Операции по пересадке сердца
Операции по пересадке сердца
Вторая мировая война и гарантированные военные заказы породили вертолеты S-47, S-48 и S-49. Это были чисто военные машины. Однако война близилась к концу, и опытный Сикорский предвидел неминуемое снижение заказов вооруженных сил. Желание расширить сферу применения вынудило конструктора переделать S-48 и получить, по сути, новую машину S-51 двойного назначения. Запроектированная изначально для выполнения жестких боевых заданий, машина в качестве гражданской оказалась отнюдь не оптимальной и по ряду экономических показателей уступала конкурирующим вертолетам «Белл» и «Хиллер». Глава фирмы знал, что гражданский рынок потребует совсем другие, специально спроектированные машины. Сикорский всегда мечтал о мирных полетах, о службе вертолетов людям в повседневной жизни. Он, подобно всем другим пионерам авиации, грезил о крыльях для человечества, о «народных» самолетах и вертолетах. Постоянно растущий достаток «среднего американца» давал основания надеяться на скорое воплощение мечты о «народном» летательном аппарате, способном занять место в гараже рядом с проверенным «Фордом». Игорь Иванович мечтал о «маленьком, безопасном и экономичном семейном вертолете» и прорисовывал проект такого аппарата S-50, рассчитанного на перевозку 2–3 человек.
К сожалению, опыт эксплуатации первых вертолетов показал, что этот новый тип летательного аппарата не только дороже в разработке и серийной постройке, чем самолеты аналогичного класса, но и значительно уступает им в простоте обслуживания и пилотажных характеристиках. Поэтому S-50 так и остался в макете[4].
Накопленный при разработке S-50 опыт был использован И. И. Сикорским при создании нового, более «солидного» вертолета S-52. Эта машина рассматривалась как многоцелевая двойного назначения. Принадлежащий к классу двухместных «летающих джипов», новый вертолет предназначался для замены S-47 и S-49 с большой надеждой, что он составит конкуренцию вертолетам Белла и Хиллера. По сравнению со своими предшественниками новый вертолет был значительным шагом вперед, по сути дела, вертолетом нового поколения. В его конструкции Сикорский впервые внедрил ряд нововведений, имевших принципиальное значение для всего последующего развития винтокрылых машин с окрыленным «S» на борту и во многом для всего мирового вертолетостроения. Маленький и дешевый S-52 послужил для своего создателя хорошим испытательным стендом для доводки и внедрения многих принципиальных элементов конструкции.
Легкий вертолет S-52
На S-52 впервые была применена новая конструкция втулки. Ранее на вертолетах Сикорского для уменьшения нагрузок применялись так называемые втулки с совмещенными горизонтальными шарнирами (оси горизонтальных шарниров пересекались на оси несущего винта). Втулка S-52 уже имела «разнос» горизонтальных шарниров, благодаря чему на ней возникал дополнительный управляющий момент, улучшивший пилотажные характеристики и позволивший значительно увеличить диапазон центровок вертолета.
На S-52 была впервые опробована и новая конструкция лопастей. Раньше они были смешанной конструкции, т. е. лонжерон — стальной, а нервюры и обшивка — фанерные, а теперь лопасти стали цельнометаллические из алюминиевого сплава. Причем прессованному лонжерону была придана D-образная форма носка профиля лопасти. Для S-52 он был сделан двухконтурным, а на лопастях, разработанных затем для S-51, — трехконтурным. Новая конструкция позволила значительно увеличить ресурс лопастей и на несколько десятилетий определила главное направление развития этого агрегата в мировом вертолетостроении.
На S-52 Сикорский установил трехлопастной несущий винт. Колебания лопастей несущего винта относительно вертикального шарнира демпфировались гидравлическим демпфером. Втулка несущего винта с установленным под ней автоматом перекоса крепилась к силовой конструкции фюзеляжа при помощи ферменного кабана из стальных труб. Рулевой винт был двухлопастной. Лопасти рулевого винта также имели цельнометаллическую дюралевую конструкцию и крепились к втулке на карданном шарнире.
