Победа одновинтовой схемы
Победа одновинтовой схемы
Авиационные специалисты второй половины 40-х годов, оценивая положение, сложившееся с выбором схем для винтокрылых летательных аппаратов, сравнивали еЁо с положением самолетостроения накануне Первой мировой войны, когда нужно было выбрать оптимальную схему среди монопланов, 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.
В классах легких двух-четырехместных вертолетов из многочисленных альтернативных схем до стадии серийного производства и ограниченного применения удалось довести только синхроптеры американской фирмы «Каман» и аппараты соосной схемы ОКБ Н. И. Камова. Все остальные вертолетостроительные 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 конкурентами. Сфера творческих интересов И. И. Сикорского в деле разработки винтокрылой техники лежала в более неизведанной области — в создании тяжелых транспортных машин.
Неудачник S-53
Разработка и постройка тяжелых вертолетов — дело более сложное, чем «воздушных автомобилей». Требовалось решить ряд сложных задач. В тяжелом вертолетостроении уже были достойные конкуренты. Молодой талантливый конструктор Ф. Пясецкий в 1941 г. приступил к постройке вертолета двухвинтовой продольной схемы. 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 Хорс», 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 и поперечной схем вскоре была прекращена. Только Франку Пясецкому, сыну эмигранта из Российской империи, удалось к 1947 г. довести до серийного производства свой трехтонный РV-3 «Дог Шип», получивший вскоре большую известность. Верный сторонник двухвинтовой продольной схемы, Пясецкий стал на долгие годы основным конкурентом Сикорского в разработке тяжелых вертолетов.
Экспериментальный S-54 полупродольной схемы
«Борьба» с Пясецким началась еще в 1946 г., когда ВМС 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 (первый полет 22 сентября 1947 г.). Вертолет Сикорского создавался на основе S-51, но он отличался от последнего рядом особенностей, обеспечивающих его эксплуатацию на кораблях. 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 качающуюся 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. S-53 остался в трех опытных экземплярах. 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. 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.
Большинство вертолетостроителей 40-х — начала 50-х годов 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 харктеристики высотности и аварийной посадки. 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.
По всему миру, даже на Тайване, как эпидемия, началась разработка вертолетов продольной схемы. Общепринятым также было мнение, что одновинтовая схема целесообразна только для легких вертолетов.
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. 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. Вертолет оригинальной «полупродольной» схемы, получивший обозначение S-54, провел в воздухе только 4 часа 25 минут. Этого было достаточно, чтобы прийти к выводу, что энергетические затраты при полете на крейсерском режиме на привод рулевого винта при одновинтовой схеме не превышают потерь от взаимовлияния несущих винтов при продольной схеме.
Средний многоцелевой вертолет S-55
В конце 1948 г. Игорь Иванович Сикорский приступил непосредственно к проектированию машины классической одновинтовой схемы, способной поднимать до десяти пассажиров. Конструктору, как и много лет назад в России при создании эпохального «Гранда», пришлось убеждать многих, но теперь уже в реальности создания столь крупного вертолета по классической одновинтовой схеме.
1 мая 1949 г. правление корпорации «Юнайтед Эркрафт» дало официальное разрешение на ведение работ по проектированию винтокрылого «Гранда» — S-55.
Выбранная для S-55 компоновка была признана авиационными специалистами всего мира гениальной. Сикорский разместил грузо-пассажирскую кабину под осью несущего винта, непосредственно под главным редуктором. Теперь изменение загрузки практически не влияло на положение центра тяжести. Двигатель же Сикорский расположил в самом носу вертолета. В качестве силовой установки был использован звездообразный двигатель «Пратт-Уитни» R-1340 «Уосп» мощностью 600 л.с. Установленный спереди грузо-пассажирской кабины двигатель уравновешивал длинную хвостовую балку с рулевым винтом. На выходном валу двигателя находился осевой вентилятор, совмещенный с гидромуфтой сцепления и свободного хода. Вся конструкция и компоновка вертолета была тщательно продумана с точки зрения упрощения эксплуатации и производства.
