Русские гении за рубежом. Зворыкин и Сикорский

В 1931 году следующая амфибия S-40 была окрещена главной газетой Америки «Нью-Йорк таймс» самым большим самолетом Америки (это не совсем правильно — лучше было бы сказать — самым эффектным самолетом, производимым в Новом Свете). На S-42 в 1934 году были установлены сразу восемь мировых рекордов для летающих лодок — по скорости, по грузоподъемности и по грузоподъемности на определенных высотах. Фантастическая для тех времен высота около 8000 километров была достигнута уже в 1937 году на амфибии S-43, несколько экземпляров этого самолета приобрел даже СССР, на нем летали самые известные летчики, в том числе погибший вблизи Северного полюса Леваневский — разбившийся, впрочем, не на самолете Сикорского, а на экспериментальном советском бомбардировщике.

Сикорский продолжал строить свои замечательные самолеты, но в конце 30-х годов у него появились серьезные конкуренты, которые, если честно сказать, сумели создать более современные, более элегантные и более эффективные машины. Прежде всего — в Голландии и Германии, а потом подоспели и американские «Дугласы» и «Боинги». Летающая лодка S-44 стала последним самолетом, сконструированным и построенным на фирме Сикорского. Это произошло под Новый, 1942 год, когда Америка только-только вступила во Вторую мировую войну. Следующий громадный самолет Сикорского S-45 так и не был построен, военные им не заинтересовались (шел 1942 год), и конструктору пришлось задуматься о дальнейшей судьбе своего гения. Самолетный период изобретений Сикорского заканчивался, зато великий авиатор мог вернуться к своей еще юношеской страсти — вертолетостроению.

Что называется, не было бы счастья, да несчастье помогло. Мысли о вертолете не покидали его все эти годы, и он даже время от времени патентовал некоторые узлы своих будущих винтокрылых машин. В конце 30-х годов Сикорский неоднократно обращался к руководству компании «Юнайтед Эркрафт», которая к тому времени уже фактически поглотила его фирму — точнее, перевела ее в положение субподрядчика, с предложениями о разработке вертолета. Прагматичное руководство компании, не видя перспектив у этого вида летательных аппаратов (в те годы так и было), отказывало Игорю Ивановичу. Но в начале 1939 года Сикорскому удалось убедить руководство в преимуществах вертолетов в качестве прежде всего средств спасения раненых с поля боя. Что послужило причиной такого изменения точки зрения консервативных американских джентльменов? Все очень просто — только что, в 1938 году, некто Адольф Гитлер в нарушение условий Версальского договора занял Рейнскую область, присоединил к Германии вполне мирную Австрию, а затем с благословения туповатого английского премьера Чемберлена — и Судетскую область Чехословакии. Известно знаменитое выступление будущего великого премьер-министра Черчилля по поводу этого раздела Чехословакии якобы в обмен на мир: «Англии предлагался выбор между бесчестьем и войной. Англия выбрала бесчестье и получит войну». Даже принципиально изоляционистски настроенные американцы, тем более — крупные промышленники, догадались, что войну неминуемо получит и Америка. А самое ценное у американских генералов из того, что есть в качестве средств ведения боевых действий, — это американский солдат. Такое вот непривычное для советских вояк отношение к собственным военнослужащим. Поэтому спасти раненого — первое дело, и вертолет вполне может пригодиться, тем более что Сикорский запросил на проектирование ничтожную для компании сумму (пару десятков тысяч долларов). И в результате начал проектировать вертолеты.

6. Вторая война и вертолеты

Настала пора разобраться, что это такое, как летает и какие бывают винтокрылые небесные птицы.

По определению, вертолетами считаются летательные аппараты, у которых подъемная и движущая сила создаются вращающимися винтами. Ранее в русском языке использовалось — и часто используется до сих пор для «красивости» — другое название для таких аппаратов, а именно «геликоптер». Слово «вертолет» придумал то ли фантаст Казанцев, то ли кто-то из наших вертолетчиков, то ли было наполовину заимствовано из названия одной американской (вертолетной!) компании, да это и не важно.

Для простоты рассмотрим вертолет с одним несущим винтом с дополнительным рулевым винтом на хвосте аппарата или даже без этого рулевого винта. Так вот, несущий винт имеет две или четыре лопасти, расположенные под некоторым углом к плоскости вращения винта. Как крылья самолета — для создания подъемной силы, разве что у самолета крылья намертво соединены с фюзеляжем и угол всегда один и тот же, а у вертолета лопасти могут находиться под разными углами к плоскости вращения винта.