Цельнометаллический, выполненный из алюминиевых и магниевых сплавов фюзеляж вертолета имел хорошо обтекаемую аэродинамическую форму, полумонококовую конструкцию передней и центральной части и монококовые хвостовую и концевую балки. Всю переднюю часть занимала кабина. В ней располагались рядом два кресла пилотов с двойным управлением. Переднюю часть кабины Сикорский целиком закрыл большим цельным плексигласовым лобовым стеклом. Доступ в кабину осуществлялся через боковые двери «автомобильного» типа. В центральной части находился двигатель — оппозитный шестицилиндровый «Франклин» мощностью 178 л.с. Он располагался вертикально. Слева от него находился бензобак. Его емкость обеспечивала продолжительность полета 2 часа 15 минут. Прямо над двигателем крепился на стальной раме простой двухступенчатый редуктор. Система управления имела обычную безбустерную конструкцию — тяги и качалки в управлении несущим винтом и тросовая проводка в управлении рулевым. На S-52 Сикорский впервые отказался от усложнявшего конструкцию надвтулочного карданного промежуточного вала управления углом установки лопасти. Поводок лопасти теперь непосредственно соединялся с тягой автомата перкоса. Шасси было трехстоечным с передней опорой и вспомогательным хвостовым костылем. Вообще, вся конструкция S-52 была одновременно очень легкой и элегантной, но в то же время прочной.
Первый полет S-52 совершил 12 февраля 1947 г. Заводские испытания показали, что машина получилась удачной. В феврале 1948 г. она стала третьим после «Белл»-47 и S-51 вертолетом, получившим сертификат летной годности. Однако область гражданского применения двухместной машины оказалась очень ограниченной. Она была не по карману среднему американцу, а солидные фирмы предпочитали покупать более крупные вертолеты с большей грузоподъемностью.
Гражданский рынок вертолетов еще не сложился, и Сикорскому пришлось вновь ориентироваться на военных заказчиков. В конструкцию S-52 сразу же пришлось вносить изменения. Вместо 178-сильного на аппарат был установлен в апреле 1948 г. шестицилиндровый оппозитный двигатель «Франклин» XO-245-1 мощностью 245 л.с. В полтора раза была увеличена емкость топливного бака. Дело в том, что новым вертолетом заинтересовались ВВС США. Они объявили конкурс на высотный легкий вертолет, предназначавшийся для связи, наблюдения и поисково-спасательных работ. Военные требовали улучшить летно-технические характеристики вертолета, значительно повысить его энерговооруженность по сравнению с предшествующими вертолетами Сикорского.
Легкий многоцелевой вертолет S-52-2
После первой «пересадки сердца» вертолет получил новое обозначение S-52-1. Его летно-технические характеристики заметно возросли. Вскоре 950-килограммовый «малыш» продемонстрировал свои удивительные способности. 25 апреля 1949 г. он побил абсолютный мировой рекорд скорости, показав на трехкилометровой дистанции 208,6 км/ч. Затем последовал рекорд скорости по замкнутому маршруту, а 21 мая 1949 г. S-52-1 «забрался» на высоту 6468 м, побив при этом официальный абсолютный рекорд S-48. Демонстрация способностей «необыкновенного ребенка» продолжалась. 5 мая 1949 г. он продемонстрировал свою маневренность и управляемость, выполнив несколько мертвых петель на малой высоте. Высокогорные испытания S-51-1 в Колорадо также подтвердили выдающиеся способности новой машины Сикорского.
Несмотря на каскад ярких демонстраций, военные S-51-1 так и не приобрели. Двухместный вертолет оказался им не нужен. Нелучшим образом на судьбе маленького вертолета Сикорского сказался и происходивший в это время в вооруженных силах США дележ имущества между только что созданными ВВС и реорганизованной авиацией Сухопутных войск. «Пехотинцы» норовили забрать все вертолеты себе, но «авиаторы» ничего отдавать не собирались. Армейская авиация стала независимой от ВВС, и ее командование смогло сделать первый самостоятельный заказ вертолетов только в 1951 г. Выбор новоиспеченных «пехотных» авиаторов выпал на S-52-1. Военные «только» потребовали переделать его в трех-четырехместный, улучшить систему управления и заменить трехопорное шасси на четырехопорное. Сикорскому предстояло, по сути дела, построить новый вертолет.
