Текст книги "Создатель автожира Хуан де ла Сьерва (1895-1936)"

Автор книги: Геннадий Катышев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 9 страниц)

А-12 представлял собой одноместный автожир бескрылого типа с непосредственным управлением втулкой ротора. На нем был установлен двигатель "Райт-Циклон" воздушного охлаждения мощностью 650 л. с. и трехлопастный ротор диаметром 14 м. Конструкция автожира в целом была очень хорошо продумана и выполнена на высоком уровне, а конструкция некоторых агрегатов отличалась большой оригинальностью и новизной (втулка ротора, система управления, открывающаяся "юбка" для регулировки степени охлаждения двигателя, система механической раскрутки перед стартом, лыжи с тормозами и ряд других).

В апреле 1936 г. постройка автожира была закончена. 10 мая летчик-испытатель А. П. Чернавский совершил первый подлет, а 27 мая 1936 г. – первый полет длительностью 10 мин. После устранения выявленных недостатков 1 июля 1936 г. А. П. Чернавский совершил второй полет продолжительностью 55 мин. на высоте 2000 м и затем начались испытательские будни. В начале 1937 г. ввиду большой загруженности Чернавского летные испытания А-12 были поручены летчику С. Козыреву, который до этого хорошо себя зарекомендовал на других испытаниях.

23 мая 1937 г. при перелете с аэродрома на аэродром произошла катастрофа. Автожир разбился, и летчик погиб. Конкретную причину тогда установить не удалось. Вот как пишет об этом случае А. М. Изаксон: "Десятки гипотез, возникавших в процессе работы аварийной комиссии, так и не были до конца подтверждены и не внесли необходимой ясности. Лишь много лет спустя, когда расширились наши познания о работе лопастей ротора, когда научились более надежно их рассчитывать, сложилось убеждение, что причиной катастрофы автожира ЦАГИ А-12 была неудовлетворительная конструкция лопастей, не учитывавшая явлений усталости материала лонжерона в условиях переменных динамических нагрузок. Это, по-видимому, правильное заключение… Из-за катастрофы не удалось закончить летных испытаний и полностью определить летные данные автожира.

Фактические достигнутые значения летных характеристик были таковы:

Наибольшая скорость на высоте 2000 м 245 км/ч [13]13
  Эту скорость винтокрылого аппарата смогли превысить только в послевоенное время (Прим, автора).


[Закрыть]

Минимальная скорость (горизонтальный полет) 52 км/ч

Минимальная скорость (планирование) 42 км/ч

Наибольшая высота полета 5570 м

В те годы полученные данные были достаточно высоки, а наибольшая скорость была выше, чем у любого другого отечественного или зарубежного автожира. Тщательный анализ результатов проведенных полетов давал основание утверждать, что расчетные высокие летные характеристики на автожире были бы получены, если бы летные испытания аппарата были доведены до конца.

Несмотря на катастрофу, вся работа по созданию автожира ЦАГИ А-12 дала исключительно ценный технический опыт для конструкторского коллектива и оказалась очень полезной. Было, кроме того, доказано, что создание автожира подобного типа с такими высокими летными качествами реально и осуществимо…" [11, с. 84].

В конце 1935 г., в ООК ЦАГИ была начата предварительная разработка эскизного проекта нового автожира, получившего название А-15. Это был двухместный бескрылый автожир с непосредственным управлением втулкой ротора с мощным двигателем в 700 л. с. Он предназначался для использования в качестве артиллерийского корректировщика и ближнего разведчика. При проектировании использовался обширный практический опыт, накопленный в последние годы. А-15 отличался от других автожиров тем, что имел двигатель с номинальной мощностью у земли 700 л. с., на высоте 2000 м – 750 л. с., а на взлете – 775 л. с., а также трехлопастный ротор диаметром 18 м – самый большой из всех существовавших в те годы. Применение такого ротора было достаточно смелым шагом.

20 апреля 1937 г. состоялись наземные испытания, однако катастрофа 23 мая 1937 г. с автожиром А-12 приостановила испытания и затем негативно отразилась на всей работе по А-15. В конце концов все работы были "заморожены" и автожир, который, несомненно, опережал свое время, был законсервирован.

