Летающий кран
Уникальные летные характеристики вертолета - способность неподвижно висеть в воздухе, совершать вертикальные подъемы и спуски, осуществлять поступательные перемещения в любую сторону породили с самого начала применения вертолета идею перевозки грузов на внешней подвеске. Немецкий вертолет FA-223 перевозил на внешней подвеске пушки, части мостов, ракет V-2, другие крупногабаритные грузы, не вмещающиеся в кабину. Для перевозки подобных большеразмерных грузов послевоенные многоцелевые вертолеты стали оснащаться системой внешней подвески. Эта система упрощала загрузку и выгрузку, позволяла осуществлять подъем и спуск груза на труднодоступную местность, куда не было возможности осуществить посадку.
Способность вертолета перевозить груз на внешней подвеске породила идею создания специализированного вертолета-крана. Он должен был отличаться отсутствием грузовой кабины, что значительно облегчало и упрощало конструкцию. Кроме того, вертолету-крану не нужен был большой запас топлива. Он должен был перевозить грузы на небольшие расстояния и работать отчасти в зоне влияния земли. Все это позволяло надеяться на увеличение грузоподъемности примерно на 10-20% по сравнению с аналогичными фюзеляжными вертолетами. Уже в 40-е годы утвердилось мнение, что вертолеты большой грузоподъемности должны быть бесфюзеляжными вертолетами-кранами. Другой концепцией, породившей строительство вертолетов-кранов, была идея создания вертолетов одной весовой категории, но с разными фюзеляжами, оптимизированными под каждое конкретное задание. Однако такая концепция была экономически неоправданной. Идея присоединять разнообразные специализированные контейнеры под безфюзеляжный вертолет-кран позволяла наиболее экономично решить данную проблему. Кроме того, предполагалось, что кран сможет самостоятельно наезжать или садиться верхом на перевозимый груз, что значительно ускоряло и упрощало его загрузку. Груз в этом случае мог крепиться под фюзеляжами.
Работу Сикорского в этой области ускорила постройка в 50-е годы трех вертолетов-кранов "Хьюз" ХН-17, "Мак-Доннелл-120" и "Омега" SB-12. Первый из указанных огромный вертолет с диаметром несущего винта 39 м оказался неудачным. У второго была та же судьба, а третий имел слишком маленькую грузоподъемность - 1500 кг.
И. И. Сикорский решил строить кран на основе тяжелого транспортного S-56. Были использованы уже отработанные несущий и рулевой винты, трансмиссия и силовая установка. Новый вертолет, получивший обозначение S-60 "Скайкрэн", был построен в 1959 г. Его фюзеляж представлял собой длинную тонкую балку, переходящую в хвостовую, в центре которой под несущим винтом находилась гидравлическая грузовая лебедка для поднятия груза. Кроме того, фюзеляж и шасси были оборудованы захватами для крепления грузов и контейнеров прямо под фюзеляжем. Спереди балки-фюзеляжа находилась кабина пилотов с застекленной задней стенкой для наблюдения за погрузкой и разгрузкой при управлении лебедкой и вертолетом. Для этого кресло пилота-оператора могло поворачиваться на 180°. Фирмой был изготовлен пассажирский контейнер весом 770 кг, предназначенный для 20 человек. Во время испытаний вертолет перевозил до 5,5 т груза, контейнер, буксировал по земле бульдозер весом 13,4 т, легкий танк, минный трал длиной 180 м. Несмотря на такие возможности, его грузоподъемность не удовлетворяла требованиям военных заказчиков, и S-60 остался летающей лабораторией, предназначенной для изучения возможностей эксплуатации вертолетов-кранов. Фирма Сикорского совместно с конструкторами ФРГ приступила к постройке нового специально спроектированного крана с двумя газотурбинными двигателями.
В апреле 1962 г. постройка нового крана S-64 была закончена и 9 мая совершен первый полет. Вертолет был рассчитан на перевозку 9 т на 85 км, 8 т на 170 км и 6 т на 340 км и обладал высокой весовой отдачей (до 54%). Фюзеляж представлял балку коробчатой конструкции с двумя усиленными шпангоутами, к которым крепились шасси, редуктор и система внешней подвески; спереди-пятиместная кабина Кроме двух обычных пилотских кресел было дополнительное место оператора, повернутое назад для наблюдения и управления погрузкой и разгрузкой. Когда вертолет находился над грузом, чтобы его забрать или положить на место выгрузки, второй пилот покидал свое кресло и занимал место оператора. Для удобства все управление было выведено на единую рукоятку на подлокотнике. У пилота, сидящего на месте оператора, был прекрасный обзор, и он мог эффективно управлять вертолетом и манипулировать грузом. В конструкции несущего винта S-64 было использовано много элементов от S-56. Диаметр несущего винта остался прежним - 22 м, правда, теперь он стал шестилопастным. Вертолет имел трехстоечное шасси с носовым колесом. Под фюзеляж свободно мог подъезжать тягач с прицепом. Увеличенный разнос главных стоек и их большая длина расширяли диапазон перевозимых грузов. Особая конструкция амортизационных стоек позволяла "присесть" вертолету верхом на груз, чтобы подцепить его. Для защиты рулевого винта на хвостовой балке была установлена выдвижная механическая опора.
В погрузочное оборудование вертолета входили гидравлическая лебедка под центром тяжести, трос с крюком, узлы крепления груза к нижней части фюзеляжа. Тяговое усилие лебедки было рассчитано на подъем груза до 13,6 т. Для крепления контейнеров и грузовых платформ на нижней поверхности фюзеляжа установлены четыре узла крепления, оснащенные механизацией для подтягивания грузов.
Были разработаны различные типы подвесных контейнеров - десантный на 60 солдат, противолодочный с соответствующим гидроакустическим оборудованием и вооружением, тральный, полевой госпиталь, командный пункт, пункт связи, танкер и др.
