1. Появление вертолета

1. Появление вертолета

Человек придумал множество видов летающих аппаратов легче и тяжелее воздуха — самолеты, воздушные шары, дирижабли, воздушные змеи, вертолеты, ракеты, планеры, дельтапланы и десятки других. Самыми первыми, но еще не управляемыми, то есть без пилота на борту, аппаратами тяжелее воздуха были воздушные змеи и китайские бумажные самолетики и вертолетики из бамбука и перьев. В китайских хрониках появление таких вертикально взлетающих аппаратов отмечено 400 годом н. э. (династия Чжоу) — именно этот год указывает и Брэдбери в своем рассказе, хотя там речь идет скорее о некоем подобии махолета. Кстати, таких летательных аппаратов только на мускульной тяге человека (орнитоптеров) до сих пор не создано — мощности человеческих мышц принципиально недостаточно для поднятия в воздух самого человека с прикрепленными крыльями и хвостом. Хотя кто знает, может быть, когда-нибудь какой-нибудь олимпийский чемпион… с крыльями и хвостом из сверхлегкого и сверхпрочного графена… Тем более что мускулолет, то есть аппарат тяжелее воздуха и приводимый в движение мускульными усилиями человека, но с велосипедным приводом и несущим винтом, уже давно перелетел Ла-Манш.

Китайское изобретение проникло в Европу вместе с Марко Поло, хотя нет никаких сомнений, что и до путешествия знаменитого итальянского негоцианта подобные игрушки были в Европе отлично известны. Ведь летающие по вертолетному принципу семена клена видел любой средневековый европеец, и скопировать их не стоило труда. Кстати, почему только европеец? В не открытой тогда испанцами Америке тоже растут клены — американские, да и многие другие растения с отлетающими от кроны семенами. Во всяком случае, майя развлекались чем-то подобным, об этом есть свидетельства в немногих сохранившихся майяских рукописях. Да и, тоже кстати, в самой реальности путешествия Марко Поло в последнее время возникли значительные сомнения. То есть до Средней Азии он точно добрался, но вот был ли в Китае — далеко не факт. Больше похоже, что он просто пересказал истории про богдыхана и его подданных, о которых ему самому поведали путешествовавшие по Великому шелковому пути купцы.

В китайские игрушки дети играют и сегодня, а в подмосковных электричках, и вообще где угодно, продают заводные вертолетики, летающих даже в небольшом пространстве вагона или комнаты. Лучшими интеллектуалами человечества были затрачены огромные усилия на создание вертолетов, и вот — через каких-то пару тысячелетий коробейники торгуют дешевыми, но безотказно работающими модельками этих летательных аппаратов. В магазинах продаются и гораздо более дорогие и совершенные, потрясающе красиво летающие игрушечные вертолеты на батарейках, с пультом управления по радио. Эти радиоуправляемые модели в состоянии выполнять фигуры высшего пилотажа, покрывать значительные расстояния в воздухе и, как бумеранг, возвращаться к хозяину, аккуратно приземляясь у его ног. Чудо техники. А началось все в эпоху Возрождения.

Через несколько веков после Марко Поло уже сам Леонардо да Винчи нарисовал самый настоящий проект летательного аппарата вертикального взлета, точнее — взлетающего винта. Известный рисунок этого устройства обычно комментируют, упирая на гениальное предвидение великого художника, хотя, скорее всего, сам Леонардо особо большого значения этому винту не придавал и почти наверняка ориентировался на давно известные игрушки. Сам он подписал рисунок так: «Я полагаю, что если это устройство винта правильно изготовить, то есть если винт сделать из льняной ткани и поры ткани пропитать крахмалом, а за счет механизма придать быстрое вращательное движение винту, то это устройство поднимется в воздух». Не слишком это похоже на описание оригинального изобретения. А главное, какой такой механизм имел в виду Леонардо да Винчи? Оказывается, этим механизмом должны были стать собственно пилоты его «винтолета», которые помещались под винтом на огромном диске и должны были бегать по кругу и раскручивать винт, толкая перед собой палки, приделанные снизу винта. Построить свой агрегат Леонардо даже и не пытался, да и правильно, зачем лишние разочарования? Великий универсал часто занимался, скажем прямо, явными прожектами, и, когда некоторые из них воплощал в натуре, ничего хорошего не выходило. Так, безнадежно осыпается с «Тайной вечери» краска, которую Леонардо то ли лично изготовил из смеси пигмента с какой-то смолой, то ли назло традиции писал темперой по просмоленной штукатурке.

