Крылья Сикорского - Геннадий Катышев

ПОБЕДА ОДНОВИНТОВОЙ СХЕМЫ

Авиационные специалисты второй половины 40-х годов, оценивая положение, сложившееся с выбором схем для винтокрылых летательных аппаратов, сравнивали его с положением самолетостроения накануне первой мировой войны, когда нужно было выбрать оптимальную схему среди монопланов (низкопланов, среднепланов, высокопланов и парасолей), бипланов, тандемов, «уток» с тянущим или толкающим винтом. Вертолеты все еще отличались большим разнообразием схем, числом и расположением несущих, пропульсивных и рулевых винтов, наличием различных аэродинамических поверхностей. Достоинства выбранной И. И. Сикорским классической одновинтовой схемы были признаны не сразу и не всеми. Многие конструкторы того времени при выборе схемы вертолета пытались найти свой собственный путь в надежде достичь тех или иных преимуществ. Эпоха вертолетов первого поколения, охватывавшая 40-е и первую половину 50-х годов, во многом характеризуется постройкой винтокрылых аппаратов различных схем и сравнением их достоинств и недостатков.

В классах легких двух-четырехместных вертолетов «летающих джипов» из многочисленных альтернативных схем до стадии серийного производства и ограниченного применения удалось довести только синхроп-теры американской фирмы «Каман» и аппараты соосной схемы ОКБ Н. И. Камова. Все остальные верто-летостроительные фирмы Америки и Европы добились успеха, используя классическую одновинтовую схему, отработанную И. И. Сикорским. Однако сам ее создатель после постройки S-51 и S-52 выпуск легких вертолетов прекратил. Это произошло отнюдь не потому, что он спасовал перед талантом А. Янга, С. Хиллера, Р. Хафнера и др. Сфера творческих интересов И. И. Сикорского в деле разработки винтокрылой техники лежала в более неизведанной области - в создании тяжелых транспортных машин. Здесь, как и в самолетостроении, он стал недосягаем.

Разработка и постройка тяжелых вертолетов - дело более сложное, чем «воздушных автомобилей», как, впрочем, и в самолетостроении. Требовалось решить ряд сложных задач. В тяжелом вертолетостроении уже были достойные конкуренты. В конце второй мировой войны ВМФ и Береговая охрана США высказали пожелание иметь тяжелый поисково-спасательный вертолет. Молодой талантливый конструктор Ф. Пя-сецкий в 1941 г. приступил к постройке вертолета двухвинтовой продольной схемы. Знаменитая автожирная фирма «Келлет» начала разрабатывать вертолет по схеме синхроптера. К. Л. Захарченко предпочел строить тяжелый вертолет по двухвинтовой поперечной схеме . Созданный им в 1946 г. пятитонный Мак-Доннел XMYD-1 стал самым тяжелым вертолетом мира, но через два года вперед вырвались британцы К. Пуллин и Я. Шапиро, построившие восьмитонный W-11 «Эр Хоре», оснащенный тремя несущими винтами.

Среди этого многообразия вскоре выявились характерные для каждой схемы проблемы. Некоторые из них оказались труднопреодолимыми при уровне науки и техники того времени. Постройка вертолетов многовинтовой н поперечной схем вскоре была прекращена. Не оправдала себя на тяжелых аппаратах и схема синхроптера. Только Франку Пясецкому, сыну эмигранта из царской России, удалось к 1947 г. довести до серийного производства свой трехтонный PV-3 «Дог Шип», получивший вскоре большую известность. За свой внешний вид он сразу получил прозвище «летающий банан». Верный сторонник двухвинтовой продольной хемы, Пясецкий стал на долгие годы основным конкурентом Сикорского в разработке тяжелых вертолетов.

«Борьба» с Пясецким началась еще в 1946 г., когда ВВС США объявили конкурс на трех-пятиместный многоцелевой вертолет, специально предназначенный для эксплуатации на авианесущих кораблях - авианосцах, линкорах и крейсерах. Основными претендентами были PV-14 и S-53. Вертолет Сикорского создавался на основе S-51, но он отличался от последнего рядом особенностей, обеспечивающих его эксплуатацию на кораблях.

* В эти же годы ОКБ И. П. Братухина разрабатывало тяжелые вертолеты тоже по поперечной схеме.