Эксплуатация S-64 (CH-54A) началась в армии в 1964 г. Очень эффективным оказалось использование контейнеров. На внешней подвеске и на платформах перевозилось большое разнообразие грузов - автомобили, бульдозеры, различное вооружение и т.д.
В 1968-1969 гг. были построены дальнейшие модификации: СН-54В, S-64E и S-64F. На них устанавливались лопасти с увеличенной хордой, более мощные двигатели. Максимальная полезная нагрузка достигала 12 т. На этих вертолетах установлен ряд мировых рекордов подъема груза на высоту. К моменту завершения производства в 1973 г. было построено 97 S-64 разных модификаций. S-64 был самым грузоподъемным западным вертолетом второго поколения.
Эксплуатация S-64 на коммерческой основе началась в 1969 г. Два S-64E были отправлены на север Аляски. За три месяца они налетали свыше 825 ч и перевезли около 900 т грузов, в основном нефтедобывающего оборудования, доставка которого наземным транспортом была невозможна. На S-64E были освоены уникальные монтажные работы, превратившие вертолет не только в транспортное, но и в незаменимое технологическое средство. Одной из первых таких работ стал монтаж отопительных устройств на крыше автосборочного завода около Питсбурга (штат Пенсильвания), проведенный за 30 летных часов. Заказчик отмечал, что та же работа обычными средствами потребовала бы 263 рабочих дня, кроме гого, пришлось бы останавливать производство. S-64E использовались для разгрузки кораблей, установки различных вышек, в передвижении мостов, переноске и монтаже зданий.
Опыт постройки тяжелых вертолетов S-56, S-60, S-64 сделал возможным разработку фирмой Сикорского проектов вертолета еще более высокой грузоподъемности. В 1960 г. был разработан проект вертолета S-63 со взлетным весом 42,8 т грузоподъемностью 18 т и диаметром несущего винта 30 м. Затем в 1961 г. - проект DS-103 со взлетным весом 114 т, грузоподъемностью 40 т и диаметром винта 48,3 м. Однако до постройки натурных вертолетов дело не дошло. С середины 60-х годов фирма Сикорского стала рассматривать возможность повышения грузоподъемности менее амбициозным методом - дальнейшим совершенствованием S-64 посредством установки третьего двигателя и увеличения диаметра несущего винта с целью достижения полезной нагрузки до 14,5 т. Опыт, накопленный при этом, был использован в дальнейшем при создании самого тяжелого на Западе вертолета третьего поколения S-80.
Таким образом, в начале 60-х годов размерный рост вертолетов Сикорского прервался с постройкой S-64 и S-65 (о котором речь пойдет ниже). Проекты более тяжелых вертолетов не получили финансовой поддержки. В то же время в СССР в ОКБ М.Л. Миля и Н.И. Камова продолжили работу по увеличению грузоподъемности винтокрылых летательных аппаратов. В 1957 г. совершил первый полет Ми-6, ставший самым большим вертолетом в мире. Вслед за ним в 1960 г. поднялись в воздух тяжелый вертолет-кран Ми-10 и винтокрыл Ка-22. Вскоре на Ми-6 и Ми-10 были установлены абсолютные мировые рекорды грузоподъемности 20 и 25 т соответственно, продержавшиеся до 1971 г. Тогда тяжелый вертолет М.Л. Миля В-12 поднял груз в 40 т. Как мы видим, вертолеты, созданные на родине Сикорского, в 1957 г. вышли вперед по грузоподъемности и эту пальму первенства не уступают по настоящее время.
Семья Сикорских
Второй брак оказался счастливым. Елизавета Алексеевна полностью отдала себя семье. Один за другим появились на свет четыре сына: Сергей в 1925 г., Николай в 1926, Игорь в 1929 и Георгий в 1931 г.
Дочь от первого брака Татьяна с момента приезда в США жила со своей тетей Ольгой Ивановной, которая заменила ей мать. В 1935г. Татьяна поступила в Коннектикутский университет. Проучившись, однако, один семестр, она оставила учебу. Причина проста- увлечение авиационным механиком Георгием фон Йорком, который работал на заводе у отца. Через год после свадьбы в 1937 г. родился их первенец Борис- первый внук Игоря Ивановича. Несмотря на ряд житейских трудностей, проявив завидную настойчивость и упорство. Татьяна Игоревна все-таки сумела продолжить учебу и в 19461 закончила Иельский университет, а в 1951 г. защитила докторскую диссертацию по социологии. У Татьяны Игоревны четверо детей кроме Бориса, Елизавета-Анна, Георгий и Петр. С 1957г. они преподает историю, английский и французский языки. В последнее время была профессором университета, имеет ряд научных работ, в частности по истории русской эмиграции.
Из сыновей Игоря Ивановича продолжателем авиационной династии стал старший Сергей. Среднее образование он получил в вечерней школе, а днем работал на заводе фирмы "Воут-Сикорский". Под руководством Евгения Глухарева- сына Михаила Глухарева Сергей участвовал в разработке оригинального двухместного вертолета. Через несколько лет S-52 впитал в себя много черт этой| разработки. После школы Сергей добровольцем ушел в Береговую! охрану- шла вторая мировая война. Служба проходила в< спасательных подразделениях под началом одного из первых пилотов-вертолетчиков знаменитого Фрэнка Эриксона. После демобилизации Сергей работал в редакции ежемесячного журнала "Америкен хеликоптер мэгэзин", который издавался Алексеем Друцким. Затем, проучившись несколько лет, в 1951 г. закончил школу изящных искусств во Флоренции. Одновременно с учебой совершенствовался в изучении иностранных языков: кроме английского, он свободно владеет итальянским, немецким, французским, испанским и русским, который является для него обиходным- в семье говорили только на русском (в блестящем знании Сергеем Игоревичем русского языка мы смогли убедиться при личной встрече с ним во время работы международного симпозиума по истории авиации и космонавтики, проходившем в декабре 1988г. в Москве).