Продолжались доводка и летные испытания автожира А-7. В результате доработок был построен А-7бис и затем в 1940 г. войсковая серия из 5 машин, которые получили обозначение А-7-ЗА. В августе 1941 г. все пять автожиров А-7-ЗА вылетели на фронт под Ельню. По ряду причин использование автожиров в боевых действиях оказалось малоэффективным, и вскоре они вернулись в Москву. Добрались своим ходом только две машины. Три при посадках были повреждены. Все машины были отправлены в ремонт, который затянулся до 1942 г. Больше автожиры в боевых действиях не участвовали.

Глава 7
После войны

К концу второй мировой войны выпуск автожиров совсем прекратился (табл. 1). Казалось, на них была поставлена точка и перевернута еще одна страница истории авиации. Однако, когда пришло время успокоиться от первых ошеломляющих успехов вертолетов и по-новому взглянуть на проблему винтокрылого полета, внимание специалистов опять обратилось к автожирам. Они привлекали простотой и надежностью конструкции, дешевизной изготовления и эксплуатации и достаточно высокими летными характеристиками.

В 1955 г. американская фирма "Бенсен" выпустила для любителей автожир В-7М "Джайрокоптер". Он имел деревянный двухлопастный ротор на карданной подвеске. Управление ротором осуществлялось наклоном втулки. Путевое управление обеспечивалось рулем направления. На автожире стоял двигатель 40 л. с. с толкающим винтом (табл. 2). С 1957 г. началось серийное производство комплектов деталей и узлов для любительской сборки автожира В-8М "Джайрокоптер", который явился дальнейшим развитием В-7М. Автожир может быть снабжен механическим приводом для раскрутки ротора перед стартом, что уменьшает длину разбега с 92 до 15 м. На автожире В-8М в 1967 г. был установлен ряд мировых рекордов скорости и дальности полета. Дальнейшим развитием автожиров В-8М были B-8V, гидроавтожир B-8W и автожир B-8J (взлетающий без разбега), который вышел на рынок в конце 70-х годов [19].

В 1971 г. разработан усовершенствованный вариант автожира В-8М, получивший название "Супер бэг". Его отличительной особенностью является установка двух небольших двигателей (по одному на каждой лопасти) для раскрутки ротора перед стартом, что дает автожиру возможность преодолевать препятствия высотой 15 м на расстоянии 137 м от точки старта.

Таблица 1

Технические данные наиболее известных автожиров 20—40-х годов

В 1968 г. фирмой разработан автожир В-8МЛ «Агрикоптер» – сельскохозяйственный вариант автожира В-8М. Первый полет состоялся в 1969 г. В 1972 г. получен сертификат летной годности автожира в категории экспериментальных аппаратов. Автожир снабжен устройством для разбрызгивания химикалий и баком емкостью 19 л, что позволяет ему обрабатывать площадь от 64 до 160 га за 40 мин полета.

В 1973 г. появился автожир B-16S – вариант автожира В-8М "Джайрокоптер". В конструкцию внесен ряд изменений: установлено лыжное шасси, два двигателя с толкающими винтами, большого диаметра ротор и т. д. На автожире B-16S вместо лыжного шасси могут устанавливаться колесное или поплавковое шасси. Такое переоборудование можно осуществить за 10 мин. Фирма "Капитал коптер" выпустила автожир 3CWM300, первый полет которого состоялся в 1959 г. Автожир предназначен для самостоятельной сборки любителями из наборов узлов и деталей заводского изготовления. На сборку одного автожира затрачивается 100 человеко-часов.

Английская фирма "Уоллес" выпустила ряд интересных автожиров. Автожир W-116 "Эджайл" совершил первый полет в 1962 г. Он имел дуралуминовый фюзеляж трубчатой конструкции, обтекаемую кабину. Хвостовое оперение состояло из киля и руля направления деревянной конструкции с фанерной обшивкой. Шасси было трехколесным с носовым колесом. Ротор двухлопастный на кардане. Раскрутка ротора осуществлялась с помощью гибкого высокооборотного вала с автоматическим отключением от двигателя, что позволяло осуществлять раскрутку до последнего момента перед стартом. Ротор, кроме того, был снабжен тормозом. Автожир получил сертификат летной годности в 1962 г. В 1969 г. на автожире W-118 с взлетным весом 270 кг и двигателем мощностью 120 л. с. его конструктор Уоллес установил мировой рекорд высоты для легких автожиров – 4680 м [15, с. 64]. В 1971 г. на автожире W-116-T была достигнута высокая весовая отдача. При температуре воздуха +18 °C автожир совершил полет на высоте 46 м при взлетном весе 341,5 кг. При этом вес пустого автожира (без пилота, балласта и топлива) составлял 108,8 кг [15, с. 65].