Двухместная кабина пилотов находилась «на втором этаже» перед главным редуктором, над грузопассажирской кабиной, откуда был великолепный обзор. Трансмиссионный вал от двигателя к главному редуктору проходил между сиденьями пилотов. Грузо-пассажирская кабина размером 3,05x1,6x1,82 м вмещала до десяти десантников или шесть раненых на носилках и сопровождающего медработника. Для удобства загрузки и выгрузки по борту имелась большая сдвижная дверь. Первые S-55 могли поднимать 600–800 кг. В дальнейшем их грузоподъемность возросла до 1 т. На вертолете также устанавливались система внешней подвески грузоподъемностью до 1 т и боковая гидролебедка — до 125 кг. Топливные баки размещались под полом кабины.
Несущий винт имел трехлопастную схему. Освоение в производстве цельнометаллических лопастей способствовало созданию шестнадцатиметрового в диаметре несущего винта. Для S-55 были созданы лопасти c одноконтурным D-образным прессованным лонжероном. К лонжерону пристыковывалась законцовка с обшивкой из легкого сплава с сотовым заполнителем из фольги. Подобная конструкция лопастей использовалась потом вплоть до середины 70-х годов.
Втулка разрабатывалась по образцу используемой на S-52, т. е. с совмещенными вертикальным и горизонтальным шарнирами со сравнительно большим разносом, что также способствовало улучшению пилотажных характеристик вертолета и увеличению диапазона центровок. Двухлопастной рулевой винт приводился от главного редуктора посредством трансмиссионных валов, промежуточного и концевого редукторов. Втулка рулевого винта была карданного типа с повернутой осью. Металлическая лопасть состояла из носовой части, согнутой из дюралевого листа, П-образного лонжерона, нервюр и дюралевой обшивки.
Двухступенчатый планетарный главный редуктор крепился посредством подредукторной рамы к силовому набору фюзеляжа. Сзади редуктора крепился маслорадиатор, по бокам — блок гидроусилителей системы управления. Полумонококовый фюзеляж был выполнен из алюминиевых и магниевых сплавов. По проведении первых летных испытаний сзади фюзеляжа за кабиной под хвостовой балкой установили ребро-кронштейн, чем повысили прочность балки и улучшили аэродинамические и динамические характеристики вертолета.
На S-55 было впервые применено четырехстоечное шасси, обеспечившее лучшую устойчивость на стоянке, особенно это было важно при палубном базировании. При необходимости колесное шасси могло заменяться на амфибийное с поплавками.
Для обеспечения продольной балансировки установили фиксированный перевернутый V-образный стабилизатор. На S-55 впервые было установлено трехканальное необратимое бустерное управление. Проводка управления к автомату перекоса была механическая, а к рулевому винту — тросовая. С 1954 г. все вертолеты S-55 стали оснащаться автопилотами. Совершенство частей и деталей конструкции было столь велико, что к 1955 г. впервые был достигнут ресурс основных агрегатов в 1000 ч.
Вертолет S-55, еще до приобретения его военными, получил обозначение YH-19, так как им заинтересовалось командование ВВС США, объявившее конкурс на вертолет — арктический спасатель. В первых числах ноября 1949 г. первый летный экземпляр S-55 был готов к летным испытаниям. Рядом с ним в сборочном ангаре завода «Сикорский Эркрафт» в Бриджпорте стояли еще две аналогичные машины — дублер и третий экземпляр, предназначенный для статиспытаний на земле.
Первый подъем в воздух состоялся на привязи 10 ноября 1949 г. под управлением Д. Д. Винера. Проверена устойчивость и управляемость, отсутствие резонансов. Только 21 ноября путы привязи наконец сброшены, и Дмитрий Дмитриевич ушел в первый свободный полет. Командование ВВС финансировало постройку первых пяти опытных YH-19.