Новый S-52-2 Сикорский построил в начале 1951 г. Новая машина получила армейское обозначение YH-18A. Вертолет из класса двухместных переместился в новый класс трех-четырехместных машин. Кабина была удлинена, и в ней размещен диван еще на двух человек. В варианте санитарного летчик и санитар располагались в тандем справа, а слева — один над другим два раненых на носилках. Попадали в кабину через боковые сдвижные двери. Кроме того, левая половина лобового стекла могла раскрываться вбок, освобождая проход для носилок.
Помимо кабины, Сикорский подверг переделке и другие части. На конце хвостовой балки появился стабилизатор. Путевая устойчивость вертолета повысилась и от замены тонкой конической балки килевидной концевой. Пилотирование вертолетом значительно облегчилось введением в систему управления автоматом перекоса гидроусилителей. По требованию военных на S-52-2 было установлено четырехточечное шасси.
Всего фирма «Сикорский Эркрафт» построила по заказу армейской авиации четыре YH-18A. Они прошли всесторонние испытания, но заказа на серийный выпуск S-52-2 «пехотные» летчики так и не сделали. Переделка модификации S-52-1 в модификацию S-52-2 проводилась без изменения силовой установки. Взлетный же вес машины вырос на 30 %. Летно-технические характеристики ее соответственно заметно упали. Армейская авиация предпочла заказать S-55, о котором у нас особый разговор впереди.
Другим видом вооруженных сил, который заинтересовался легким вертолетом Сикорского, стал Корпус морской пехоты США. Ей требовались разведывательные и, в первую очередь, спасательные вертолеты. Для морской пехоты фирма «Сикорский Эркрафт» срочно разработала в 1951 г. новую модификацию — вертолет S-52-3. Основным ее отличием от предшественника был новый форсированный двигатель «Франклин» О-425-2 мощностью в 320 л.с. С ним летно-технические характеристики получались весьма привлекательными, и командование Корпуса сделало заказ на 89 вертолетов, не дожидаясь окончания испытаний опытного образца. Вот тут-то Сикорского и постигла неудача. Новый двигатель не удался. Развалился на испытаниях. Вторая «пересадка сердца» на S-52 потерпела фиаско. В Корею все S-52-3 поступили под названием HO5S-1 со старыми «Франклинами», что и определило их невысокие характеристики и, как следствие, отсутствие дополнительных заказов. Тем не менее HO5S-1 интенсивно использовались в Корее, спасли сотни человеческих жизней и были заменены в частях уже после войны в 1954 г. Несколько списанных S-52-3 потом эксплуатировались гражданскими операторами до 80-х годов.
Опытные S-52-2 хорошо послужили фирме в качестве экспериментальных «летающих лабораторий». В частности, на них был испытан двухскоростной редуктор, предназначавшийся для обеспечения оптимальных скоростей вращения несущего винта на взлете и в горизонтальном полете.
Всего фирма «Сикорский Эркрафт» построила 97 вертолетов S-52 всех модификаций.
Добившись в начале 50-х годов больших успехов в тяжелом вертолетостроении, Сикорский, тем не менее, не собирался уступать и на поприще легких машин. Американское двигателестроение предлагало большой выбор легких вертолетных поршневых силовых установок, но Сикорский одним из первых понял, что их время уже прошло. Вертолетостроение стояло накануне массового внедрения газотурбинных двигателей. Именно такое сердце стал рассматривать конструктор для очередной «операции по пересадке» на S-52-2.