Вот наш великий соотечественник Михаил Ломоносов через триста лет предложил использовать для вертикального подъема конкретный механизм, а именно часовую пружину. Михаилу Васильевичу Ломоносову в истории не повезло дважды: сначала все его вполне реальные изобретения и открытия, а заодно и чисто умозрительные теории не признавались современниками из числа академических ученых. Или признавались, но как-то вяло, и в любом случае работы Ломоносова остались практически неизвестными в просвещенной Европе и не оказали никакого влияния на развитие мировой науки. Хотя для России, конечно, имели огромное значение. Во второй раз ему не очень повезло с потомками, которые оказались не то что неблагодарными, а даже как-то излишне и восторженно благодарными. Во времена борьбы за российский приоритет и против «безродных космополитов» (50-е годы прошлого века) Михаилу Васильевичу приписали сразу столько открытий, включая закон сохранения массы, что и к настоящим его достижениям стали относиться с недоверием и даже усмешкой. Действительно, Ломоносов написал как-то, что если где-то что-то убыло, то, значит, где-то что-то прибыло, но считать это формулировкой Закона Лавуазье — просто анекдот. Между прочим, подобное отношение начинает возникать и сейчас, когда изобретение вертолетного движения наши «патриоты» стали приписывать исключительно Игорю Сикорскому, хотя изобретателя вертолета вообще не существует. Но об этом позже.

Так вот, спущенная пружина Ломоносова раскручивала сразу два винта (пропеллера) в противоположные стороны, и по идее вся конструкция должна была взлететь, но не просто так, а с конкретными целями измерения температуры и давления на значительной высоте в небе над нами. Для этого конструкция снабжалась градусником и барометром. Конструкция не взлетела, но, согласно тому же источнику, на два золотника (8,5 грамма) облегчилась — вес конструкции измерялся на обычных весах. Любопытно, что Ломоносов додумался до соосной схемы с двумя винтами, вращающимися в противоположные стороны.

Усилий никаких пружин для устойчивого полета аппарата вертикального взлета, тем более с пилотом, хватить никак не может. Не подходят для этого и другие «двигатели» — рабы или свободные граждане и домашние животные, которые только и использовались в этом качестве вплоть до появления паровых машин и промышленной революции середины XVIII — середины XIX века. Ветер, крутящий лопасти мельницы, и вода в том же качестве не в счет. Кстати, один неглупый человек как-то заметил, что примерно до середины XIX века, при Пушкине, человечество жило точно так же, как и в Древнем Египте. Пахали на себе или на лошадях, перемещались на лодках с парусом или без него, по суше — на лошадях, жили в примитивных строениях, ели что придется и примерно одно и то же, и так далее. За единственным, пожалуй, исключением — уже появилось огнестрельное оружие. Хотя мечи и сабли продолжали интенсивно использоваться, как и 2000 лет назад. Да что там говорить, кавалеристы с холодным оружием воевали и во Вторую мировую войну! Например, в рядах знаменитого гвардейского кавалерийского корпуса Доватора.

Развитие паровых машин надоумило изобретателей использовать такую машину в качестве двигателя для прообраза вертолета. Первым это сделал француз д?Амекур — получился очень даже красивый аппаратик высотой с письменный стол, который хоть и не летал, зато весело вращал винтами, крутящимися в разные стороны. Именно д?Амекур придумал первый вариант механизма (шестереночного), заставляющего надетые на одну ось винты вращаться в противоположные стороны. Было это ровно в середине XIX века, аппаратик он назвал аэронефом (то есть «винтокрылом»).

