Летательные аппараты нетрадиционных схем - [42]

Автожиры появились после многолетних безуспешных экспериментов с вертолетами. Новый тип летательного аппарата имел только одно сходство с вертолетом — несущий винт. Однако усовершенствования несущего винта, внесенные испанским инженером Хуаном де Сьервой, были использованы в дальнейшем проектировщиками вертолетов и принесли им успех.

Сьерва полагал, что для обеспечения безопасности полета необходим бесштопорный летательный аппарат. Обычный самолет с неподвижным крылом не мог обеспечить выполнение этого требования, поэтому он приступил к исследованиям. Сьерва обнаружил, что несущий винт вращается под действием направленной вниз силы тяжести и набегающего снизу (причем не обязательно под углом 90°, как на мельницах, а под сравнительно небольшим углом, соответствующим углу атаки обычного крыла самолета) потока воздуха.

После этого он установил в вертикальном положении на обычном самолете четырехлопастный винт. Этот летательный аппарат не требовал для взлета крыла, однако для управления по крену ему были нужны элероны, которые он разместил на рудиментарном крыле (рис. 5.21). Сьерва назвал свой летательный аппарат «Автожир» С-1.

Рис. 5.21.Первый удачный автожир Сьервы С-4 после успешного полета в Испании 9 января 1923 г.

Несущий винт приходилось раскручивать перед взлетом вручную или посредством троса, намотанного на вал винта и разматываемого при помощи тележки или наземного техника. После раскрутки несущий винт выводился на нужную частоту вращения в процессе пробежки по земле с достаточно большой скоростью. С-1 был оборудован жесткими лопастями по типу лопастей предыдущих вертолетов, и именно поэтому они не работали. В отсутствие поступательной скорости все лопасти несущего винта движутся примерно с одинаковой скоростью относительно воздушной массы и поэтому создают одинаковую подъемную силу по всей окружности диска винта. При наличии поступательной скорости эта скорость суммируется со скоростью надвигающейся лопасти и вычитается из скорости отступающей лопасти. Это создает неуравновешенную силу на противоположных сторонах диска винта, которая перевернула «Автожир» еще до взлета. Тот же эффект возникал и на моделях С-2 и С-3, и вначале казалось, что аппарату «Автожир» предстоит присоединиться к длинному ряду неудачных проектов вертолетов.

Однако Сьерва нашел решение проблемы путем использования втулки, которая обеспечивала несущему винту три степени свободы. Важным элементом конструкции оказался автомат перекоса, который позволял наступающей лопасти перемещаться под меньшим углом атаки относительно воздушного потока, вследствие чего создавалась меньшая подъемная сила, тогда как отступающая лопасть располагалась под большим углом и создавала большую подъемную силу при меньшей воздушной скорости. Такое изменение величины подъемной силы в процессе циклического изменения шага винта позволяло получать одинаковую силу на обоих сторонах лопасти независимо от изменения скорости потока. Первый полет модели С-4, для которой был использован планер довоенного французского моноплана Депердюссэна с ротативным двигателем Лерона мощностью 110 л. с. (81 кВт), состоялся 9 января 1923 г.

При этом несущий винт выполнил свое назначение, обеспечив более быстрый взлет и крутой угол набора высоты по сравнению с самолетом обычной схемы. Однако «Автожир» с ротативным двигателем не мог успешно летать на малой скорости. Двигатель этого типа имеет два диапазона — холостого хода и полного газа - и может быть задросселирован (и то только непродолжительно) путем отключения зажигания нескольких цилиндров. Дело пошло быстрее после того, как Сьерва построил новый аппарат и установил на нем обычные двигатели.

Дальнейший прогресс был стремительным, в особенности после того, как Сьерва объединился с Гарольдом Питкерном и образовал в 1928 г. в США фирму «Питкерн-Сьерва автожир компани». Питкерн решил проблему запуска несущего винта, разработав приводной редуктор от основного двигателя, который раскручивал винт до заданной скорости и затем отключался (рис. 5.22).

Рис. 5.22.Американский автожир «Питкерн» РСА 2, использовавшийся корпусом морской пехоты под обозначением ХОР-1. Отметим приводной вал, выходящий из задней части двигателя, который служил для предварительной раскрутки ротора перед взлетом

Эта фирма выпустила трехлопастной РСА-2 с двигателем «Райт Уэрлвинд» мощностью 300 л. с. (221 кВт). Автожиры строились по лицензии Сьервы также двумя другими американскими фирмами — «Булл» и «Келлетт», из которых в серийное производство поступили несколько моделей фирмы «Келлетт», а фирма «Булл», прекратившая свое существование в 1932 г. в связи с экономическим кризисом, успела построить только один экспериментальный образец.

Для разворота по крену модель РСА-2 была оборудована элеронами, аналогичными самолетным, которые создавали горизонтальную составляющую вектора подъемной силы. Автожир был снабжен, подобно другим американским автожирам этого времени, небольшим крылом обычной конструкции для установки элеронов и создания небольшой дополнительной подъемной силы при горизонтальном полете.