Вновь на грани возможного
Вновь на грани возможного
В 1951 г. в американском вертолетостроении произошло знаменательное событие. Франк Пясецкий завершил постройку своего тяжелого вертолета РV-22 (Н-21А), продолжавшего линию «воздушных бананов» РV-3 и РV-17. Фирма едва успевала принимать заказы. Вертолет при взлетном весе 6,8 т мог в своей просторной грузовой кабине перевозить до двух тонн груза или двадцать солдат в полном боевом снаряжении. В 1953 г. РV-22 как самый грузоподъемный вертолет поразил весь авиационный мир, установив во время национального авиационного праздника абсолютные мировые рекорды скорости 236,2 км/ч и высоты — 6769 м, принадлежавшие ранее S-52. Пясецкого избрали президентом Американского вертолетного общества. Однако президент, находясь в зените славы, неизменно подчеркивал свое особое уважение к патриарху вертолетостроения и своему давнему конкуренту И. И. Сикорскому. Именно он настоял, чтобы первый же утвержденный Обществом почетный приз имени Александра Клемина был торжественно вручен в 1951 г. «основателю мирового вертолетостроения».
Тяжелый десантно-штурмовой вертолет S-56
И. И. Сикорский, признавая несомненный конструкторский успех своего молодого коллеги, вовсе не собирался уступать Ф. Пясецкому в соревновании по созданию тяжелых вертолетов. Выпустив свой S-55, конструктор отнюдь не считал, что классическая одновинтовая схема исчерпала свои возможности. Освоение в производстве цельнометаллических лопастей позволило использовать большие диаметры несущих винтов. Накопленный опыт проектирования несущих винтов, отстройки от срыва на лопастях, посадок на авторотации с подрывом позволял увеличить нагрузку на ометаемый диск. Сикорский принял смелое решение перейти на нагрузки, которые в два раза превышали обычные. Это давало возможность получить значительный прирост подъемной силы при сравнительно небольшом увеличении диаметра несущего винта (до 22 м). В том же 1951-м триумфальном для Пясецкого году Сикорский приступил к проектированию тяжелого транспортного вертолета S-56, взлетный вес и грузоподъемность которого почти в пять раз превышали своего предшественника.
Разработка велась в соответствии с тактико-техническими требованиями Корпуса морской пехоты к тяжелому вертолету, рассчитанному на перевозку двух боевых отделений солдат или трех тонн груза. В марте 1951 г. из многочисленных предложенных проектов военные выбрали предложения фирмы Сикорского и «Мак-Доннелл». Сикорский получил деньги на постройку пяти опытных образцов XHR2S-1 для морской пехоты. Вслед за тем последовал заказ на опытные YH-37 и от Сухопутных войск США. Одновременно с военным разрабатывался и коммерческий вариант S-56.
При разработке компоновки и общего вида конструктор в очередной раз продемонстрировал свою удивительную способность к нестандартным решениям, при этом он учитывал опыт создания не только вертолетов, но и десантно-транспортных штурмовых судов.
Для того чтобы освободить весь фюзеляж под грузовую кабину, конструктор вынес два мощных двигателя «Пратт-Уитни» R-2800 в мотогондолах на горизонтальные пилоны по бокам фюзеляжа. Сами пилоны имели форму крыльев и в полете создавали подъемную силу. Внутри пилонов находились топливные баки и маслорадиаторы. По бокам фюзеляжа могли подвешиваться два дополнительных топливных бака. От двигателей мощность подавалась посредством трансмиссионных валов на главный редуктор, расположенный в пилоне над центром грузовой кабины, а оттуда на несущий винт. К рулевому винту мощность подавалась по длинным трансмиссионным валам через промежуточный и хвостовой редукторы.
Несущий винт впервые в истории имел пять лопастей. Его конструкция была аналогична конструкции винта S-55. Диаметр несущего был на момент создания вертолета самым большим в мире. Четырехлопастный рулевой винт размещался на концевой балке, имевшей форму киля. Такая балка-киль позволяла при полете с большой скоростью полностью разгрузить рулевой винт. Сзади на фюзеляже крепился управляемый стабилизатор. На S-56 впервые была установлена система автоматического складывания лопастей несущего винта и концевой балки. Низко расположенная хвостовая балка устранила опасность удара лопастью о балку.