Фирмой "Ферфлюгтехверке" (ФРГ) спроектирован автожир WEG-H2 для исследования возможности полета автожира на режиме висения. Сведения о нем появились в 1966 г. На автожире были установлены двигатель мощностью 72 л. с. с толкающим винтом и небольшой центробежный компрессор. Перед взлетом для раскрутки ротора сжатый воздух поступал от компрессора к соплам на концах лопастей и выбрасывался из них. Для осуществления вертикального взлета и полета на режиме висения воздух смешивался с топливом и дожигался в концевых горелках. При горизонтальном полете ротор авторотировал. На висении частота вращения ротора составляла 630 об/мин, на авторотации – 550 об/мин.

В 1968 г. фирмой "Кэмпбелл" (Англия) разработан автожир "Крикет", который затем выпускался серийно. Машина имела цельнометаллический фюзеляж ферменной конструкции. Кабина летчика была открытого типа со стеклопластиковым обтекателем носовой части фюзеляжа и лобовым стеклом. Ротор двухлопастный с цельнометаллическими лопастями. Была предусмотрена установка механизма для предварительной раскрутки ротора. Двигатель имел мощность 60 л. с. Предполагалось, что автожир "Крикет" будет использоваться в организованной во Франции летной школе. К апрелю 1972 г. построили 47 автожиров.

В марте 1973 г. совершил первый полет двухместный автожир фирмы "Кэмпбелл", получивший название "Когуар". Он демонстрировался на парижском авиационном салоне 1973 г. Автожир предназначен для решения целого ряда задач – пограничного патрулирования, полицейских операций, автодорожной инспекции, а также для сельскохозяйственных работ. На автожире установлен двигатель мощностью 130 л. с. Кабина экипажа полностью закрыта, предусмотрен ее обогрев.

В 1969 г. фирма "Каман" по заказу ВВС США начала разработку спасательного катапультируемого автожира KSA-100 "Saver". Этот автожир снабжен складывающимся ротором с двумя телескопическими лопастями, выполненными из композиционного материала на основе эпоксидной смолы. Для увеличения продольной устойчивости ротор подвешен на кардане со смещенной осью. Управление ротором непосредственное. Автожир может складываться. В сложенном состоянии автожир размещается за спинкой кресла летчика. При катапультировании летчика из кабины самолета раскрывается тормозной парашют и происходит выдвижение лопастей ротора. Через 4 с после катапультирования аппарат превращается в планер-автожир, а еще через 2 с после включения двигателя и выхода его на заданный режим – в нормальный автожир. Предусматривается полная автоматизация установленных на автожире систем, которая позволяет продолжить полет при потерявшем сознание летчике. Автожир автоматически ориентируется на определенный радиомаяк и направляется в заданный район приземления. Во время испытаний, начавшихся в 1972 г., автожир достигал скорости полета 139 км/ч с использованием только половины располагаемой тяги [15, с. 82].

Были также попытки создания беспилотных автожиров. В 1963 г. совершил первый полет беспилотный автожир NV-101 фирмы "Нортроп", предназначенный для использования в качестве мишени. Была построена небольшая серия для проведения демонстрационных полетов. В хвостовой части фюзеляжа установлены киль и стабилизатор с концевыми шайбами. Поверхностей управления хвостовое оперение не имеет. Ротор трехлопастный. Перед стартом он раскручивается до 450 об/мин при помощи сжатого воздуха, выходящего из сопел на концах лопастей. Воздух поступает от наземной системы, которая отсоединяется непосредственно перед стартом. Автожир имеет двигатель 72 л. с. с тянущим деревянным винтом фиксированного шага.

Здесь были упомянуты только некоторые автожиры, интересные с точки зрения развития творческой мысли создателей винтокрылых машин. Их существует значительно больше. Как мы видим, определенный интерес к автожирам сохраняется. Причины этого – простота и надежность конструкции, дешевизна изготовления и эксплуатации. При этом же весе конструкции и мощности двигателя автожир по сравнению с вертолетом может иметь в чем-то лучше эксплуатационные характеристики. Благодаря своим качествам он, возможно, найдет применение в ряде специальных областей народного хозяйства.

Теперь мы можем сказать – автожир не ушел в небытие. Он отстаивает свое право на жизць.