Первый S-55
Вертолет S-55, несмотря на всю его необычность, оказался настолько удачно продуман и просчитан, что испытатели «Сикорский Эркрафт» не встретились ни с одной крупной проблемой. К лету 1950 г. заводские испытания были закончены и машина поступила в руки военных испытателей. Сначала ее отправили в летно-исследовательский центр ВВС на базу Эглин во Флориде для испытаний в условиях больших температур и влажности. Затем последовали зимние испытания на Аляске.
Между тем испытания пришлось форсировать. 25 июня 1950 г. на Корейском полуострове развернулись боевые действия. Американские войска остро нуждались в эвакуационно-спасательном средстве. 23 марта 1951 г. два YH-19 поступили в состав 3-го спасательного эскадрона. Один из них за три месяца опытной эксплуатации эвакуировал с передовых позиций 99 раненых и спас 5 летчиков.
К сожалению, несмотря на то что S-55 успешно прошел все испытания, командование ВВС все-таки предпочло иметь в качестве арктического спасателя вертолет двухвинтовой продольной схемы «Пясецкий» PV-22 (H-21). Сказалось живучее заблуждение о большем диапазоне центровок вертолета продольной схемы.
Первыми S-55 по достоинству оценили моряки. Они уже давно хотели иметь палубный противолодочный вертолет, способный носить спускаемый гидролокатор-сонар или ударное оружие — торпеды и глубинные бомбы. Поэтому командование ВМФ США сделало в апреле 1950 г. заказ на десять S-55. Под обозначением HO4S-1 они стали первыми палубными противолодочными вертолетами США. К концу года HO4S-1 поступили в опытную эксплуатацию в учебно-испытательный эскадрон HU-2. Из-за большого веса противолодочного оборудования того времени они не могли одновременно нести сонар и ударное вооружение. Поэтому HO4S-1 оборудовались в двух вариантах: либо с сонаром, либо с противолодочными торпедами. Первый вариант именовался «хантером»— охотником, второй — «киллером» — убийцей. Из них был сформирован впервые в истории флота США противолодочный эскадрон HS-1.
Вслед за палубной авиацией вертолетом S-55 заинтересовалось командование авиации Корпуса морской пехоты США. Морпехи очень нуждались в тяжелом вертолете как десантно-штурмовом, транспортном, поисково-спасательном и эвакуационном средстве. Еще в августе 1950 г., не дожидаясь окончания войсковых испытаний первых YH-19, Корпус морской пехоты оформил на «Сикорский Эркрафт» первый большой заказ в 60 вертолетов, получивших «морпеховское» обозначение: HRS-1.
31 августа 1951 г. состоявший из 18 вертолетов HRS-1 эскадрон HMR-1 высадился в южнокорейском порту Пусан. Через несколько дней он вместе с наступающими частями перебазировался в район Панчбоул — кратер потухшего вулкана на востоке Южной Кореи, где 13 сентября состоялось боевое крещение первого в мире подразделения транспортно-десантных вертолетов. Вертолеты HRS-1 перебросили через одиннадцатикилометровую простреливаемую ничейную зону подкрепление 1-му полку морской пехоты, осажденному со всех сторон китайскими войсками. Началась вошедшая в историю первая вертолетная транспортная операция, получившая название «Уиндмил» («Ветряная мельница»), в ходе которой машины эскадрона HMR-161 перебросили за 28 рейсов 8618 кг грузов и эвакуировали 84 раненых. 19 сентября операция повторилась. За 16 вылетов эскадрон перебросил пять с половиной тонн грузов. Через два дня HMR-161 выполнил новое задание, попавшее на страницы всех американских газет как первый пример вертолетной десантно-штурмовой операции. За четыре часа вертолеты HRS-1 десантировали в один из самых труднодоступных горных районов Кореи роту морской пехоты в 224 солдата и еще восемь тонн снаряжения и боеприпасов.