В удобообтекаемом «самолетном» фюзеляже, выполненном целиком из магниевых сплавов, находилась грузовая кабина размером 9,24x2,36x2,03 м, объемом 42,5 куб. м (S-55-8,9 куб. м, РV-22-17 куб. м). В ней могли размещаться до 36 морских пехотинцев или три джипа. Для загрузки и выгрузки в носу фюзеляжа находились, подобно десантному судну, двухстворчатые ворота и трап. Двухместная кабина пилотов размещалась спереди сверху, прямо над воротами. Крупногабаритные грузы S-56 мог перевозить на внешней подвеске.
Вертолет радиолокационного дозора S-56
Складывание лопастей, концевой балки, уборка и выпуск шасси, открытие ворот и подача трапа обеспечивались гидросистемой. Все узлы и агрегаты вертолета невиданных размеров получились уникальными, не имевшими аналогов в мировой практике.
Первый полет S-56 (XHR2S-1) совершил 18 декабря 1953 г. Его доводка затянулась. Создатели машины при испытаниях столкнулись с громадными трудностями. Гигантская машина оказалась многопроблемной. Основные проблемы были связаны с большими перегрузками в системе управления, упругой реакцией несущего винта и из-за ряда доработок перетяжелением конструкции. О существовании некоторых проблем конструкторы даже не подозревали. Например, первоначально из соображений обеспечения необходимых характеристик на висении при ограничениях по диаметру из условий палубной эксплуатации крутка лопастей несущего винта была выбрана 16 градусов. О влиянии крутки на рост напряжений в лопастях при поступательном движении вертолета тогда еще не знали. В ходе испытаний выяснилось, что необходимо искать компромисс между характеристиками на висении и ограничениями скорости по прочности лопастей. Пришлось уменьшить крутку с 16 до 8, а диаметр увеличить больше чем на метр. Перетяжеление конструкции в ходе доработок и доводок потребовало форсирования двигателя с 2050 до 2500 л.с., что привело к уменьшению ресурса, большому расходу топлива и уменьшению дальности. Недостаточная путевая устойчивость заставила Сикорского ввести в конструкцию хвостовой балки дополнительную килевую поверхность. И так далее, любая доработка влекла за собой неизбежные и бесконечные новые и новые изменения в конструкции.
Летные испытания приносили все новые и новые проблемы. Решение их требовало сил и времени. Они нашлись у почти семидесятилетнего И. И. Сикорского. Ему удалось решить задачу, на которой сломался не один талантливый конструктор, — создать с поршневыми двигателями тяжелый четырнадцатитонный вертолет. В 1956 г. S-56 был доведен до состояния, годного для практического применения. Трудности с доводкой S-56 доказали, что она была построена на самой грани или даже за гранью возможного. Только Сикорский смог сделать такое. Он «выжал» из вертолетов первого поколения все.
Хлопоты с доводкой не прошли бесследно для «Сикорский Эркрафт». Стала очевидной необходимость иметь на фирме мощный научно-исследовательский комплекс, в состав которого вошла аэродинамическая труба, экспериментальные стенды, хорошо оборудованный центр вычислительной техники.
В результате затянувшейся доводки поставки S-56 в воинские части начались только в 1956 г. В армейской авиации он именовался H-37A «Мохав», однако это название индейского племени не привилось. За свой необычный внешний вид и довольно непокладистый характер машина получила в войсках прозвище «Черт». Тем не менее вертолет сыграл важную роль в становлении тяжелой вертолетной авиации США, подняв уровень десантно-транспортных операций на новую ступеньку. Всего Сухопутные войска США обзавелись 91 «Мохавом». В начале 60-х годов большая часть вертолетов была переделана в новую модификацию H-37B, отличавшуюся автопилотом, усиленными створками носового грузового люка и ударобезопасными топливными баками.
В 1962 г. вертолеты H-37A и H-37B были переименованы в CH-37A и CH-37B. Армейским «Мохавам» довелось поучаствовать в войне во Вьетнаме. Они оказались исключительно эффективны на операциях по эвакуации сбитых противником самолетов и вертолетов. С осени 1963 г. до 1965 г. только два «Мохава» эвакуировали 139 поврежденных летательных аппаратов.
Корпус морской пехоты получил 55 вертолетов HR2S-1 (с 1962 г. CH-37C). Флот США получил еще два вертолета радиолокационного наблюдения и раннего предупреждения HR2S-1W. Антенна радиолокатора монтировалась под пилотской кабиной в выпирающем грибовидном пластиковом обтекателе.
