello di atterraggio principale. Grazie a questi test la realizzazione dei successivi elicotteri è stata molto più semplice.

Ben presto, il comando dell'aeronautica americana ordinò a Sikorsky di sviluppare un elicottero militare in grado di farlo verrebbe utilizzato per la regolazione del fuoco e per la comunicazione. Il nuovo campione è stato denominato VS-316 (S-47). Numerosi fallimenti della prima macchina convinsero il progettista che un piatto oscillante era assolutamente necessario per un design a vite singola. Questa volta la macchina è stata progettata con grande cura, il che ha predeterminato il successo del modello. Nel gennaio 1942 iniziarono le prove di volo dell'elicottero finito. Ad aprile l'auto era già stata dimostrata ai militari.

Il pilota collaudatore Charles Maurice, seduto al timone, ha potuto dimostrare le enormi capacità dell'aereo ad ala rotante. Si è librato sopra le teste degli spettatori stupiti, è decollato e si è seduto di nuovo al suo vecchio posto, proprio negli incavi delle ruote, si è mosso in avanti, indietro, di lato e si è girato sul posto. Quindi, con un tubo speciale, prese il sacchetto di corda pieno di uova, lo spostò in un altro posto e lo abbassò senza romperne nemmeno uno. Sono state dimostrate anche altre acrobazie, come un passeggero che si abbassa e sale su una scala di corda su un elicottero sospeso sopra il suolo.

Ora questo, ovviamente, non sorprende, ma a quel tempo era una novità e mi stupiva profondamente. generali esperti. Un dirigente di alto rango presente esclamò: “Questa cosa può fare tutto ciò che può fare un cavallo!” E il famoso pilota collaudatore inglese Bree ha ammesso: “Abbiamo assistito ad un miracolo”. Alla fine, Maurice ha dimostrato una velocità di crociera di circa 130 km/h, si è alzato a 1500 m dal suolo e poi ha eseguito un atterraggio in autorotazione con il motore spento.

Nel maggio 1942, il VS-316 fu adottato dall'esercito americano con il nome XR-4 e messo in produzione in serie. Furono costruiti un totale di 130 di questi elicotteri. Nel 1944 furono testati per la prima volta in condizioni di combattimento in Birmania. La guerra era in corso qui nella giungla e l'elicottero era l'unico veicolo, adatto per rifornire le truppe. I combattenti giapponesi lanciarono una vera caccia agli elicotteri a bassa velocità, ma non furono in grado di abbatterne nemmeno uno: al minimo pericolo, l'elicottero si schiacciò a terra, si nascose tra gli alberi e così evitò facilmente il combattimento.

Nel 1943, la società Sikorsky realizzò un nuovo elicottero, l'XR-5, che si distingueva per una velocità molto maggiore e capacità di sollevamento. Per la prima volta è stato sviluppato uno speciale motore per elicottero. Furono costruiti complessivamente 65 di questi veicoli, poiché il Ministero della Difesa annullò i suoi ordini a causa della fine della guerra. Nel frattempo, nel 1944, Sikorsky aveva già pronto un nuovo modello: l'S-49 (ne furono prodotti 229 in totale).

Dopo la guerra, gli elicotteri iniziarono a diffondersi rapidamente in tutto il mondo. Sikorsky non mantenne a lungo il monopolio della produzione, poiché solo negli Stati Uniti 300 aziende iniziarono a sviluppare i propri modelli di velivoli ad ala rotante. Tuttavia, Sikorsky presentava importanti vantaggi rispetto a loro: un design ben sviluppato e una produzione snella.

Nonostante la concorrenza, la sua azienda non solo prosperò, ma ampliò anche la produzione. Nel 1946 sviluppò il modello S-51 (furono prodotti in totale 554 veicoli), che trovò ampia applicazione sia in ambito militare che commerciale. Questo elicottero è stato dotato per la prima volta di un pilota automatico, che ne ha reso molto più semplice il controllo.

Tuttavia, il successo più grande arrivò con gli elicotteri S-55 Chickasaw (1949) e S-58 Seabat (1954). Nel solo stabilimento Sikorsky furono assemblati 1.828 elicotteri del primo modello e 2.261 del secondo. Inoltre, molte aziende in paesi diversi acquisito una licenza per la loro produzione. Nel 1952, due S-55 effettuarono il primo volo attraverso l'Oceano Atlantico (con un rifornimento sul ponte di una portaerei) dall'America all'Europa. L'S-58 è stato riconosciuto come il miglior elicottero di prima generazione. Divenne anche il “canto del cigno” dello stesso Sikorsky. Nel 1957, il designer 68enne si ritirò dalla guida dell'azienda.