В конце сентября состоялся первый в мире ночной вертолетный десант — за два часа вертолеты эскадрона HMR-1 перебросили усиленную пехотную роту. В октябре вертолеты десантировали уже целый батальон. Летчики эскадрона HMR-1 внесли решающий вклад в отработку перевоза крупногабаритных грузов на внешней подвеске.
Именно «морпеховским» S-55 было суждено доказать высокую надежность и эффективность тяжелого вертолета Сикорского, растопить лед недоверия к большим одновинтовым машинам, а также изменить бытовавшие ранее представления о роли вертолетов в вооруженной борьбе. Укомплектованный винтокрылыми машинами Сикорского, эскадрон HMR-1 сыграл в истории вертолетной авиации ту же роль, что и Эскадра Воздушных Кораблей Императорской Русской армии в истории самолетной авиации. Он заложил основы организации и применения тяжелой вертолетной авиации.
1951 г. стал переломным в жизни И. И. Сикорского и возглавляемой им фирмы. «Сикорский Эркрафт» получила большие заказы на новые S-55, полоса невезения закончилась, и фирма окрепла. Если в 1950 г. предприятие построило всего десяток S-55, то в 1952 г. их выпуск перевалил уже за три сотни. Большие заказы на S-55 и другие вертолеты позволили И. И. Сикорскому в 1951 г. произвести вторую после окончания Второй мировой войны коренную реконструкцию завода в Бриджпорте. Производственные площади увеличились на треть, число работающих возросло почти вдвое и достигло 2500 человек.
S-55 постоянно модернизировался. Эксплуатация вертолетов выявила задевание лопастями несущего винта за хвостовую балку при выполнении жестких посадок и при порывах ветра во время остановки несущего винта. Опасность удара лопастью о балку удалось снизить за счет небольшого наклона балки вниз на угол 3,5 градуса. Модернизированный в 1951 г. вертолет получил заводское обозначение S-55A и послужил прототипом для нового вертолета Корпуса морской пехоты HRS-2. Всего была построена 91 машина.
В апреле 1952 г. четыре эскадрона, укомплектованные 39 вертолетами HRS-2, приняли участие в учениях «Дисерт-Рок V», которые проводились в штате Невада в связи с испытанием ядерной бомбы. Новые HRS-2 поступили в Корею осенью 1952 г. и прекрасно показали себя в боевых операциях. По окончании войны завод Сикорского построил для морской пехоты США еще 89 вертолетов новой модификации HRS-3, отличавшейся от предшествующих более мощным звездообразным поршневым двигателем Райт R-1300-3 «Циклон» мощностью 700 л.с. и усовершенствованным оборудованием, в первую очередь автопилотом. В 1962 г. все HRS-2 и HRS-3 получили новое обозначение — UH-19E.
Модернизированный вертолет HRS-2 послужил в 1951 г. прототипом для новой противолодочной модификации: HO4S-3. Помимо отклоненной вниз хвостовой балки новый противолодочный вертолет имел и более мощную силовую установку — двигатель «Райт» R-1300-3. Она расширила возможности вертолета. В варианте охотника HO4S-3 переносил гидролокатор-сонар AN/AQS-4a и двух его операторов в грузовой кабине, а в ударном варианте — одну противолодочную торпеду Mk.43, подвешиваемую на кронштейне по левому борту вертолета. Всего была построена 61 такая винтокрылая машина. Моряки присвоили S-55 и собственное имя: «Хорс» — Лошадь.
Противолодочные HO4S-1 и HO4S-3 послужили основой для создания поисково-спасательных модификаций, специально предназначенных для эксплуатации в авиации Береговой охраны США. Они отличались отсутствием противолодочного оборудования и наличием бортовой спасательной лебедки над дверью грузовой кабины, аварийными надувными поплавками и некоторым другим спасательным оборудованием. Семь противолодочных HO4S-1 были переоборудованы, таким образом, в поисково-спасательную модификацию HO4S-2, а 23 HO4S-3, соответственно, в HO4S-3G. В 1962 г. все они получили обозначение HH-19G.