Вместо эпилога

Мы проследили первые, сначала робкие, потом все более уверенные и твердые шаги автожира в небо, которые он делал вслед за мыслью своего творца – изобретателя и конструктора Хуана де ла Сьервы, чье творческое горение за невероятно короткий исторический срок вывело новый летательный аппарат из его колыбели в мир практического использования. Он сыграл свою роль в истории, и эта роль в становлении современной винтокрылой авиации неоспорима.

Пройдут годы. Люди создадут новые тины летательных аппаратов, на совершенно новых, пока еще неизвестных принципах перемещения в пространстве, но они всегда будут помнить имена тех, кто определял направления развития авиации, кто с полной отдачей сил, не щадя себя, шел по пути прогресса. И среди этих людей особое место будет занимать сын испанского народа Хуан де ла Сьерва.

Послесловие редактора

В те времена, когда Хуан де ла Сьерва вел свои работы по автожирам, во всем мире можно было насчитать едва ли сотню человек, занятых этой проблемой. А в наше время в сферу деятельности винтокрылой авиации вовлечено в той или иной степени сотни тысяч человек, но, к сожалению, большинство из них имеет весьма слабое понятие о том, что делалось в этой области полвека назад. Поэтому появление книги Г. И. Катышева, на мой взгляд, будет встречено с большим интересом. Тем более, что понимание значения знакомства с историей науки и техники возрастает у нас с каждым годом. Соответственно увеличивается число людей, ведущих исторические исследования, в их круг вовлекаются лица самых разных специальностей. «Изучение истории науки и техники не только помогает каждому научному работнику и инженеру в изучении его специальной дисциплины, но и позволяет создать более широкий и правильный взгляд на законы ее развития и на ее место среди других наук», – писал Б. Н. Юрьев.

Знание истории рождения автожира и развития автожиростроения важно еще и потому, что автожиро-строение стало одним из главных камней фундамента, на котором стоит вертолетостроение.

Ротор автожира дал несущему винту вертолета цервоначальную конструкцию лопастей и втулок, сведения о динамической картине работы как отдельной лопасти, так и несущего винта в целом, научил регулировке этой непростой динамической системы, помог в решении проблем эксплуатации, подтолкнул ученых на теоретическую разработку аэродинамики несущих винтов, которая значительно сложнее, чем у самолетов.

Трансмиссия, ее валы, муфты включения (сцепления) свободного хода, тормоза и шарниры валопроводов, конструкция которых базировалась в те годы в значительной степени на опыте автомобилестроения, были творчески переработаны авиационными конструкторами в основном с целью облегчения и повышения удельных параметров и использованы на автожирах для раскручивания роторов от основного мотора перед взлетом. Эти элементы послужили основой для конструирования приводов несущих и рулевых винтов вертолетов. Примененная на автожире компоновка кабины экипажа с двумя сиденьями, расположенными рядом, сдвижными дверьми и остеклением, обеспечивающим обзор вниз (что необходимо при крутом снижении и близкой к вертикальной посадке), перешла и к вертолетам.

Очень важным было обстоятельное исследование (как теоретическое, так и экспериментальное) работы ротора автожира на режиме авторотации, в частности неоднократные посадки на авторотирующем винте при остановленном двигателе. Развеялись опасения "а что будет с этой мельницей, если остановится мотор?" Таким образом одна из основных проблем винтокрылой авиации – безопасная посадка при отказе двигателя – была решена.

И, наконец, что также весьма важно, автожиростроение привлекло талантливых инженеров-конструкторов и ученых, энтузиастов, тяготеющих к решению новых сложных проблем, веривших в будущее винтокрылой авиации. Первое поколение вертолетостроите-лей состояло в основном из людей, прошедших школу автожиростроения.

Создание автожира и быстрое его совершенствование, преодоление при этом серьезных принципиальных трудностей стало возможным потому, что автор этого изобретения Хуан де ла Сьерва удачно соединил в себе талант инженера-конструктора, изобретателя, безграничную преданность идее с огромной работоспособностью. Всю свою недолгую жизнь он полностью отдал работе, изобретению и совершенствованию нового вида летательного аппарата. Жизнь де ла Сьервы – хороший пример для молодых людей, вступающих на инженерно-конструкторское поприще.