Поднимая при трех членах экипажа свыше 4 т груза, S-56 был самым большим и грузоподъемным серийным вертолетом первого поколения. В рекордном полете в ноябре 1956 г. армейский H-37A поднял 6 т на высоту 2 тыс. м и 5 т на высоту 3688 м. Ни один вертолет первого поколения не смог даже близко приблизиться по грузоподъемности к S-56. Мощные двигатели и хорошая аэродинамика позволили ему тогда же поставить и абсолютный рекорд скорости — 262 км/ч. Самый грузоподъемный вертолет стал и самым быстрым.
Всего фирма «Сикорский Эркрафт» выпустила за семь лет 156 вертолетов S-56 всех модификаций, включая опытные. Задержка с поставками отрицательно сказалась на заказах. Вертолетостроение стояло накануне перехода на принципиально новые вертолеты второго поколения, оснащенные газотурбинными двигателями, и вооруженные силы США предпочли приберечь деньги для этих более совершенных машин.
Британская фирма «Уэстленд» приобрела на «Сикорский Эркрафт» права на производство несущего и рулевого винтов, а также трансмиссии S-56. Они применили их при создании в 1958 г. 16-тонного тяжелого вертолета «Уэстленд» «Уэстминстер», оснащенного двумя газотурбинными двигателями.
Рекорды S-56 вместе с рекордами, достигнутыми ранее на маленьком S-59, восстановили полное господство фирмы Сикорского в этой области. Они же и подтвердили правильность выбора классической одновинтовой схемы. Эти рекорды были побиты только вертолетами второго поколения.
Главный конкурент И. И. Сикорского по тяжелым вертолетам Ф. Пясецкий разрабатывал одновременно с S-56 свой вертолет продольной схемы PV-15 (YH-16). Построенный в 1953 г. YН-16 вместе с советским вертолетом продольной схемы, Як-24 стал самым большим вертолетом первого поколения. Испытания YН-16 закончились в 1956 г. катастрофой. Построенный А. Янгом в 1953 г. тяжелый вертолет продольной схемы «Белл»-61 был запущен через год в серию, но оказался очень неудачным и вскоре был снят с производства. Столь же ограниченным был выпуск и Як-24.
Основной причиной неудачи разработки вертолетов продольной схемы были вредные последствия взаимовлияния несущих винтов (интерференция), прозорливо предсказанные Сикорским. Хотя продольная схема и обеспечивала значительный статический потолок, но ее динамический потолок, скороподъемность, авторотационные качества были хуже, чем у других схем. Из-за интерференции ресурс заднего винта и редуктора был значительно меньше переднего. Было опровергнуто мнение о большом диапазоне центровок продольной схемы. Интерференция осложняла проблему срыва, ухудшала продольную и путевую устойчивость и управляемость. Постоянное нагружение трансмиссии обусловило ее большой вес и малый ресурс.
Оценивая развитие вертолетов И. И. Сикорского, можно отметить, что наибольшее внимание выдающийся авиаконструктор уделял повышению грузоподъемности, но при этом не забывал и о других параметрах. Его вертолеты превосходили аппараты конкурентов по высоте полета, скорости, скороподъемности и маневренности.
В то время в мировом авиастроении большое распространение получила концепция преобразуемых аппаратов-конвертопланов, способных взлетать по-вертолетному, а поступательный полет совершать по-самолетному. Сикорский был из тех авиаконструкторов, которые не поддались безоглядно заманчивому соблазну объединить на одном летательном аппарате преимущества как самолета, так и вертолета. По его мнению, конвертоплан может быть ценным только для специальных операций, при которых сочетание вертикальных взлета и посадки с высокой скоростью полета должны быть достигнуты любой ценой, несмотря на стоимость, например истребители-перехватчики. Из многочисленных предлагавшихся схем преобразуемых аппаратов он предпочел схему с останавливаемым и убирающимся в полете несущим винтом. Однолопастный несущий винт должен был иметь реактивный компрессорный привод.
Первый S-56
Проект такого конвертоплана S-57 был предложен Сикорским в 1951 г. на конкурс, объявленный Пентагоном. Из 19 проектов, представленных 17 фирмами, были выбраны предложения фирм «Мак-Доннел», «Белл» и Сикорского. В отличие от двух первых фирм, ринувшихся в постройку винтокрыла и преобразуемого вертолета с поворачивающимися осями винтов, Сикорский ограничился экспериментальными исследованиями в аэродинамической трубе. Решение не спешить оказалось правильным. Аппараты «Мак-Доннел» XV-1 и «Белл» XV-3 так и остались экспериментальными, как, впрочем, и все последующие конвертопланы, многочисленные образцы которых появились в 50–60-е гг.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.