Он имел систему складывания назад вдоль хвостовой балки лопастей. Чтобы предохранить от случайного попадания людей в рулевой винт, избежать задевания им о палубу и надстройки при посадке в плохую погоду в отличие от S-51 он был приподнят на специальной концевой балке над хвостовой балкой. При разработке шасси учитывалась необходимость обеспечения посадки на качающуся палубу. В полу кабины был сделан люк с лебедкой для ведения спасательных работ либо для установки фотооборудования. Комплекс навигационного оборудования предусматривал полеты ночью. Однако Сикорского ждало поражение. Флот выбрал вертолет Пясецкого. Установив винты с максимальным перекрытием, Пясецкий достиг большей компактности при хранении на палубе, чем у S-53 с торчащей назад хвостовой балкой. Большой заявленный диапазон продольной центровки давал определенные преимущества. В частности, облегчал спасательные работы посредством лебедки. На S-53, как и на S-51, в случае изменения нагрузки для обеспечения центровки требовалось перемещать балласт. Примененная на S-53 втулка еще старой конструкции без выноса горизонтальных шарниров ограничила диапазон центровки. В определенной мере на выбор флотом вертолета Пясецкого повлияло и увлечение в конце 40-х годов продольной схемой.

Классическая одновинтовая схема привлекала простотой и легкостью конструкции, особенно системы управления и трансмиссии, упрощавшей и удешевлявшей производство и эксплуатацию, давала большую надежность вертолету. Рулевой винт обеспечивал эффективное путевое управление. Несмотря на успехи вертолетов одновинтовой схемы, в 40-е годы были выявлены и свойственные ей проблемы, осложнявшие разработку и последующую эксплуатацию вертолетов такой схемы. Главными из них были сложность создания легких несущих винтов большого диаметра, редукторов, способных пропускать большую мощность, легких хвостовых трансмиссий, большой свес лопастей и ограниченный диапазон центровок, усложнявшие компоновку вертолета. Многочисленные проблемы были связаны с рулевым винтом - характерной особенностью схемы. К ним относили большие затраты мощности иа привод рулевого винта. Длинная хвостовая балка, рулевой винт и трансмиссия увеличивали вес машины, осложняли центровку. Разработка рулевого винта в 40-е годы считалась по сложности равной разработке несущего. Рулевой винт оказался легко уязвимым при задевании эа препятствия, ломался при посадках на авторотации при большом угле кабрирования.

Большинство вертолетостроителей 40-х - начала 50-х годов (среди них такие авторитеты, как Б. Н. Юрьев, Р. Хафнер, Ф. Пясецкий, Л. Бреге, А. Янг) считали, что при повышении грузоподъемности вертолетов и сохранении при этом одновинтовой схемы с увеличением диаметра несущего винта растут удельный вес несущего винта, трансмиссии, рулевого винта, мощность, затрачиваемая на рулевой винт, усложняются центровка и компоновка вертолета.

Все эти недостатки, по их мнению, должна была устранить продольная схема. Отсутствие затрат мощности на рулевой винт, более низкая удельная нагрузка на несущий винт должны были обеспечить хорошую весовую отдачу, улучшить характеристики высотности и аварийной посадки. Длинный, удобнообтекаемый фюзеляж считался более выгодным с точки зрения аэродинамики. Фюзеляж получался большого объема, обеспечивал доступ к двигателю, облегчал загрузку. Разнос несущих винтов на большие плечи должен был обеспечить хорошую продольную устойчивость, управляемость и центровку. Продольная схема считалась наиболее целесообразной для удвоения грузоподъемности при соединении двух опробованных на одновинтовом вертолете винтомоторных групп. Таким образом, например в СССР, решали проблему создания вертолета продольной схемы Як-24, применив на нем две винтомоторные группы одновинтового вертолета Ми-4.

По всему миру, даже на Тайване, как эпидемия, началась разработка вертолетов продольной схемы. Некоторые из них создавались удвоением винтомоторных групп. Общепринятым также было мнение, что одновинтовая схема целесообразна только для легких вертолетов. Основной конкурент Сикорского в постройке одновинтовых вертолетов конструктор А. Янг в 1949 г. определил предел для взлетного веса одновинтового вертолета в 2700 кг. Данная точка зрения была столь живуча, что выдающийся британский авиаконструктор Р. Хафнер позже, в 1955 г., несмотря на все успехи Сикорского, считал таким пределом 9 т.

И. И. Сикорский был единственным на Западе, кто скептически относился к продольной схеме и твердо верил в большие возможности одновинтовой. Он хорошо помнил, сколько проблем вызвала обдувка несущим винтом установленных сзади рулевых винтов на вертолете VS-300. Поэтому в отличие от многих своих современников он не бросился продольно удваивать винтомоторные группы. Игорь Иванович решил опробовать возможность использования продольной установки винтов на экспериментальной летающей лаборатории. Для этого в декабре 1948 г. на одном из S-47 (R 4) на конце хвостовой балки вместо рулевого вертикального винта был установлен на специальном пилоне горизонтальный винт меньшего, чем несущий, диаметра.