Примерно на те же годы пришлось увлечение и бурное развитие электрических двигателей. До открытия явления вращающегося магнитного поля Никола Теслой было еще далеко, но электродвигатели постоянного тока были уже хорошо известны, а наш соотечественник немец Якоби даже катал барышень по Неве на катере с таким двигателем. И вот в 1869 году наш уже настоящий, а не приехавший из Германии соотечественник Александр Лодыгин придумал оснастить будущий вертолет электродвигателем — но только придумал, поскольку денег у него было мало и сам он ничего соорудить не мог, а ни российское, ни французское военное министерство не решилось их тратить на безумную затею. О том, что идея безумна, ясно было любому мало-мальски разбирающемуся в механике человеку, достаточно было посмотреть на размер и оценить вес тогдашних аккумуляторов. Однако Лодыгин не успокоился и все-таки достиг огромных успехов, но опустившись на землю. Да, это тот самый Лодыгин, который придумал — и на этот раз даже изготовил — электрическую лампочку с вольфрамовой спиралью. Конечно, напрасно его в годы борьбы с космополитизмом объявили вообще изобретателем первой электролампы — и в этом случае такого одного-единственного изобретателя не существует, но лампу почти современного типа придумал именно он. Вольфрам, спираль, вакуум или инертный газ в колбе. И идея вертолета на электричестве тоже его.

Но на электромоторе вертолеты не летают и сейчас, за исключением моделей вертолетов, и все по той же причине — совершенно нелепо, если не вообще невозможно возить на борту тяжеленные аккумуляторы. Даже на земле электромобили все еще экзотика, причем дорогая и неэффективная (а на наш взгляд, так и совершенно не нужная). Вертолет впервые поднялся в воздух, когда появился сам великий Двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Первый хорошо работающий ДВС был на газе, на смеси воздуха и светильного газа, который, в свою очередь, тоже был смесью — метана, водорода, угарного газа и прочих газообразных продуктов термического разложения каменного угля или нефти в отсутствие кислорода. Этот двигатель придумал бельгиец Ленуар, работавший во Франции, и опубликовал свое изобретение в 1860 году. Довольно странно, что это произошло почти через 40 лет после опубликования работы Сади Карно о термодинамических условиях достижения максимального кпд тепловых машин. Из монографии Карно с очевидностью следовало, что заниматься нужно созданием двигателей не внешнего сгорания, типа паровых котлов, а сгорания внутреннего, причем в качестве топлива использовать не дрова или уголь, а нечто с гораздо более высокой теплотой сгорания. Впрочем, проекты ДВС были и до Ленуара, но неудачные, что тоже довольно странно, поскольку механика как наука к тому времени находилась тогда на вполне пристойном уровне, да и в двигателе Ленуара широко использовались технические решения паровых машин. Надо полагать, что на более эффективный, чем паровые, двигатель не было интеллектуального заказа общества, всех до поры до времени устраивали котлы, отапливаемые углем.

Тут можно отметить, что и бурное развитие вертолетостроения началось лишь позже Второй мировой войны, хотя принципиально годные вертолеты Сикорского появились уже в 1909 году.

А двигатель Ленуара сразу получил практическое применение, сначала как лодочный мотор, а потом для некоторых (неудачных) предшественников автомобилей. Для автомобилей уже настоящих прекрасно подошел в конце 80-х годов XIX века бензиновый ДВС, разработанный Даймлером и Майбахом. В честь последнего, кстати, назван один из самых роскошных современных автомобилей «майбах». А через полтора десятка лет наконец-то на бензиновом двигателе внутреннего сгорания полетел первый самолет братьев Райт. И еще через четыре года состоялся первый в истории полет — хотя точнее было бы сказать, взлет вертолета.