К определению вертолета стоит добавить, что данный аппарат способен взлетать в воздух и садиться на землю вертикально — именно поэтому вертолетам не требуется взлетно-посадочная полоса. Начиная с 2013 года на вертолетах начали перемещаться из Кремля в свои загородные резиденции президент России и премьер-министр, что предотвращает создание коллапса на московских улицах, по которым ранее двигался кортеж из лимузинов и джипов охраны. Понятно, что ни в Кремле, ни на виллах взлетно-посадочных полос нет.

Поэтому возникает естественный вопрос, каким таким образом вертикально взлетает и садится вертолет — с самолетом-то все понятно: набегающий на разгоняющийся борт воздух создает подъемную силу. Над крылом давление воздуха меньше, под крылом — больше, и борт тянет вверх. Можно сказать и несколько иначе — из-за нахождения крыльев под углом к набегающему потоку скорость воздуха над крылом больше скорости воздуха под крылом. Дело в том, что путь воздуха над крылом больше пути под крылом, а время прохождения этих путей должно быть одинаковым (скорость равна: путь, деленный на время). По закону Бернулли, давление в области большей скорости ниже давления в области меньшей скорости — вот вам и подъемная сила. Примерно то же самое и у вертолетов, только роль самолетных крыльев в этом случае играют лопасти. Они принудительно вращаются двигателем, и поэтому набегающего потока воздуха в случае разбега самолета не требуется — набегающий поток появляется благодаря вращению.

Однако действие равно противодействию, и тот же винт при вращении создает силу отдачи, стремящуюся вращать корпус вертолета в обратную сторону. Чтобы устранить это обязательное, но крайне неподходящее явление, и предназначен небольшой хвостовой рулевой винт. Другим естественным вариантом является установка на одной оси с первым несущим винтом второго винта, вращающегося в противоположную сторону. К этой непростой и замечательной схеме мы еще не раз вернемся — вертолеты с такой соосной схемой расположения несущих винтов стали главными конкурентами аппаратов Сикорского. Есть и еще один вариант компенсации вращательного момента, использующий так называемый эффект Коанда (прилипание струи воздуха к лопасти), но это экзотика, и такие вертолеты — редкость.

Первые вертолеты, в том числе построенные Сикорским в начале XX века, стремились завалиться на бок, поскольку скорость лопастей, движущихся вперед, больше скорости лопастей, движущихся назад (это, конечно, одни и те же лопасти, но в разный момент времени). В результате одна половина винта (например, правая) создает большую подъемную силу, чем другая половина (левая), и обеспечивает сваливание. То же самое относится и к заваливанию вертолета вперед или назад, если рассматривать переднюю и заднюю половины вращающегося винта, — такое заваливание называется красивым словом «тонгаж» (от французского «продольная качка»). Для устранения этих эффектов придуман так называемый автомат перекоса — опять-таки русским изобретателем Борисом Юрьевым в 1911 году (о нем мы раньше уже упоминали). Правда, применять этот механизм начали гораздо позже. Механизм работает так: углы наклона лопастей на правой половине винта и на левой половине винта постоянно принудительно изменяются и этим компенсируется различие в подъемных силах.

А что касается движущей силы вертолета, то она создается все тем же несущим винтом, для чего вертолет наклоняется несколько вперед и, в общем, так и летает. Но именно — вертолет, снабженный двигателем для вращения несущего винта, или даже несколькими двигателями для вращения несущего и рулевого винтов, или даже несколькими несущими и рулевыми винтами. Иначе летает автожир — изобретение испанца Сиерва, который построил и испытал такой аппарат в 1919 году. У автожира (от греческого «самокруг») нет несущего двигателя, и лопасти, в принципе, такие же, как у вертолета, вращаются сами под действием набегающего воздуха и — довольно забавно! — сами по себе создают подъемную силу. Разумеется, набегающий воздух появляется не сам по себе, а в результате работающего маршевого винта автожира, крутящегося небольшим двигателем. Понятно, что автожиру, в отличие от вертолета, требуется некоторый разбег по взлетной полосе, которая все же намного, намного короче, чем у самолетов. Горизонтальный полет автожира обеспечивается все тем же маршевым двигателем. Автожир настолько отработанная и простая штука, что одноместные автожиры совершенно спокойно можно сделать, что называется, своими руками — продаются специальные наборы деталей.