Знания языков были по достоинству оценены руководством фирмы и Сергей Игоревич в течение длительного времени работал в представительствах "Сикорски Эркрафт" во многих странах мира. Неоднократно посещал он также и Советский Союз. Сергея Игоревича хорошо знают наши специалисты-вертолетчики. На международных выставках, когда возникает необходимость, он всегда с готовностью приходит на помощь и вообще неизменно благожелателен к нашим делегациям. Характеризуя старшего сына Игоря Ивановича, можно отметить, что он разносторонний человек: пилот-любитель, имеющий сотни часов налета, художник и тонкий ценитель музыки.
У Николая Сикорского в раннем возрасте проявились музыкальные способности. После окончания школы и службы в армии он занимался у ведущих музыкантов Нью-Йорка по классу виолончели. Потом учился в университете в Мехико. В апреле 1989г. Николай Игоревич посетил Москву и Киев, приехал поклониться земле своих предков.
Игорь- юрист, активно участвует в политической жизни страны. Георгий закончил университет во Флориде, специализировался в математике, а именно, в создании программного обеспечения компьютеров. Род Сикорских продолжается.
Вертолеты в горою поколения с литерой "S"
Вторая половина 50-х годов знаменуется в истории мирового вертолетостроения созданием первых вертолетов нового - второго- поколения. К этому времени были в целом решены основные проблемы предыдущего периода: обеспечение надежности частей и деталей конструкции и улучшение пилотажных характеристик вертолета. Получена достаточная статическая и динамическая прочность конструкции. Ресурс основных ее частей доведен до 1000 ч. Создана методика отстройки от резонансов и устранения различных видов автоколебаний. Задача улучшения пилотажных характеристик решалась установкой надежных автопилотов, совершенствованием системы управления вертолетов. Теперь же на первое место вышла проблема повышения экономичности вертолета.
Возникающие в полете срыв на лопастях несущего винта, движущихся назад, и волновое сопротивление у движущихся вперед ограничивали скорость полета вертолетов. Низкое по сравнению с самолетом эквивалентное аэродинамическое качество вертолета существенно ухудшало его летно-технические характеристики. Невысокая весовая отдача снижала производительность вертолета. Дорогим оставалось производство и эксплуатация. Все это требовало внесения существенных изменений в конструкцию новых машин. Иначе нельзя было рассчитывать на расширение производства и использования вертолетов. Особенно важно было улучшить производительность, упростить обслуживание для гражданского применения, ибо компании, наладившие регулярное пассажирское сообщение, были убыточными и нуждались в государственных дотациях.
В соответствии с новыми требованиями повышения экономичности изменились, усложнились и критерии оценки производительности. На смену критериям, учитывающим только весовую отдачу и скорость полета, пришли более комплексные, учитывающие расход топлива и аэродинамическое совершенство вертолета, требования к безопасности и комфорт в пассажирской кабине.
Основной отличительной чертой вертолетов второго поколения было оснащение их газотурбинными двигателями вместо поршневых. ГТД были значительно легче поршневых, они обеспечивали увеличение весовой отдачи до 55%, имели значительно меньшие габариты, что облегчало компоновку. Новые двигатели можно было свободно располагать над фюзеляжем, а меньший мидель улучшал аэродинамические характеристики вертолета. На ГТД использовался менее пожароопасный по сравнению с бензином керосин, двигатель был проще в эксплуатации.
Отличительной особенностью вертолетов второго поколения были их улучшенные аэродинамические характеристики. Улучшение достигалось по двум направлениям: совершенствование аэродинамики несущих винтов и уменьшение вредного сопротивления ненесущих элементов. Если на вертолетах первого поколения эквивалентное аэродинамическое качество не превосходило 3, то на аппаратах второго поколения оно достигло уже 5. Совершенствование конструкции, освоение новых технологий позволило упростить производство и эксплуатацию.
Освоение производства новых вертолетов второго поколения, обладающих высокими технико-экономическими показателями, позволило значительно расширить их области применения, долю в общем парке летательных аппаратов. В 1967 г. в США производство вертолетов для вооруженных сил уже превзошло производство самолетов.
25 мая 1957 г. И.И. Сикорский ушел на пенсию, но вплоть до своей кончины 26 октября 1972 г. от сердечного приступа он оставался консультантом фирмы. Еще за день до смерти он работал в своем кабинете. Оставив место руководителя, конструктор продолжал быть в курсе дел фирмы, оказывал влияние на разработку новых вертолетов.
Создав полный парк машин различных классов первого поколения, Игорь Иванович во второй половине 50-х годов приступил к разработке вертолетов второго поколения. Хотя они были созданы, когда конструктор уже был на пенсии, заложенные в них концепции были разработаны конструкторским коллективом еще при непосредственном руководстве Сикорского. В результате в 11-месячный период в 1958-1959 гг. было построено три вертолета: уже отмеченный S-60, а также S-61 и S-62.
Первым из вертолетов второго поколения взлетел 14 мая 1958 г. легкий многоцелевой S-62, предназначавшийся для замены S-55. На вертолете использовались отработанные и доведенные несущий винт, система управления и трансмиссия от S-55. Это значительно упростило и ускорило разработку S-62, серийное производство которого началось уже в 1959 г. S-62 имел тот же взлетный вес, что и S-55, но отличался от него значительно улучшенными технико-экономическими характеристиками. Этому способствовали установка газотурбинного двигателя и новая конструкция фюзеляжа с облагороженными аэродинамическими формами. Нижняя часть фюзеляжа вертолета впервые представляла собой лодку, обеспечивающую безопасную посадку на воду.