Как уже говорилось, изобретателя вертолета, как и колеса, назвать невозможно, ведь и кленовый лист — это самый настоящий вертолет, а катящееся с холма бревно принципиально не отличается от колеса. Однако кое-кого можно попытаться поискать, в случае колеса — изобретателя колесной оси. Это тоже не удается, но тем не менее мы знаем, что в Древнем Египте ось знали и пользовались боевыми и гражданскими колесницами, а вот в доколумбовой Америке до оси не догадались и тяжелые грузы таскали волоком. А у первого взлетевшего вертолета изобретатель есть, даже три — братья Жак и Луи Бреге и профессор Сорбонны, как ни странно, известный нейрофизиолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Шарль Рише.

Это произошло осенью 1907 года. Построенный парижанами вертолет был довольно тяжелой конструкцией и весил около 600 килограммов, однако сейчас его следовало бы назвать скорее моделью вертолета. Аппарат взлетел на привязи, почти как современная кордовая модель самолета, но даже этим кордом (шнуром) не управлялся в ходе своего короткого, меньше минуты, полета. Первый искусственный вертолет, или жироплан, как назвали его изобретатели, имел четыре огромных винта с восемью лопастями на каждом и взлетел при этом всего на полтора метра, но очень важно, что этот полет был обеспечен работой самолетного бензинового двигателя «Антуанетт» (имя дочери создателя двигателя и название фирмы). А ведь к тому времени у многих авиаторов уже сложилось мнение о нереальности постройки аппаратов с вертолетным принципом полета.

Как это обычно и бывает, после успешного взлета первого такого аппарата вертолетостроение начало развиваться внушительными темпами. Уже через пару месяцев состоялся первый пилотируемый — да, именно пилотируемый полет вертолета, да еще и в определенной степени управляемый. Сделал это опять французский изобретатель Поль Корню, до того прославившийся как мастер усовершенствования обычных велосипедов. Этот полет тоже длился недолго, буквально полминуты, и состоялся на смехотворной высоте полметра, однако мсье Корню догадался пристроить к нижней части своего аппарата некие металлические плоскости, которые позволили ему управлять полетом. От вращающихся винтов поток воздуха уходил вниз и сталкивался с этими плоскостями, которые можно было слегка поворачивать. Получилось не очень, но ведь впервые! И посмеиваться над небольшой высотой полета тоже не стоит, ведь и это было в свое время сенсацией. Для сравнения — построенный в следующем году первый вертолет Сикорского подняться в воздух с пилотом так и не смог. И это стало таким ударом для будущего великого изобретателя, что он забросил вертолетостроение и начал строить, причем чрезвычайно успешно, самолеты.

Однако участие русских изобретателей в международной гонке за управляемый вертолет на этом не прекратилось. Правда, в этот раз новой модели вертолета не появилось, зато выдающийся инженер Борис Юрьев придумал так называемый автомат перекоса лопастей — мы об этом еще подробно поговорим. Свою схему и свои теоретические расчеты Юрьев опубликовал в 1911 году, а через год построил модель вертолета со своей схемой, но, как это постоянно происходило в России, не позаботился о патентовании изобретения и потому за границей не признается автором схемы, применяемой повсеместно и сейчас. Ссылки отечественной «патриотической» печати на отсутствие у Юрьева денег для патентования просто абсурдны, дело это тогда было вовсе недорогое.

В течение последующих нескольких лет теоретические проблемы вертолетного движения в основном были решены, несмотря на мировую войну, в которой вертолеты, разумеется, не участвовали. В воздухе царили самолеты самых различных конструкций, причем этот вид авиации так вскружил голову военным, что о вертолетах практически забыли, и лишь изредка конструкторам этих летательных устройств удавалось выбить какое-то количество денег на свои разработки. Так, эмигрировавший из России молдаванин Ботезат в 1922 году построил в США первый в мире хорошо управляемый вертолет с бензиновым двигателем, летавший по нескольку минут на высоте второго этажа. Деньги он по знакомству выбил из американского военного министерства, но после успешного испытания проект был закрыт — по тем же причинам, что и ранее, то есть общество в лице военных не созрело для понимания преимуществ вертолетов перед самолетами. Аппарату Ботезата был по загадочным причинам предпочтен автожир — нечто среднее между вертолетом и самолетом. Про конструкцию автожира поговорим позднее, в главе про принципы вертолетного движения.