Модернизированный S-55A
Заказы моряков, а также прекрасные отзывы об использовании опытных YH-19 в Корее взбодрили командование ВВС США. Авиаторы поспешили в 1951 г. заказать 50 десантно-транспортных H-19A, мало чем отличавшихся от «морпеховских» HRS-1. Вслед за тем фирма «Сикорский Эркрафт» построила для ВВС еще 270 вертолетов H-19B, отличавшихся более мощным двигателем «Райт» R-1300-3, отклоненной вниз хвостовой балкой, измененной формой стабилизатора и концевой балки. В заводской документации такая модификация именовалась иногда S-55B. Вертолеты H-19A и H-19B поступали в транспортные и поисково-спасательные эскадроны ВВС США, а также в спецчасти ЦРУ в Корее. Применявшиеся в качестве спасательных H-19B именовались в ВВС как SH-19B.
Спасательные операции оставались главной задачей эскадронов и отрядов ВВС США, разбросанных по всему миру. В 1962 г. все состоявшие на вооружении ВВС США S-55 переименовали — H-19A в UH-19A, H-19B в UH-19B и SH-19B в HH-19B.
Годы войны в Корее ознаменовались в истории американской авиации становлением самостоятельной авиации Сухопутных войск США. Командование армейской авиации приобрело на «Сикорский Эркрафт» 72 вертолета H-19C и 338 вертолетов H-19D, ничем не отличавшихся от соответствующих вертолетов H-19A и H-19B ВВС США. Незадолго до окончания боевых действий армейская авиация успела укомплектовать ими в Корее два вертолетных подразделения — 6-ю и 13-ю транспортные роты (по 21 вертолету в роте).
Армейский H-19D стал в 1956 г. одним из первых американских боевых вертолетов. На базе Форт Руккер в Алабаме на него в качестве эксперимента установили на бортовых кронштейнах четырнадцать 120 мм неуправляемых реактивных снарядов и крупнокалиберные пулеметы. Военные использовали надежный H-19 для создания еще ряда подмодификаций: H-19D-2, H-19D-3 и т. д. Они отличались, как правило, немного измененным оборудованием, были «арктическим», «тропическим» и тому подобными вариантами модели H-19D. В 1962 г. вертолеты H-19C и H-19D сухопутных войск получили новые обозначения UH-19C и UH-19D. Армейские S-55 получили собственное название «Чикасо» (индейское племя).
Боевые действия в Корее стали мощнейшим стимулом в развитии вертолетов. Генералы, которые рассматривали ранее вертолет только как легкое вспомогательное средство связи и наблюдения, пришли к выводу, что этот тип летательного аппарата как десантно-транспортная машина сможет изменить весь ход наземных боевых операций. Если к началу корейской войны американская армейская авиация имела 1186 самолетов и 56 вертолетов, то к 1954 г. соответственно 2518 и 1140. Через несколько лет число армейских вертолетов перевалило за две тысячи, и они стали основным видом летательных аппаратов в авиации Сухопутных войск США.
Вертолет И. И. Сикорского S-55 разошелся по всему миру и сыграл огромную роль в пересмотре специалистами всех стран роли вертолетов в вооруженных силах и в гражданских сферах деятельности. Он был единственным за всю историю американского вертолетостроения аппаратом, который закупался в больших количествах всеми (!) видами вооруженных сил США: ВВС, ВМФ, Армией, Корпусом морской пехоты и Береговой охраной. S-55 вытеснил из большинства областей применения близкие ему по весовому классу вертолеты двухвинтовой продольной схемы Ф. Пясецкого PV-3, PV-17 и PV-18, которых всего было построено около 400, т. е. в три раза меньше. Вертолет S-55 превосходил их по всем показателям и уверенно вышел победителем в неофициальном соревновании схем.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.