Можетли вертолет летать без мотора?
Оказывается, возможно. Лишь взлетать он будет не как вертолет, а как автожир. Винт автожира в полете будет в состоянии авторотации, создавая подъемную силу; вперед же автожир движется за счет тянущего либо толкающего пропеллера.
А на протяжении Второй мировой конструкторам германской компании Focke-Achgelis & Co пришло в голову снять с автожира двигатель, тем самым вынудив его трудиться по принципу планера. Но, обо всем по порядку.
Крутящиеся змеи
В русской авиационной терминологии нет устоявшегося обозначения безмоторного автожира — его именуют гиропланом (так время от времени именуют и оснащенные двигателем автомобили), винтовым змеем, гироглайдером. Последний термин, как менее всего пересекающийся с заглавиями вторых конструкций, будем применять и мы.
Мысль гироглайдера показалась задолго перед тем, как Хуан де ля Сиерва поднял в атмосферу первый автожир. Более того, испанский изобретатель еще не появился, в то время, когда в первой половине 90-ых годов XIX века шотландец Томас Энсборо взял патент US464412 на конструкцию, которую он сам назвал легко kite, «воздушный змей». Позднее схожие патенты стали именоваться revolving kite, другими словами «поворачивающийся воздушный змей». Совокупность Энсборо представляла собой шестигранную конструкцию из реек, на каковые была натянута парусина.
Рейки размешались в пара «этажей», насаженных на неспециализированную ось, и любой слой имел возможность вращаться довольно вторых. К основанию змея крепился канат. В воздухе парусиновые поверхности начинали крутиться, удерживая змей в полете за счет авторотации. Энсборо вдохновлялся ветряной мельницей: в случае если ветер вращает ее огромные лопасти, из-за чего он не имеет возможности таким же образом удерживать в воздухе более легкую конструкцию?
Принцип вертолета в конце XIX века уже был известен, не смотря на то, что практической реализации еще не взял, а Энсборо случайно выстроил первый «пред-автожир» — гироглайдер. Потом конструкции, продолжающие идею Энсборо, оказались в патентных ведомствах различных стран.
- Патент Томаса Энсборо (1891) Считается первой попыткой выстроить беспилотный гироглайдер — воздушный змей в форме винта со вольно вращающимися лопастями.
Энсборо очевидно опередил собственный время — следующий патент на схожую конструкцию показался практически 20 годами позднее, а настоящее использование авторотация отыскала только в автожирах Хуана де ля Сиервы в конце 1910-х.
Сумрачный германский гений
В Германии 1930−1940-х годов фактически любая занимательная техническая мысль реализовывалась либо как минимум исследовалась. В первой половине 40-ых годов XX века перед разработчиками последовательности германских авиастроительных компаний была поставлена задача повысить радиус разведки подводных лодок за счет легких летательных аппаратов. Мысль заключалась в следующем: на подлодке должен был быть в сложенном состоянии планер либо самолет, что имел возможность бы взлететь с палубы, «осмотреться» и возвратиться обратно.
Эксперты Arado Flugzeugwerke сфокусировались на легком самолете — оказался Arado Ar 231, появлявшийся по итогам опробований через чур громадным, неудобным, маломощным и не хорошо управляемым. А вот в Focke-Achgelis пошли вторым методом и представили миру гироглайдер Focke-Achgelis Fa 330, взявший прозвище «Трясогузка».
- Патент Генри де Курси и Антона Шварца (1933) Де Курси ставил собственной целью выстроить змея, владеющего большой стабильностью независимо от срыва воздушных потоков, силы ветра и изменения направления. При большом уровне стабильности подобную машину возможно было применять для воздушной фотосъемки.
У какое количество-Achgelis, а правильнее — у самого Генриха Фокке, уже был опыт конструирования гироглайдеров. Первым полноразмерным гироглайдером в истории стал выстроенный годом ранее в единственном экземпляре десантный Focke-Achgelis Fa 225. В его конструкции Фокке применял фюзеляж от серийного десантного планера DFS 230, установив на него автожирный ротор, — машина была сконструирована всего за семь недель и совершила первый полет в начале 1943 года, но в серию не отправилась из-за отсутствия видимых преимуществ перед простым планером.
А вот Fa 330 воображал собой сверхлегкий (68−75 кг в зависимости от модификации) одноместный открытый автожир без тянущего пропеллера и двигателя. Подъемная сила создавалась за счет 7,32-метрового трехлопастного ротора, а минимальная скорость «Трясогузки», при которой глайдер был стабилен, составляла всего 27 км/ч. Принцип действия гироглайдера предполагался следующий.