Несмотря на явный скепсис в отношении вертолетов, их разработка и усовершенствование конструкций продолжались. Появились аппараты, преодолевавшие скорость 100 километров в час, летающие более получаса и забиравшиеся на полукилометровую высоту в небо. Вернулся к работе над вертолетами и наш Игорь Сикорский и наконец 14 сентября 1939 года поднял в воздух свою первую конструкцию VS-300, которую сам и пилотировал. VS — это аббревиатура Воут-Сикорский, вторая часть понятна, а Воут — это фамилия основателя одной из авиакорпораций США Ченса Воута.

Полет не был до конца удачным и не совсем автономным. Вертолет был на привязи, летел на высоте 4 метра от земли и в конце концов на нее и рухнул. Впрочем, поломки были не слишком серьезные, а при ремонте Сикорский внес в конструкцию некоторые изменения, оказавшиеся очень полезными. И весной 1940 года Игорь Сикорский впервые и лично поднял в воздух свой модернизированный вертолет без привязи. Фотографии этого и последующих испытательных полетов демонстрируют нам забавную картину джентльмена в костюме, сидящего в открытой кабине вертолета собственной конструкции со шляпой (!) на голове. Очевидно, что при тех скоростях движения летный шлем или закрытая кабина были еще не нужны.

А что происходило в это время на родине Игоря Ивановича, в непрерывно готовящемся к войне СССР? То же самое — приоритет был отдан разработке конструкций самолетов. Аппараты, способные взлетать с любой точки без разбега и приземляться практически в любом месте, не требуя постройки аэродромов, все еще казались ненужными. Да так в действительности и было — будущая война предполагалась в Европе, где и уже готовых аэродромов полно, да и вообще в географии континента преобладают равнины. Особенно в самой России и Украине. А в Западной Европе, которая и рассматривалась Иосифом Джугашвили в качестве вкусного трофея, были уже построены тысячи километров прекрасных асфальтированных шоссе (например, знаменитых гитлеровских автобанов), которые вполне могли заменить взлетную полосу аэродрома.

Тем не менее в некотором смысле на всякий случай разработки вертолетов худо-бедно велись. Причем не так уж и худо-бедно. Пусть практически в единичных экземплярах, но строились весьма удачные конструкции. Так, в 1932 году бывший военный летчик Алексей Черемухин даже установил на вертолете собственной конструкции рекорд высоты — 600 метров. Между прочим, это был первый и сразу удачный советский вертолет. Но, как и Сикорский, он затем переключился на самолеты. Впрочем, не совсем по собственной инициативе — в 1938 году его, как было тогда принято, посадили (происхождение не рабоче-крестьянское, и вообще), но оказался он не в самых жутких лагерях, а в «шарашке» у Туполева, которого тогда готовили к большому процессу о шпионаже. Обоим повезло — началась война, и выяснилось, что на одном пролетарском сознании и чекистской бдительности не полетишь. А самолеты делать надо, опыт войны в Испании показал, что наши знаменитые, «курносые» И-15 очень милы, только вот летают медленнее, стреляют хуже и защищены слабее «Мессершмиттов» и «Юнкерсов».

Со временем Черемухин стал даже заместителем Туполева, участвовал в создании знаменитого Ту-104 и получил за это Государственную премию, а еще раньше Сталинскую тоже за какой-то самолет, но к вертолетостроению больше не возвращался, а жаль — он придумал конструкции сразу нескольких узлов и механизмов, до сих пор использующихся в современных вертолетах. А в СССР первый серийный вертолет, созданный в конструкторском бюро Миля, начали выпускать в 1950 году.