Наиболее распространенной машиной фирмы Сикорского, одной из самых лучших в мировом вертолетостроении стала S-61 "Си Кинг". Первый полет она совершила 11 марта 1959 г. Ненамного превосходя S-62 по размерам, S-61 по грузоподъемности превосходила ее более чем вдвое. Эта машина предназначалась для замены S-58. Мощные газотурбинные двигатели, несущий винт с высоким КПД, удобообтекаемый фюзеляж обеспечили существенное улучшение технико-экономических показателей. По сравнению с S-58, S-61 обладал более высокой весовой отдачей, грузоподъемностью, скоростью, дальностью и продолжительностью полета. В 1961-1962 гг. на S-61 установлено пять мировых рекордов скорости, в том числе 7 февраля 1962 г. абсолютный - 339 км/ч на базе 19 км. На внешней подвеске S-61 мог поднимать 3175 кг. Нормальная продолжительность полета достигала 4 ч, нормальная дальность - 870 км.
В марте 1965 г. на S-61 установлен мировой рекорд дальности полета по прямой - 3389 км. С 1965 г. начались испытания дозаправки S-61 в полете. Благодаря таким дозаправкам продолжительность полета стала практически неограниченной. В июне 1967 г. на S-61 впервые был осуществлен при девяти дозаправках беспосадочный трансокеанский перелет через Атлантику. Два S-61, стартовав в Нью-Йорке, приземлились в Париже. Дальность полета составила 6710 км со средней скоростью 221 км/ч, продолжительность - 30 ч 46 мин. Заправка в воздухе осуществлялась от "Летающего танкера" "Локхид" НН-130 Используя механизацию крыла, самолет снижал скорость почти до посадочной. С концов его крыльев выпускались гибкие шланги с установленными на их концах конусами-уловителями. Из носа S-61 выдвигалась за пределы диаметра несущего винта телескопическая штанга с установленным на конце топливоприемником.
Для облегчения пилотирования S-61 на вертолет были установлены автопилот, система автоматической стабилизации при ви-сении над точкой, система автоматического захода на посадку на палубу корабля. На S-61 впервые была обеспечена всепогодная и круглосуточная эксплуатация вертолета, впервые установлена допле-ровская навигационная система. Два двигателя и лодочное днище повысили безопасность эксплуатации вертолета.
Первоначально лопасти несущего винта, как и на предыдущих вертолетах Сикорского, имели D-образный прессованный алюминиевый лонжерон с прикрепленными к нему хвостовыми отсеками с сотовым заполнителем. С начала 70-х годов на S-61 устанавливаются стеклопластиковые лопасти. Лопасти и хвостовая балка складывались назад.
Особенностью S-61 было большое число модификаций, разработанных на его основе, - 13. Помимо основных модификаций, имевших компактный узкий лодочный фюзеляж, предназначавшийся в первую очередь для противолодочных операций, был создан ряд других модификаций, отличавшихся формой и размерами фюзеляжа. Таким образом воплощалась в жизнь концепция использования единой отработанной динамической системы (несущий и рулевые винты, силовая установка, система управления, трансмиссия) и разных в зависимости от назначения фюзеляжей. S-61 выпускается до настоящего времени.
Вслед за созданием S-61 с лодочным фюзеляжем был построен сухопутный вариант с большими габаритами грузовой кабины, задним грузовым люком и рампой. На базе транспортного варианта создан поисково-спасательный с системой дозаправки в воздухе и дополнительными топливными баками. В 1965 г. девять противолодочных амфибий SH-3A были переделаны в специализированные вертолеты-тральщики RH-3A. Кроме модификаций военного назначения выпускались и гражданские варианты. Например, все президентские вертолеты создавались на базе S-61, что говорит о надежности машины Сикорского.
Пассажирские модификации S-61L и S-6 IN предназначались для перевозок 28-30 пассажиров. S-61L стал первым вертолетом, оснащенным двумя газотурбинными двигателями, на который был выдан гражданский сертификат летной годности. К 1970 г. эти пассажирские вертолеты использовались для перевозок в Европе и Австралии. S-61 успешно применялись при освоении нефтяных месторождений.
Вертолет S-61 строился кроме США в Великобритании, Италии, Японии. До настоящего времени построено свыше тысячи экземпляров.
В середине 60-х годов на базе S-61 были проведены интересные экспериментальные исследования. Летные испытания и теоретические исследования показали, что при уровне техники того времени на "чистых" вертолетах достичь скоростей свыше 370 км/ч невозможно. Необходимы дополнительные пропульсивные установки и крылья, разгружающие в полете несущий винт. Один из таких импровизированных винтокрылов и был построен на базе S-61. S-61F отличался от прототипа более обтекаемым фюзеляжем, двумя дополнительными турбореактивными двигателями, установленными по бокам, крылом размахом 9,75 м, несущим винтом с шестью лопастями, более мощным стабилизатором и рулем поворота на киле-видной хвостовой балке, т.е. S-61F был похож на самолет с установленным над ним несущим винтом. Первый полет этот аппарат совершил 21 мая 1965 г., а в июне он уже достиг скорости 390 км/ч.
В процессе испытаний исследовались летно-технические и пилотажные характеристики винтокрыла, замерялась потребная мощность на различных скоростях полета, эффективность несущего винта на большой скорости, взаимовлияние несущего винта, крыла, реактивных двигателей, фюзеляжа и т.д. Испытания S-61F и других винтокрылов, созданных аналогичным способом, доказали возможность достижения на них скоростей до 500 км/ч, но и показали нерациональность установки дополнительных турбореактивных двигателей, которые потребляли много топлива, создавали дополнительную массу и усложняли конструкцию. Из-за этого такие винтокрылы практически не несли платной нагрузки, поэтому для объявленного вскоре военным ведомством конкурса на маневренный и скоростной винтокрылый летательный аппарат были предложены проекты винтокрылов с толкающими пропеллерами.