Посев де ла Сьервы взошел обильными всходами в вертолетостроении. За 45 лет (1940–1985 гг.) верто-летостроение достигло значительных успехов. Пройден путь от двухместных машин с полетным весом немногим более 1 т, мотором мощностью до 200 л. с. и максимальной скоростью полета около 150 км/ч до вертолета-гиганта Ми-26 с полетным весом 56 т, двигателями мощностью 20 тыс. л. с. и скоростью полета 300 км/ч, способного перевозить груз весом 20 т.

На Западе сформировалась мощная вертолетостроительная промышленность, выпускающая в настоящее время более 2 тыс. вертолетов в год (в отдельные периоды авиационная промышленность США выпускала вертолетов больше, чем самолетов). За 45 лет построено более 60 тыс. вертолетов.

В результате "естественного отбора", после опробования различных схем, наибольшее распространение во всем мире получила схема одновинтового вертолета с рулевым винтом. Кроме того, в США строятся двухвинтовые вертолеты продольной схемы, а в нашей стране – вертолеты соосной схемы. Есть вертолеты "сухопутные", специальные корабельные, вертолеты-амфибии, выполняющие посадки на землю и на воду.

В первые годы строительства вертолетов на них применялись звездообразные поршневые двигатели воздушного охлаждения. С середины 50-х годов начали широко использоваться силовые установки с газотурбинными двигателями. Высокой степени совершенства достигли несущие винты вертолетов. От двухлопастных винтов диаметром около 10 м по мере увеличения веса машин и мощности двигателей постепенно перешли к восьмилопастным диаметром 32 м, способным воспринимать мощность в 20 тыс. л. с. Нагрузка на ометаемую поверхность несущего винта возросла от 10 до 70 кг/м². Конструкция лопастей, первоначально деревянная с тканевой обшивкой, потом цельнометаллическая, в последнее время выполняется из самых современных композиционных материалов, в том числе углепластиков.

Ресурс и надежность всех жизненно важных агрегатов вертолетов возросли в десятки раз. Как и самолеты, вертолеты могут выполнять фигуры высшего пилотажа: горки, бочки и петли Нестерова. Дальность полета вертолетов достигла более, чем 1000 км; с дозаправкой топливом в полете они совершают перелеты через Атлантику.

Вертолеты неутомимые труженики и широко используются в народном хозяйстве. Можно насчитать более сотни видов применения вертолетов в мирных целях: в сельском и лесном хозяйстве (борьба с вредителями растений, подкормка посевов, патрулирование лесов и борьба с лесными пожарами), при обслуживании нефтегазопромыслов (доставка грузов и вахт), в медицинской службе и т. п.

Медицинское обслуживание населения с помощью вертолетов спасло жизнь тысячам людей. А если учесть спасательные работы, проводимые вертолетами при стихийных бедствиях – наводнениях, ураганах, пожарах, землетрясениях, то количество людей, спасенных с их помощью от гибели, можно исчислять уже сотнями тысяч. Особое значение имеют вертолеты в отдаленных районах, где нет дорог и аэродромов.

Тяжелые вертолеты выполняют большой объем работ по перевозке грузов и людей. Причем грузы больших габаритов перевозятся не только внутри фюзеляжа, но и на внешней подвеске. В этом случае вертолеты превращаются как бы в воздушные краны с той разницей, что наземные краны переносят свои грузы на десятки метров, а воздушные – на сотни километров. Специальные строительно-монтажные работы выполняются вертолетными кранами за считанные часы. Не будь вертолетов, эти работы потребовали бы месяцев.

Вертолетостроительные фирмы постоянно работают над улучшением летно-технических характеристик машин: грузоподъемности, скорости и дальности полета, ресурса и надежности, экономичности. Вертолеты оснащаются сложным радиоэлектронным оборудованием, делающим их всепогодными. Сейчас вертолетостроение вступило в новую фазу своего развития: если вертолеты первого поколения были многоцелевыми, универсальными, то в третьем и четвертом поколениях начинается их специализация. Специализация будет возрастать, как это имело место в свое время в автомобиле– и самолетостроении, области применения будут расширяться и роль винтокрылой авиации в жизни человечества будет становиться все более важной.

Что касается будущего автожиров, то, как правильно отмечает Г. И. Катышев, поскольку автожир несколько проще вертолета по конструкции, то он дешевле в изготовлении и эксплуатации. Поэтому когда мы научимся строже относиться к экономике, объективный расчет покажет, что в ряде областей применения автожир может быть выгоднее и вертолета, и самолета.

В. И. Бирюлин