Два участника команды извлекали сложенную машину из особого отсека рубки на палубу подлодки, собирали ее (это занимало порядка 20 мин., а при участии третьего человека 10) и пристегивали к 150-метровому тросу. Ротору задавали начальное вращение посредством шкива, за счет набегающего на ходу лодки потока воздуха ротор раскручивался, гироглайдер взлетал, и его отпускали в полет на привязи.
Машина поднималась до высоты порядка 120 м, что разрешало «видеть» на расстояние до 35 км (с верхней точки рубки — максимум 8−10 км). По окончании разведки кабель сматывали, и гироглайдер притягивался прямо на палубу либо на воду рядом с лодкой. Протяженность леера имела возможность достигать 300 м — при подъеме гироглайдера на 200−220 м и скорости 80 км/ч пилот имел обзор до 50 км около!
- Самый узнаваемый гироглайдер в истории — армейский Focke-Achgelis Fa 330.
В первый раз поднялся в воздух в первой половине 40-ых годов двадцатого века.
Гироглайдер на протяжении одного из испытательных полетов, буксируемый подлодкой.
Армейские удачи Fa 330, действительно, ограничились единственным зафиксированным обнаружением судна — греческого транспорта Efthalia Mari в августе 1943-го.
Focke-Achgelis Fa 330 был признан успешной конструкцией и отправился в серию — было выстроено как минимум 110 экземпляров. Но тут же вскрылись недочёты. В частности, «летающий перископ» был замечательно заметен, да и сама лодка на протяжении его запуска должна была пребывать на поверхности. Это сводило на нет все преимущества скрытности.
В следствии известен лишь один случай, в то время, когда «Трясогузка» принесла объективную пользу: 6 августа 1943 года на подлодке U-177 с нее был увиден, а после этого и удачно потоплен двумя торпедами греческий торговый корабль Efthalia Mari.
Правь, Британия!
Параллельно с немцами над боевыми автожирами трудились и англичане. Эмигрант из Австрии инженер Рауль Хафнер, будучи фанатом автожиров, в 1940—1941 годах создавал для Английского армейского ведомства разные схемы одноместных гироглайдеров для яркой доставки воина на поле боя либо заброски десантника в стан неприятеля и тогда же создал собственный первый полноразмерный гироглайдер Hafner H.8 Rotachute.
К началу осени 1941 года первая разновидность «роташюта» готовься — он воображал собой компактный аппарат длиной 3 м, массой 34 кг и диаметром двухлопастного ротора 4,6 м. Конструкция держалась на трубчатой раме, обтянутой парусиной; лопасти были древесными. В январе 1942-го начались опробования Rotachute, 11 февраля машина совершила первый полет. Ее разгоняли по земле по особым полозьям, но уже ко второй модели была создана совокупность старта с движущегося на высокой скорости армейского внедорожника.
К концу 1943 года Хафнер выстроил пара «роташютов», доведя совокупность практически до совершенства, но армия так и не приняла на вооружение необычный одноместный планер-вертолет. К слову, зафиксированный рекорд скорости гироглайдера составил 174 км/ч!
Самое забавное, что Хафнер не сдался: старт с внедорожника подкинул ему новую идею — создать «насадку» на автомобиль, дабы целый он преобразовывался в гироглайдер! Сейчас эта необычная конструкция известна как Hafner Rotabuggy — она представляла собой массивную хвостовую часть и трехлопастный ротор размахом 14,22 м, укреплявшиеся на типовом шасси Willys MB.
Бессчётные опробования, проводившиеся впредь до сентября 1944 года, продемонстрировали, что совокупность жизнеспособна: летающий багги в полной мере удачно буксировался самолетом, и взлетал (для этого необходимо было достигнуть скорости в 72 км/ч), но появление десантных планеров, талантливых перевозить бронетехнику впредь до танков, свело все усилия Хафнера на нет: его конструкция проигрывала более классическим автомобилям как по удобству эксплуатации, так и по скорости. Ротабагги отправился в утиль, а грезы Хафнера о «ротатанке» остались мечтами.