В конкурсе проектов на такой винтокрыл победили фирмы Сикорского и "Локхид". Если в проекте фирмы "Локхид" предполагался винтокрыл обычной одновинтовой схемы с хвостовым рулевым винтом и толкающим пропеллером, то на разработанном фирмой Сикорского винтокрыле S-66 предполагалось совмещение функций рулевого винта и пропеллера на одном винте, названном "ротопропом". На режимах висения и малых скоростей ротопроп должен был выполнять функции рулевого винта, а при достижении скорости 130 км/ ч, когда реактивный момент уже надежно балансировался килем, ось винта поворачивалась назад и ротопроп превращался в толкающий пропеллер. Таким совмещением функций достигался существенный выигрыш в весе конструкции. Ротопроп был испытан в 1965-1966гг. на специально оборудованном S-61. Была доказана его полная работоспособность, однако военные предпочли более привычную схему "Локхида". S-66 остался в стадии проекта. Построенный же в 1967 г. фирмой "Локхид" АН-56 оказался перетяжеленным и показал невысокие летно-технические характеристики. Наличие дополнительного крыла существенно снижало весовую отдачу винтокрылов. С конца 60-х годов их постройку прекратили. Было признано целесообразным увеличивать скорость полета винтокрылых летательных аппаратов путем создания новых типов несущих винтов, позволяющих обойтись без крыльев, или путем разработки преобразуемых самолетов-вертолетов. Единственным исключением стал созданный в 1976г. фирмой Сикорского экспериментальный аппарат S-72, предназначенный для испытаний новых скоростных несущих винтов, т.е. этот винтокрыл специально был создан для того, чтобы "погубить" винтокрылы.
К разработке преобразуемых вертолетов-самолетов, которыми многие увлеклись в конце 40-х годов, И. И. Сикорский всегда относился с большой осторожностью. Он ясно осознавал, что такой аппарат никогда не сравнится по своим характеристикам с "истинным" самолетом и предвидел при этом большие проблемы, связанные с обеспечением прочности, аэродинамики, динамики, особенно на переходных режимах. Из различных схем преобразуемых аппаратов Сикорский предпочитал схему с останавливаемым и убираемым в полете несущим винтом. Первый проект такого аппарата S-57, представлявшего собой истребитель-бесхвостку с треугольным крылом, был разработан в 1953г. Модель исследовалась в аэродинамической трубе, но до постройки натурного аппарата дело не дошло. Над подобными схемами фирма Сикорского работала и в дальнейшем. Таким образом, как мы видим, И. И. Сикорский, уделяя большое внимание повышению грузоподъемности вертолетов, не забывал и другое направление развития летательных аппаратов - увеличение скорости полета.
В 1964 г. был создан S-65. Он совершил свой первый полет 14 октября, а с 1965 г. пошел в серию. Подобно своему предшественнику S-56, он предназначался для военно-транспортных перевозок, в частности, мог поднимать 12,9 т, перевозить 9 т на 195 км, 10,9 т на 92 км или от 36 до 65 десантников, буксировать корабль. Вертолет, как и кран S-64, являлся самой тяжелой в западном вертолетостроении машиной. Особенностью конструкции S-65 было достаточно широкое использование титана. Например, из титана была изготовлена втулка.
Для удобства хранения на кораблях S-65 имел складывающиеся лопасти и хвост. Герметичный фюзеляж обеспечивал посадку на воду.
Для облегчения погрузочно-разгрузочных работ на вертолет было установлено специальное оборудование. Высокая энерговооруженность и хорошие аэродинамические характеристики позволили S-65 установить в конце 60-х-начале 70-х годов мировые рекорды скорости и скороподъемности. В октябре 1968 г. на этом вертолете впервые в вертолетостроении были выполнены фигуры высшего пилотажа - петли и бочки. Вертолет выпускался до 1973 г. Всего было построено 440 экземпляров различных модификаций. Например, оборудованный дополнительными топливными баками S-65 имел перегоночную дальность 6500 км, а поисково-спасательный НН-53С с системой дозаправки в воздухе имел практически неограниченную дальность. В конце 1970 г. два таких вертолета совершили беспосадочный перелет с аэродрома Эглин во Флориде на военную базу Дананг во Вьетнаме, покрыв расстояние 14500 км, большей частью над Тихим океаном, за 54,4 часа со средней скоростью 266 км/ч.
В конце 60-х годов на базе S-61 началась разработка нового вертолета S-67. Свой первый полет он совершил 27 августа 1970 г. Вначале S-67 предназначался для исследований возможности высокоманевренного и скоростного полета, а затем предлагался как боевой. S-67 имел двигатель, винты и трансмиссию S-61, но отличался хорошими аэродинамическими обводами узкого фюзеляжа. Сидения летчиков располагались тандемом. Для улучшения аэродинамических характеристик втулка несущего винта была закрыта специальными обтекателями, особую форму имели воздухозаборники двигателей. Для достижения больших скоростей лопасти несущего винта имели стреловидные законцовки. Съемное крыло предназначалось для разгрузки несущего винта при больших скоростях полета, а также для улучшения маневренности на нем впервые были установлены воздушные тормоза. Улучшению устойчивости способствовал и стабилизатор большой площади, который на висении во избежание потерь на обдувку устанавливался вертикально. Вертолет предполагалось эксплуатировать с высокими для того времени скоростями: максимальной горизонтальной - 310-320, крейсерской 300-315 и в пологом пикировании - 370 км/ч. 19 декабря 1970 г. на S-67 был установлен абсолютный рекорд скорости вертолетов - 355,5 км/ч, продержавшийся до 1978 г., когда он был побит вертолетом А-10 ОКБ М.Л. Миля.
S-67 обладал прекрасной маневренностью, выполнял фигуры высшего пилотажа - петли, бочки и др. При этом перегрузки достигали самолетных - 4. Несмотря на высокие характеристики, S-67 в серию не пошел (не нашлось заказчика), однако эффективно использовался как экспериментальный. На одном из образцов S-67 в 1973 г. В США впервые испытывался вместо обычного хвостового рулевого винта вентилятор в кольце, именуемый фенестроном. Фенестрон обеспечивал лучшую безопасность для вертолета и наземного персонала, но потреблял большие мощности на висении. Поэтому было признано, что он целесообразен только для легких вертолетов, у которых опасность поломки лопастей и попаданий в рулевой винт выше.
Опыт, накопленный при создании и испытании S-67, был использован при разработке вертолетов нового, третьего поколения.
