В крупнейших авиационных научно-исследовательских центрах — ЦАГИ (СССР), NASA (США), ARC (Великобритания), DVL (Германия) — начались тогда серьезные исследования проблем, мешающих созданию винтокрылых летательных аппаратов.
Автожиры Хуана
Увеличение высоты полета вертолетов зависело и от освоения аварийной посадки на режиме авторотации. Хотя принципиальная возможность такого режима работы винта была хорошо известна, практически она оставалась неопробованной. Освоить режим авторотации стало возможным лишь в начале 20-х годов, когда испанский инженер Хуан де ла Сьерва создал автожир — оригинальный тип винтокрылого летательного аппарата, занявший промежуточное место между самолетом и вертолетом. Для подъемной силы конструктор решил использовать отклоненный немного назад ротор, самовращающийся под действием набегающего потока воздуха. Водрузив на самолет-биплан вместо верхнего крыла винт, Хуан де ла Сьерва получил самолет укороченного взлета и посадки. Так как ротор не имел привода от двигателя, автожир не мог взлетать вертикально. Все управление обеспечивалось самолетными органами: рулями и элеронами. Тем не менее автожир, не требующий в отличие от вертолета сложной трансмиссии и органов уравновешивания реактивного момента несущего винта, оказался значительно более простым в доводке. Военные ведомства ряда стран даже прекратили в 20-х годах поддержку исследований по вертолетам, сосредоточив все свое внимание на автожирах. Сначала в Великобритании в 1930 году, а затем в США, СССР, Франции и Германии началось их серийное производство.
Перспективы их применения в военном деле существенно возросли в 1933 году, когда Хуан де ла Сьерва ввел в конструкцию управление углом наклона втулки ротора. Это значительно повысило пилотажные характеристики и позволило обойтись без крыла и самолетных органов управления, благодаря чему улучшились весовая отдача, обзор и компактность аппарата. Проведенные в 1933 году испытания автожира «Сьерва С-30» на военных маневрах привели к приобретению десяти таких машин Королевскими ВВС. Британцы первыми пришли к выводу о высокой эффективности медленно летающих винтокрылых машин в борьбе с танками.
Военных всегда интересовали возможности вертикальных взлета и посадки. Ожидалось, что этого удастся достичь на появившихся в конце 30-х годов автожирах с «прыжковым» стартом. Ротор такой машины перед взлетом раскручивался основным мотором на нулевом угле установки лопастей, затем привод переключался на «самолетный» винт, угол лопастей ротора резко увеличивался и автожир «подпрыгивал». Однако «висеть в воздухе» автожир не мог. Для этого требовался настоящий вертолет.
Вертолет и самолет — не конкуренты
В 1932 году на невиданную для вертолета высоту 605 м поднялся ЦАГИ 1-ЭА, созданный в нашей стране под руководством А.М. Черемухина. Два мотора (по 120 л. с. каждый) вращали несущий винт диаметром 11 м и четыре рулевых винта, установленных попарно на концах ферм спереди и сзади вертолета (последние служили для балансировки реактивного момента несущего винта и путевого управления). Продольно- поперечное управление обеспечивалось при помощи автомата перекоса. Взлетная масса вертолета составляла 1 145 кг. Увлеченный Тухачевский даже предлагал тогда запустить 1-ЭА в серию.
Заметных успехов в развитии других типов одновинтовых схем добились австрийские конструкторы Хафнер и Наглер и немец Цашке. Убедительно доказали перспективность двухвинтовой соосной схемы венгр Асбот, итальянец д’Асканио и испанец Пескара. Вертолет Оскара Асбота весил полтонны, стодвадцатисильный мотор приводил во вращение винты диаметром 4,35 м. Управление обеспечивалось сложной системой поверхностей в потоке винтов. Вертолет Асбота провел в 1929 году в воздухе рекордное время, не касаясь колесами земли, — 53 минуты. Большое впечатление на авиационных специалистов всего мира произвели полеты аппарата, построенного Карадино д’Асканио. Его 95-сильный мотор приводил во вращение винты диаметром 13 м. Масса вертолета Асканио составляла 800 кг. В Бельгии успешные опыты с двухвинтовыми вертолетами оригинальной продольной схемы вел русский эмигрант Николай Анатольевич Флорин.
Во всех этих разработках конструкторам помог уже созданный автожир, особенно в вопросах совершенствования конструкции, повышения ее надежности и эффективности. Он же помог разрешить основные проблемы теории вертолета. Отработанные на автожирах конструкции лопастей и втулки применялись в вертолетостроении вплоть до 60-х годов. Теория ротора, использование шарнирной подвески, конструкция лопастей и втулки позволили решить проблему создания надежного и прочного несущего винта. На автожирах была определена эффективность различных органов управления, в том числе и автомата перекоса. Эксплуатация автожиров позволила найти новые области применения винтокрылым машинам. Если ранее военные заказчики требовали от таких аппаратов летно-технических характеристик, аналогичных самолетным, то опыт применения автожиров показал, что «не конкурировать призваны вертолет и самолет, а дополнять друг друга».
Из-под облаков под театральный купол
Постепенное совершенствование частей и деталей конструкции неизбежно должно было привести к появлению вертолетов с ресурсом, позволяющим безопасно совершать дальние полеты на большой высоте. Первыми аппаратами с летно-техническими и пилотажными характеристиками, сопоставимыми с легкомоторными самолетами, стали «Бреге—Доран» во Франции и «Фокке—Вульф» FW-61 в Германии.
В 1935—1936 годах рекордные показатели продемонстрировал вертолет «Бреге—Доран» двухвинтовой соосной схемы. Имея взлетную массу около двух с половиной тонн, он был оснащен двигателем мощностью 420 л. с. и винтами диаметром 16,4 м. Создателям вертолета удалось удовлетворить все требования командования французской военной авиации: движение по замкнутому кругу площадью 500 м2 (проверка маневренности), подъем на высоту 100 м, полет со скоростью 100 км/ч, продолжительность пребывания в воздухе 1 час и неподвижное висение в течение 10 минут. Испытатели признали пилотажные характеристики «Бреге—Доран» вполне пригодными для массовой эксплуатации. ВВС и ВМФ Франции выделили Луи Бреге и Рене Дорану средства на создание опытных образцов для практического применения. Однако военное поражение французов в 1940 году помешало запустить эти вертолеты в серию.
В 1937—1938 годах весь мир восхищался и рекордными показателями вертолета «Фокке—Вульф» FW-61.