В мирное время
Но мысль безмоторного автожира не имела возможности не расцвести и в мирное время — строятся же спортивные планеры! пионером и Инициатором данной схемы в невоенном применении стал Игорь Бенсен (неанглифицированная фамилия звучала как Бензин) — уроженец Ростова-на-Дону, на протяжении гражданской войны увезенный родителями в Европу, а после этого уже в сознательном возрасте перебравшийся в Соединенных Штатах. Поработав авиационным инженером в ряде компаний, а также в известных Kellett Autogiro Corporation и Kaman Aircraft, Бенсен в первой половине 50-ых годов двадцатого века — в то время ему было 35 лет — основал собственную компанию Bensen Aircraft, собираясь заниматься производством автожиров и вертолётов.
Компания Бенсена разорилась во второй половине 80-ых годов XX века, но его чертежи для домашнего изготовления легких автожиров разошлись по рукам (потому, что компания исповедовала правила «открытых источников») и дешёвы в сети сейчас — множество любителей строят автожиры-копии Bensen B-8, самой, по всей видимости, успешной из моделей компании. Сверхлегкие, экстремально простые разработки Бенсена были достаточно популярны среди любителей воздушного спорта. Его компания стала первой в истории авиации, поставлявшей летательные аппараты в форме кит-наборов для домашней сборки.
Изучив разработки немцев и Хафнера, Бенсен, трудясь в General Electric, еще во второй половине 40-ых годов двадцатого века выстроил собственный первый гироглайдер B-1, сильно напоминающий Focke-Achgelis Fa 330. Первые три модели, выпущенные его собственной компанией, B-5, B-6 и B-7, кроме этого были как раз гироглайдерами. B-5 начал поставляться в виде кит-набора в первой половине 50-ых годов XX века — собрать его из алюминиевых трубок имел возможность в гараже любой ребёнок. Разгонять гироглайдер необходимо было посредством автомобиля.
Модель B-6 имела еще более минималистский дизайн: рама, сиденье, рукоять управления, ротор диаметром 6,1 м — и все. Машина взлетала на скорости 31 км/ч при буксировке автомобилем и имела возможность разогнаться практически до 100 км/ч (но, отцеплять ее от автомобиля не рекомендовалось). Последним гироглайдером Бенсена стал B-8 — чуть увеличенная версия прошлых.
Самый минималистичный из гироглайдеров Бенсена Bensen B-6 создан в начале 1950-х и весил без пилота всего 47 кг. В атмосферу модель B-6 поднималась на скорости порядка 31 км/ч (в большинстве случаев буксируемая машиной); рекомендовалось не быть больше скорость в 97 км/ч.
Потом Бенсен разрабатывал сугубо моторизированные модели (и предлагал модификации гироглайдеров с мотором — они приобретали индекс «М», к примеру B-7M), но гироглайдеры B-7 и B-8 оставались в серии впредь до начала 1980-х.
Всего лишь игрушка
Сейчас гироглайдеры в натуральную величину делают только энтузиасты, причем по большей части по непревзойденным чертежам Бенсена — его B-8 в варианте как планера, так и автожира разошлись по миру тысячными сериями, а количество самопальных копий и вовсе не поддается подсчету. Но множество компаний создаёт игрушки, трудящиеся по принципу гироглайдера, к примеру Air Zone Gyro Glider — маленький автожир, выстреливаемый из детского пистолета и летящий благодаря авторотации довольно далеко.
Поставил ли Игорь Бенсен точку в разработке гироглайдеров? Кто знает. Быть может, вам придет в голову мысль, как сделать эту машину еще более простой, надежной и надёжной.
И ей найдется еще какая-либо сфера применения, кроме развлекательной.
Гироглайдер в портфеле
Некогда «ПМ» уже писала о вертолетных портфелях — первую попытку выстроить что-то подобное сделал немец Пауль Баумгартль в первой половине 40-ых годов двадцатого века. Его «заспинный» гироглайдер Heliofly II-58 был призван заменить собой парашют, но уже новое поколение было моторизованным.
Из русских проектов самый занимателен ранцевый безмоторный автожир «Вертоплан» Виктора Шумейко — в его конструкции, созданной еще в 1980-е годы, пилот размешался в мягком подвесе под винтом, а на земле вся совокупность убиралась в ранец. С таким устройством за спиной возможно спрыгнуть, словно бы с парашютом, с большого утеса либо из самолета. Сейчас проект находится в стадии доработки.
Еще одну занимательную концепцию гироглайдера внес предложение венгр Стефан Нитч: ротором он заменил треугольное крыло дельтаплана, взяв занимательный гибрид, действительно, так и оставшийся в единственном умелом экземпляре.
Статья «Вертолёт без мотора» размещена в издании «Популярная механика» (№144, октябрь 2014).
<
h4>