Завершая рассмотрение вертолетов фирмы Сикорского, созданных при жизни конструктора, отметим разработанный в 1970г. проект легкого бронированного вертолета-разведчика S-68, использующего концепцию АВС, о которой речь пойдет ниже. Натурный макет вертолета был подвергнут баллистическим испытаниям, но постройка натурного аппарата была отложена до проверки работоспособности концепции АВС.
Подводя итог разработки и производства вертолетов второго поколения на фирме Сикорского, можно отметить, что конструкторы продолжали придерживаться курса, взятого их бывшим лидером на создание аппаратов большой грузоподъемности и пассажировместимости. По-прежнему фирме принадлежал приоритет в постройке самых больших на Западе вертолетов. Доказаны широкие возможности классической одновинтовой схемы, обеспечивающей прекрасные летне-технические характеристики. Было разработано уникальное семейство вертолетов на базе S-61, имевших единую динамическую систему и разные фюзеляжи, оптимизированные под конкретные области применения. На вертолетах второго поколения установлено несколько мировых рекордов, в том числе и абсолютные.
Вертолеты третьего поколения и фирма Сикорского
В начале 70-х годов в США началась разработка вертолетов нового, третьего поколения. Вертолет был признан не только уникальным транспортным, но и незаменимым технологическим и боевым средством. В связи с этим существенно повысились требования к новым разработкам. По-прежнему большое внимание уделялось улучшению технико-экономических показателей. Производительность вертолета повышалась за счет улучшения аэродинамических характеристик машины, в первую очередь несущего винта, а также за счет снижения расхода топлива силовой установки. Большое внимание уделялось производственной, и в особенности эксплуатационной эффективности, которая включала в себя упрощение и удешевление конструкции и техобслуживания, переход на эксплуатацию по состоянию. К новым вертолетам предъявлялись требования высокой маневренности, скороподъемности. Повышение их надежности, живучести и неуязвимости достигалось за счет применения ударопоглощающей и безопасноповреждаемой конструкции, рациональной компоновки, экранирования и бронирования некоторых частей и деталей, установки двух двигателей.
Основной программой американского вертолетостроения третьего поколения была разработка легкого многоцелевого вертолета UTTAS (Utility Tactical Transport Air System), рассчитанного на перевозку 11 человек при трех членах экипажа. Из многочисленных предложений, выдвинутых вертолетостроительными фирмами, правительственные органы США в 1972 г. предпочли проекты двух давних конкурентов - фирм Сикорского и "Боинг-Вертол".
Фирма "Боинг-Вертол" на этот раз отошла от своей традиционной продольной схемы и выбрала классическую одновинтовую. Ту же схему, как обычно, имел и вертолет фирмы Сикорского S-70. Первый полет этого вертолета состоялся в конце 1974 г., а в декабре 1976 г. после длительных сравнительных испытаний он был признан победителем конкурса UTTAS. В конструкции широко использовались титан и стеклопластики. Лопасти несущего винта имели стреловидные законцовки, втулка снабжена эластомерными шарнирами и маятниковыми вибропоглотителями. На базе основного варианта S-70 фирмой разработан ряд различных модификаций, которые также были запущены в серийное производство. S-70 является в настоящее время наиболее распространенным зарубежным вертолетом в своем классе.
Другой основной программой американского вертолетостроения третьего поколения была разработка тяжелого транспортного вертолета HLH (Heavy Lift Helicopter) грузоподъемностью 20,5-22,5 т с радиусом действия 37-46 км. Опять конкурентами были основные производители тяжелой вертолетной техники - фирмы Сикорского и "Боинг-Вертол". Каждая фирма придерживалась своих традиционных схем - соответственно одновинтовой и продольной. Поскольку вертолет предполагалось использовать на небольшие расстояния, продольная схема показалась заказчику более предпочтительной, и фирма "Боинг-Вертол" в 1971 г. получила контракт на постройку вертолета. Однако стендовые испытания трансмиссии были неудачны, появились опасения, что летно-технические характеристики окажутся хуже заявленных, кроме того, стоимость программы оказалась завышенной, и заказчик в середине 70-х годов предпочел работы по программе HLH прекратить и поддержать постройку менее амбициозного вертолета фирмы Сикорского S-80 (CH-53E), способного перевозить грузы до 14,5 т на дальность до 90 км.
Этот аппарат представлял собой довольно значительную модификацию вертолета второго поколения S-65 (CH-53D), имеющую с ним 40-50% общих деталей (в том числе одинаковые лопасти) и отличающуюся установкой третьего двигателя, увеличением диаметра и числа лопастей несущего винта и рулевым винтом, ось которого наклонена под углом 20, для обеспечения продольной балансировки. Развитие автоматических систем управления позволило обеспечить управление и балансировку при одном рулевом винте с наклоненной осью, а не при двух, как это использовалось в проектах тяжелых вертолетов второго поколения. Фирма Сикорского опять победила "Боинг-Вертол". Опять восторжествовала одновинтовая схема.
Особенностью вертолетостроения третьего поколения была и постройка специальных гражданских вертолетов, что вызывалось расширением нефтепромыслов в открытом море и необходимостью интенсивных перевозок. Разработка первого такого вертолета S-76 осуществлена в инициативном порядке в 1977 г. группой молодых конструкторов фирмы Сикорского. С 1978 г. он уже стал выпускаться серийно.
Фирмой Сикорского в период постройки вертолетов третьего поколения были проведены обширные исследования по созданию скоростных несущих винтов по программе АВС (Advanced Blade Concept), подъемная сила которых создается только на наступающих лопастях бесшарнирного несущего винта большой жесткости. В результате исключается срыв на лопасти, идущей по потоку. Для уравновешивания возникающего при этом большого поперечного опрокидывающего момента впервые отошли от традиционной схемы, применив соосную.