Durante questi anni, lo sviluppo degli elicotteri nell'URSS era in pieno svolgimento. Dopo la guerra, Yuryev riuscì a organizzare due nuovi uffici di progettazione: Mikhail Mil, che si impegnò a sviluppare un elicottero a rotore singolo, e Nikolai Kamov, che scelse un design coassiale. Anche lo Yakovlev Design Bureau è stato coinvolto nel lavoro di progettazione dell'elicottero. Bratukhin ha continuato il suo lavoro sugli elicotteri trasversali.

Nel 1946 apparve il suo elicottero G-3. Nel 1947 Kamov produsse il suo primo elicottero, il Ka-8. Ma quando alla fine degli anni '40 fu indetto un concorso per il miglior modello sovietico, fu vinto dall'elicottero Mil Mi-1, creato secondo il design a rotore singolo di Yuryev. Nel 1951 entrò in produzione.

Tuttavia, questa macchina non è un elicottero nel senso moderno. . Solo nel XX secolo ha ricevuto un'attuazione pratica.

Nel 1853-1860 in Francia, Pontoon d'Amécourt sviluppò un progetto per una macchina volante: un “aeronef”. L'aeronef doveva sollevarsi verso l'alto con l'aiuto di due viti montate su un asse verticale e ruotanti verso l'interno lati opposti.

Il primo volo verticale della storia ebbe luogo il 24 agosto (secondo altre fonti il ​​29 settembre) 1907 e durò un minuto. L'elicottero, costruito dai fratelli Louis e Jacques Bréguet sotto la direzione del professor Charles Richet, si sollevava in aria di 50 cm. L'apparecchio aveva una massa di 578 kg ed era dotato di un motore Antoinette con una potenza di 45 CV. Il Gyroplane aveva 4 rotori con un diametro di 8,1 m, ciascun rotore era costituito da otto pale collegate a coppie per formare quattro ali biplano rotanti. La spinta totale di tutte le eliche era di 560-600 kg. L'altitudine massima di volo in modalità hover - 1.525 m - è stata raggiunta il 29 settembre. Ci sono anche prove che nel 1905 il francese M. Léger creò un apparato con due eliche controrotanti, che potevano essere sollevate da terra per qualche tempo.

La prima persona a volare in elicottero è stato il produttore francese di biciclette Paul Cornu. Il 13 novembre costruì un elicottero che lo sollevò verticalmente in aria fino a un'altezza di 50 cm e rimase sospeso in aria per 20 secondi. Il risultato principale di Cornu è stato il tentativo di rendere l'elicottero controllabile (non si può dire, tuttavia, che questo tentativo sia stato coronato da completo successo), per il quale l'inventore ha installato superfici speciali sotto le eliche che, riflettendo il flusso d'aria proveniente dalle eliche , ha dato al dispositivo un certo margine di manovrabilità. Ma anche questo elicottero era scarsamente controllato.

Etimologia

Prima della guerra, un elicottero nel senso moderno del termine era chiamato "elicottero". Questa parola è stata presa in prestito dal francese (fr. elicottero) già alla fine del XIX secolo.

La parola "elicottero" apparve nel 1929, quando N. I. Kamov la applicò all'autogiro KASKR-1, che, tuttavia, non era un elicottero nel senso moderno del termine. Lo stesso significato è registrato nel dizionario di Ushakov: “elicottero e M.(nuova aviazione). Come un autogiro." A quanto pare, la parola “elicottero” è stata creata a somiglianza del francese “giroplano” (che ha lo stesso significato ed esiste dal 1907), così come “aereo” è stato coniato in analogia con “aéroplane” (allora ancora in francese). ". Cioè, il primo elemento “vert-” (dalla parola “twirl”) corrisponde al francese “gyro-”, che risale al greco “γῦρος”.

Non sembra esserlo affermazione vera L.A. Vvedenskaya e N.P. Kolesnikov che "quando hanno inventato un aereo che non necessita di corsa prima del decollo, poiché è in grado di sollevarsi verticalmente e volare da qualsiasi piattaforma, è stata creata una parola per il suo nome elicottero (vert ical + anni et)", soprattutto perché KASKR-1, che è un autogiro, non poteva salire verticalmente.

Un'altra opzione sono due grandi rotori che ruotano in direzioni opposte sullo stesso asse. Il secondo rotore è chiamato rotore coassiale aerodinamicamente simmetrico. Questa variante viene utilizzata, ad esempio, nel Ka-50 russo. Gli elicotteri di questo tipo presentano un rapporto spinta-peso più elevato, tuttavia, se il progetto non è ben studiato, potrebbero avere una maggiore probabilità che le pale del rotore si blocchino durante una brusca manovra laterale.

Esistono anche elicotteri che sfruttano l'effetto Coanda (l'adesione di un flusso di liquido o gas a una superficie solida) per compensare la coppia senza eliche aggiuntive.