Сикорского поддержало командование авиации Сухопутных войск и выделило средства на переоборудование одного S-52-2 (YH-18A). Новая модификация получила армейское обозначение YH-18B и фирменное S-52-4. Вместо штатного поршневого «Франклина» Сикорский установил в 1951 г. на вертолете опытный «Континентал» XT-51, но он оказался неудачным, как и конкурентный двигатель «Боинг» 502. Неожиданно помощь пришла из-за границы.
Рекордный вертолет S-59
Игорь Иванович получил предложение из Франции от Иосифа Шидловского. Основатель знаменитой французской авиадвигательной фирмы Турбомека сообщал, что им создан и успешно опробован легкий вертолетный двигатель «Артуста», но французские вертолетостроители никак не могут построить для него работоспособный вертолет. Изгнанники революции знали друг друга, но прежде никогда не сотрудничали. Теперь русский американец и русский француз решили объединить свои усилия и создать, как писали в то время газеты, «белоэмигрантский» вертолет. Сикорский перепроектировал вертолет в новую модификацию S-52-5 (YH-18B). В качестве силовой установки он применил газотурбинный двигатель Турбомека «Артуста-II» в 400 л.с. Сикорский установил его позади главного редуктора над центральной частью фюзеляжа и закрыл элегантным обтекателем-кабаном.
Экспериментальный S-52-5 впервые поднялся в воздух 24 июля 1953 г. Вертолет показал прекрасные летно-технические данные и полностью подтвердил целесообразность перехода на газотурбинные силовые установки.
В ходе переделки и испытаний S-52-5 на фирме «Сикорский Эркрафт» возникла идея создать на его основе опытный газотурбинный вертолет, предназначенный для серийного производства и практической эксплуатации. Командование авиации Сухопутных войск выделило Сикорскому средства.
Новый вертолет S-59 (армейское обозначение XH-39) сохранил от своего предшественника общие размеры кабины, но в целом фюзеляж был создан практически заново. Центральная часть фюзеляжа, хвостовая и концевая балки стали цельнометаллическими полумонококовыми. Им были приданы плавные, удобообтекаемые аэродинамические формы. Концевая балка теперь стала профилированной. В центральной части фюзеляжа около топливного бака образовалось обширное багажное отделение. Двигатель, как и у предшественника, находился в капоте-обтекателе над центральной частью фюзеляжа. Уши-воздухозаборники располагались по бокам капота. Переднюю часть кабана-обтекателя занимал вентилятор. На конце хвостовой балки был установлен неподвижный горизонтальный стабилизатор. Несущий винт Сикорский сделал четырехлопастным, а рулевой винт — трехлопастным. Их конструкция осталась прежней. Гидроусилители системы управления автоматом перекоса собрали в единый блок и установили на картере главного редуктора. Сикорский применил на S-59 трехточечную схему шасси с задней опорой. Для достижения на вертолете больших скоростей шасси стало убирающимся в полете. Приборное оборудование постоянно совершенствовалось. В ходе испытаний вертолет был дооборудован автопилотом.
1 июня 1954 г. S-59 впервые поднялся в воздух, а уже 26 августа побил мировой рекорд скорости. Он развил скорость 250 км/ч. Через два месяца 59-й, забравшись на высоту 7470 м, установил и абсолютный рекорда высоты. Испытания S-59 дали богатый материал, послуживший основой для разработки вертолетных газотурбинных двигателей, создания вертолетов нового, второго поколения.
Несмотря на ряд блестящих достижений, в серию S-59 не пошел. Он так и остался опытным. Военные потребовали оснастить S-59 двигателями американского производства. Но подобных в то время просто не было. Та же причина помешала и получить гражданский сертификат летной годности. Кроме того, двигатель «Артуста-II» был создан по так называемой одновальной схеме, т. е. представлял собой обычный турбовинтовой двигатель с жесткосвязанными турбиной, компрессором и несущим винтом. Это снижало эффективность винтомоторной группы, значительно усложняло конструкцию машины и ее управление, увеличивало нагрузки в трансмиссии. Сикорским был сделан вывод о желательности создания вертолетных двигателей со свободной турбиной. Вскоре все вертолетное моторостроение перешло на этот тип газотурбинных двигателей.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.