Исследовательские работы были начаты фирмой еще при жизни И.И. Сикорского в середине 60-х годов, а в 1973 г. был построен вертолет с таким винтом. Испытания S-69 начались в 1974 г. В варианте "чистого" вертолета на нем достигнута горизонтальная скорость 296 км/ч, а в пологом пикировании - 360 км/ч. После установки в 1978 г. двух дополнительных турбореактивных двигателей была получена скорость 487 км/ч. S-69 стал единственным винтокрылым аппаратом, не оснащенным крылом, достигшим такой скорости.
В результате испытаний вертолета S-69 было установлено, что концепция АВС позволяет существенно повысить скорость и потолок вертолета, маневренность и скороподъемность, компактность и живучесть, расширить диапазон центровок, уменьшить шум. Ряд преимуществ связан и с отсутствием рулевого винта, однако тяжелые несущие винты ухудшали весовую отдачу. После сравнения всех преимуществ и недостатков был сделан вывод, что концепция АВС является полностью разработанной концепцией скоростного вертолета, который при использовании на оптимальных для данной концепции режимах может найти практическое применение.
В настоящее время уже ведутся работы по вертолетам нового, четвертого поколения. Хотя большинство программ еще не определилось, тем не менее достигнутый уровень разработки программ легкого многоцелевого вертолета LHX (Light Helicopter Experimental) и многоцелевого преобразуемого вертолета JVX (Joint Services Advanced Vertical Lift Aircraft) позволяет сделать некоторые выводы об особенностях вертолетостроения предстоящего четвертого поколения. Хотя по-прежнему большое внимание уделяется повышению технико-экономических показателей, все большее значение приобретает обеспечение высокой эффективности применения. В связи с этим повысились требования к скорости и дальности полета даже за счет ухудшения некоторых экономических показателей, к повышению маневренности, всепогодности, мобильности, компактности, живучести, уменьшению заметности, шума, вибраций и т.д. Наряду с обеспечением безопасности экипажа особое внимание стало уделяться улучшению эргономических характеристик новых вертолетов, максимальной разгрузке летчика. Разработка нового электронного и другого оборудования должна оказать решающее воздействие на обеспечение необходимого качества новых винтокрылых летательных аппаратов. Новые требования, а также достигнутый уровень вертолетной науки и техники предопределяют возможность замены в ряде областей применения "чистых" вертолетов преобразуемыми вертолетами, один из опытных образцов которого разрабатывается фирмами "Белл и Боинг" по программам JVX.
Фирма Сикорского, вступив в соглашение со своим бывшим соперником и конкурентом фирмой "Боинг", ведет экспериментальные работы по программе LHX. В результате на базе S-76 в 1984 г. создан экспериментальный вертолет S-75 с фюзеляжем из композиционных материалов. Кроме того, фирма Сикорского совмес чо с другими компаниями ведет исследования по совершенствованию несущей системы, систем управления и оборудования. Рассматривается, например, замена традиционной механической системы управления на оптико-волоконную. Особое внимание для разгрузки экипажа уделяется совершенствованию оборудования кабины, что позволило бы использовать только одного пилота. Предусматривается оборудование кабины многофункциональными цветными дисплеями, боковой ручкой управления с управлением по усилиям, а в перспективе - и речевой системой управления. Из различных перспективных видов преобразуемых вертолетов фирма Сикорского традиционно рассматривает одновинтовую схему, но с несущим винтом, останавливаемым в полете. Будучи остановлен в полете, так называемый Х (икс)-винт превращается в крыло с несущими поверхностями прямой и обратной стреловидности. Сжатый компрессорами воздух подается в лопасти несущего винта (работающего в режиме винта, а не крыла) для использования его в системе управления циркуляцией на лопастях со щелями вдоль передней и задней кромок. Эту сложную задачу решает бортовая ЭВМ, которая должна управлять циклической подачей сжатого воздуха в щели на лопастях и тем самым выполнять функции, адекватные автомату перекоса. Данная система установлена в 1987 г. на экспериментальном винтокрыле S-72, специально разработанном для испытаний новых несущих систем.
Итоги
Славно прожита жизнь. Были в ней огромные трудности, лишения, невзгоды, но были и минуты ни с чем не сравнимого счастья создания прекрасных машин - вершины творческих исканий.
Три этапа творческой судьбы, и каждый этап по-своему блистателен.
Первый... Конструктор и летчик так часто был первым, что при упоминании его имени утрачивалось осознание пионерства. Как настоящий талант, Сикорский не был тщеславен, хотя, естественно, как всякому нормальному человеку, ему не претили знаки внимания. Не это было движущей силой для изобретателя. Постоянная ненасытная жажда знаний и применения их на благо людей толкала вперед этого удивительно скромного подвижника. Первый вертолет в России, доведенный до стадии натурных испытаний; первый отечественный вертолет, поднимающий собственный вес; первые успешные полеты самолетов Сикорского; первые всероссийские и мировые рекорды. С-6Б - первый русский самолет, доказавший на конкурсе свое превосходство над иностранными марками и принятый на вооружение русской армии. С-5 "Гидро" - первый русский гидросамолет. С-7 - первый отечественный самолет, проданный за границу. С-11 - первый русский моноплан, который по своим характеристикам оказался впереди иностранных монопланов. С С-6, С-10 и С-11 началось серийное производство в России отечественных самолетов.
Первый в мире четырехмоторный гигант "Русский витязь" ошеломил современников своими размерами, грузоподъемностью и другими характеристиками. Никто в мире не отваживался на постройку такой машины, не допускалась даже мысль о возможности ее создания. Постройкой "Витязя" и его успешными полетами был защищен ряд совершенно новых концепций развития авиации, выдвинутых 24-летним главным конструктором авиационного отдела РБВЗ, и среди них возможность использования тяжелых самолетов большой грузоподъемности на протяженных трассах России в любое время года. Революционным было введение полностью закрытой кабины, комплекса пилотажно-навигационного оборудования, многофункционального экипажа, размещение двигателей на крыле в ряд, возможность доступа к двигателям в полете с целью их ремонта и многое другое.