La velocità massima dell'elicottero è limitata a causa dell'inammissibilità di raggiungere costantemente la velocità del suono nelle sezioni estreme delle pale (totale velocità massima al bordo della pala è pari al raggio di rotazione del disco del rotore moltiplicato per i giri al secondo + la velocità dell'elicottero stesso), che porterebbe alla distruzione della struttura.

Quando un elicottero vola in avanti, le pale che si muovono in avanti hanno una velocità maggiore rispetto all'aria rispetto alle pale che si muovono all'indietro. Di conseguenza, una metà dell'elica crea più portanza dell'altra e l'elicottero gira lateralmente. Per evitare che ciò accada, viene utilizzato un meccanismo di compensazione integrato nel piatto oscillante, in modo che l'angolo di inclinazione delle pale nelle metà sinistra e destra dell'elica sia diverso.

• Monorotore con rotore di coda. Per compensare la coppia reattiva viene utilizzato un rotore di coda che crea una spinta nel senso di rotazione dell'NV. Tradizionalmente, questo schema è chiamato “schema classico”. La maggior parte degli elicotteri esistenti sono costruiti secondo questo progetto;
• Monovite con sistema di controllo del getto. Per compensare la coppia reattiva, viene utilizzato un sistema di controllo dello strato limite sulla trave di coda e un ugello a getto all'estremità. In Occidente è conosciuto come NOTAR, che sta per “NO TAil Rotor” o “No Tail Rotor”, che non suona corretto per la presenza di molti schemi che rientrano in questa definizione. Esempio: MD 520N ; MD 900 Esploratore.
• Monorotore con principio reattivo di rotazione delle pale. Chiamati anche elicotteri a reazione. I motori sono posizionati sulle pale e i momenti forti non vengono trasmessi all'albero del rotore principale, come nel caso dei motori si trovano nella fusoliera. Questo schema elimina la presenza di coppia reattiva dal rotore principale. Esistono varie varianti di questo schema: con l'installazione di motori ramjet sulle punte delle pale (l'elicottero a reazione stesso), o con ugelli sulle punte delle pale e fornendo loro gas di scarico caldo da un motore a turbina a gas situato in la fusoliera ("azionamento a ciclo caldo") o un azionamento a "ciclo freddo" del compressore: il motore a turbina a gas nel corpo dell'elicottero aziona il compressore e l'aria compressa da esso viene fornita attraverso tubazioni agli ugelli sulle punte delle pale . Furono costruiti diversi veicoli sperimentali a reazione. Sull'elicottero prodotto in serie è stata utilizzata solo la trasmissione del tipo a compressore. Esempio: Sud-Ouest SO.1221 “Djinn”.
• Design longitudinale a doppia vite. La compensazione della coppia di reazione avviene grazie alla presenza di due eliche identiche, rotanti in direzioni opposte e situate nella parte anteriore e posteriore della fusoliera. Esempio: CH-47 Chinook, Yak-24.
• Design trasversale a doppia vite. Simile al precedente, ma le eliche sono posizionate su capriate o ali ai lati della fusoliera. Esempio: B-12 (il più grande elicottero mai volato).
• Design coassiale a doppia vite. La compensazione della coppia reattiva avviene grazie alla presenza di due viti identiche rotanti in direzioni opposte e posizionate sullo stesso asse. Esempio: la maggior parte degli elicotteri UVZ prendono il nome. Kamova.
• Bivite con piani rotorici intersecanti. Chiamati anche sincrotteri. Gli assi dei rotori che ruotano in direzioni opposte sono inclinati l'uno verso l'altro, i piani di rotazione dei rotori si intersecano e la loro rotazione è sincronizzata per evitare collisioni delle pale. Esempio: Kaman HH-43 Huskie.
• Multi-rotore (piattaforme per elicotteri). La compensazione avviene per la presenza di un pari numero di viti controrotanti.
• Elicottero. Questo schema differisce dal precedente in quanto per creare la spinta propulsiva viene utilizzata un'elica trainante/spinta o un motore a reazione. Qui il nome “aereo ad ala rotante” significa che durante il volo orizzontale l'elica viene utilizzata come ala (non crea forza propulsiva). Esempio: Ka-22.
• Convertiplani. Questo è un diagramma di un aereo di transizione che decolla come un elicottero utilizzando un'elica e nel volo orizzontale vola come un aeroplano utilizzando le eliche come eliche. I convertiplani sono divisi in dispositivi
• con un gruppo di eliche rotanti (tiltrotor) - l'ala è ferma, il motore (se si trova sull'ala) con l'elica ruota (Esempio: V-22 Osprey);
• con un'ala rotante (basculante) - l'ala ruota insieme al gruppo elica-motore situato su di essa;
• verticale - gli elementi strutturali non ruotano, ma il dispositivo sta “sulla coda” (Heinkel Lerche II, Wespe - non costruito a causa di danni