На базе "Русского витязя" создан уникальный и прекрасный "Илья Муромец", и на нем установлен ряд выдающихся достижений, в том числе совершен невероятный по тому времени перелет Петербург-Киев-Петербург.
Благодаря Сикорскому и его единомышленникам русская армия в начале первой мировой войны была единственной, обладавшей тяжелым бомбардировщиком и дальним разведчиком. Усилиями Сикорского и его сподвижников, в первую очередь М.В. Шидловского, в России впервые в мире налажено крупносерийное поточное производство тяжелых многомоторных самолетов, сформировано первое в мире войсковое соединение - эскадра тяжелых воздушных кораблей "Илья Муромец", разработана тактика его боевого применения. Создание "Муромцев" способствовало появлению совершенно новых отраслей отечественной авиационной промышленности - моторостроения, приборостроения, авиационного вооружения и др.
Помимо разработки и производства легких и тяжелых бомбардировщиков и разведчиков, коллектив, возглавляемый Сикорским, обеспечил русскую армию различными типами истребителей: многоместным двухмоторным сопровождения, одно- и двухместным одномоторным перехватчиком. В 1916 г. Сикорским был создан С-19 - один из первых в мире штурмовиков. Прорабатывалась также концепция использования тяжелых самолетов для десантных операций.
В целом можно утверждать, что во многом именно И.И. Сикорским были заложены основы отечественной авиационной промышленности, создан большой парк самолетов всех принятых тогда типов, проработаны концепции их применения. По уровню своего конструктивного совершенства самолеты Сикорского превосходили лучшие образцы зарубежных машин, а самолеты-гиганты "Русский витязь" и "Илья Муромец" и вовсе не имели себе равных. Работы И. И. Сикорского принесли заслуженную мировую славу молодому российскому самолетостроению, показав всему миру, что в некогда отсталой России происходит процесс формирования мощной промышленности, становление научно-технических кадров, способных выпускать передовую по тому времени технику. Это выводило Россию в разряд ведущих стран мира.
Уже то, что сделал И.И. Сикорский в России для России и всего мира, .ставит его на верхнюю ступеньку пьедестала почета сынов Отечества, и этими национальными достижениями нам можно и должно гордиться.
Перевернута первая яркая и славная страница жизни. Вторая начиналась на чужбине с тяжких испытаний, уготованных судьбой. Она проверяла конструктора на силу и прочность духа, на верность небу, человеческим ценностям - и не ошиблась. Талант, помноженный на невероятное трудолюбие, целеустремленность и упорство, дал прекрасные результаты: Сикорский стал одним из ведущих авиаконструкторов Америки. Его деятельность в США также отличалась большим разнообразием, но все работы объединяло одно: большинство самолетов имело гражданское, а не военное назначение. По свидетельству людей, близко знавших конструктора, он был исключительно миролюбивым человеком. Главной миссией авиации Сикорский считал облегчение жизни и деятельности людей.
Как и в России, у Сикорского теперь наиболее удачными получались тяжелые транспортно-пассажирские машины. Особую популярность имели летающие лодки и амфибии, которые успешно эксплуатировались в различных частях света и которым также принадлежал ряд мировых достижений по грузоподъемности, скорости, высоте и дальности полета. Идеи Сикорского, родившиеся в России, через двадцать лет были доведены до своего логического завершения, но, увы, на чужбине. Его пассажирские лайнеры первыми в мире соединили континенты.
Второй страницы жизни, как и первой, было бы достаточно для признания Сикорского величайшим авиаконструктором мира, но судьбе было угодно, и опять через испытания и трудности, открыть новую, третью страницу удивительной биографии этого незаурядного человека - он стал одним из главных создателей принципиально новой отрасли авиации - вертолетостроения. Несмотря на непонимание и скептицизм окружающих, ограниченные средства и скудность первоначальной технической базы, И.И. Сикорский построил первый работоспособный вертолет классической одновинтовой схемы. Эту выбранную им в конце 30-х годов схему имеют теперь более 90% построенных в мире вертолетов. Гениально предвидя преимущества впервые разработанной в России одновинтовой схемы, Игорь Иванович создал по ней вертолеты различного назначения всех весовых категорий и стал, несмотря на острую конкуренцию, ведущим зарубежным производителем тяжелой вертолетной техники. Как и в самолетостроении, у него на Западе не было равных в создании тяжелых машин.
В качестве пионера нового направления развития авиации в конце 30-х-начале 40-х годов И.И. Сикорский сформировал конструкторский коллектив, который разработал основы проектирования и постройки серийных вертолетов, решил ряд вопросов их аэродинамики, динамики, прочности и т.д., создал методику летных испытаний, доводки и применения винтокрылых аппаратов. Впервые в мире было налажено крупносерийное производство вертолетов. Эти машины с литерой "S" внесли свой посильный вклад в разгром гитлеровской Германии и милитаристской Японии. Успехи И.И. Сикорского стимулировали развитие вертолетостроения в других странах. С его лицензий началось производство этих машин в ведущих странах Западной Европы.
В дальнейшем, до самой смерти, Игорь Иванович оставался генератором оригинальных технических идей. На вертолетах его конструкции воплощены концепции вертолета-крана, вертолета-амфибии, вертолета-тральщика, осуществлены первые межконтинентальные перелеты, выполнены первые фигуры высшего пилотажа, установлены многочисленные мировые рекорды. На вертолетах с литерой "S" впервые внедрен ряд оригинальных конструктивных решений и усовершенствований.
Огромный вклад И.И. Сикорского в вертолетостроение признан во всем мире. Его по праву называют за рубежом "вертолетчиком номер один".
Теперь, проследив весь творческий путь Игоря Ивановича Сикорского, мы можем с уверенностью сказать, что он был величайшим авиаконструктором XX века, и имя его по праву золотыми буквами вписано в историю мировой авиации. Да не оскудеет такими талантами Россия!
[Содержание]
