Первый вертолёт Сикорского

Мария Стефановна Сикорская рассказала однажды маленькому Игорю о Леонардо да Винчи и о его изобретении — летательной машине, поднимающейся в воздух без разбега. Рассказ запал в детскую память впечатлительного мальчика, который задумался о полётах. В книгах Жюля Верна мальчик вычитал описание геликоптера и сделал модель на резиновом моторе, которая даже смогла подняться в воздух!

Игорь Сикорский хорошо учился в Киевской гимназии, его манили приключения и дальние странствия. Под влиянием старшего брата в 1903 г. стал кадетом Морского корпуса в Санкт-Петербурге, а в свободное время всегда что-то конструировал и мастерил. Интересы любознательного юноши еще не определились, но явственно ощущалась тяга к технике.

По мере того как Игорь втягивался в кадетский быт, он стал понимать, что военная служба не для него. Как-то на глаза ему попалось несколько газетных заметок о полетах братьев Райт, и опять он начал мечтать о воздухоплавании. Игорь хотел стать инженером, создавать летающие машины. В 1906 г., окончив общий курс, он решил оставить кадетский корпус и уехал во Францию, где поступил в техническую школу Дювиньо де Ланно, а спустя полгода вернулся домой и осенью 1907 г. поступил в Киевский политехнический институт.

Во время поездки с отцом в Германию в 1908 году, Игорь много читал о впечатляющих полетах графа Цеппелина на своем дирижабле, увидел подробное описание одного из полетов братьев Райти почувствовал, что авиация — это дело его жизни. Он решил заняться созданием аппарата, который мог бы взлетать и садиться без разбега, висеть неподвижно в воздухе и перемещаться в любом выбранном направлении, т.е. делать то, что не под силу аэроплану. Идея настолько увлекла молодого конструктора, что он, не откладывая дела в долгий ящик, решил прямо в гостинице начать строить модель вертолета.

За основу летательного аппарата была выбрана соосная схема с вращением винтов в противоположных направлениях. Игорь начал делать наброски и пытался рассчитать подъемную силу винтов. Поскольку достаточной информации по этому вопросу найти не удалось, Игорь решил получить необходимые данные экспериментально. В ближайшей лавке были приобретены планки для оконных переплетов и другие необходимые материалы. Из тонких деревянных планок изготовлен винт чуть более метра в диаметре, закреплен на деревянном валу и все это устройство установил на некоторое подобие весов, которые должны были измерять силу тяги винта. Энергия для раскрутки винта измерялась грузом, привязанным к бечевке, другой конец которой тянулся через блок и наматывался на вал несущего винта. Примитивное устройство тем не менее дало какие-то исходные для расчетов данные, которые позволили сделать вывод о возможности постройки вертолета с существовавшими в то время двигателями. Это открытие окрылило молодого исследователя.

Работа продолжилась в домашней мастерской, но для постройки опытного вертолета нужны были средства. Игорь и собрал семейный совет и рассказал о своих трудностях и попросил материальной помощи, заявив, что для продолжения своей работы ему нужно поехать в Париж, набраться знаний и опыта, купить двигатель и другие материалы. После долгих раздумий глава семьи согласился.

В январе 1909 г. под добрые напутствия отца, сестер и скептические взгляды родственников, которые предсказывали нескучную жизнь молодому человеку в Париже, Игорь покинул Киев. Вначале он полагал, что это будет недолгая поездка, но по приезду понял, что было бы полезно познакомиться с летательными аппаратами подробнее,  и, кроме того, не ошибиться в выборе подходящего мотора.

Игорь подолгу наблюдал за полетами на аэродромах Исси-ле-Мули-но и Жювиси. Успешно летали в основном аэропланы братьев Райт, Фармана и Блерио.

Одной из самых сложных задач был правильный выбор двигателя для покупки. Посетив несколько заводов и мастерских, был выбран трёхцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением «Анзани» мощностью 25 лошадиных сил. Он прост, легок и относительно надежен, легко запускался и был несложен в эксплуатации.

Были также изготовлены по эскизам и чертежам некоторые детали для будущего винтокрыла — соосные валы и другие элементы трансмиссии.

Через три месяца, 1 мая 1909 г. Игорь вернулся в Киев, привезя с собой несколько книг по авиации, полезные записи и много идей. Он теперь кое-что знал об аэропланах, но по-прежнему почти ничего — о вертолетах.

В саду у Сикорских стоял небольшой дом, ставший первым авиационным заводом. Рабочий день был от зари до зари, и в июле 1909 г. постройка первого вертолёта по большому счету была завершена.

Конструкция представляла собой необычное сооружение. Основа аппарата — прямоугольная, расчаленная рояльной проволокой деревянная клетка. Прямо на полу с одного края был установлен двигатель «Анзани», с другого — располагалось место пилота. Шасси отсутствовало. Мотор с помощью ременной передачи и трех конических шестерен передавал крутящий момент на соосные несущие винты. Валы размещены вертикально один в другом, на подшипниках. В верхней точке каждого вала крепился двухлопастный несущий винт — верхний диаметром 4,6 м и нижний — 5 м, которые вращались в противоположных направлениях с частотой вращения 160 об/мин. Лопасти изготовлены из стальных труб, обтянуты полотном и расчалены рояльной проволокой через кольца к валам. Кольца стояли сверху и снизу каждого винта. Сдвигая кольца вдоль вала, можно было подбирать общий шаг несущих винтов.

По замыслу автора, продольно-поперечное управление и поступательное движение этой конструкции можно было осуществлять с помощью управляющих поверхностей, расположенных в потоке воздуха, отбрасываемого несущими винтами. Это приспособление на вертолет пока не устанавливалось. Перед конструктором стояли скромные задачи — проверить работу всех механизмов и оценить величину подъемной силы.

Игорь Сикорский встал на противоположном от двигателя крае рамы, запустил двигатель и стал потихоньку прибавлять обороты, но винты не крутились. Крутящий момент не передавался. После устранения этой неприятности винты стали вращаться, но возникла сильная вибрация. Пришлось балансировать лопасти. Режим вращения стал более мягким, но при увеличении оборотов снова возник резонанс. Опытным путем было установлено, что резонансная частота соответствует 120 об/мин. Так Сикорский впервые встретился с характерной для вертолетов проблемой отстройки резонансов и уменьшения вибраций.

Дефект конструктор устранил забиванием деревяшки во внутренний вал до тех пор, пока резонансная частота не увеличилась до 175 об/мин — это было выше значений максимальных оборотов. Теперь можно было выводить двигатель на полную мощность. Игорь встал в центре, где поток от винтов мало ощущался, и плавно дал полный газ, но машина вдруг стала опрокидываться. Пришлось сбросить газ и прыгнуть на поднявшуюся часть фермы. Вертолёт медленно опустился.  После равномерного распределения веса по площадке предпринята новая попытка. Двигатель ревет на полной мощности, но вертолет не поднимается, а только вращается на земле. С этими «танцами» тоже можно было бороться, дифференциально изменяя общий шаг винтов. Устранив все недостатки, конструктор теперь чувствовал, что при полной даче газа винты принимают на себя большую часть веса машины, но оторвать ее от земли не могут.

Выводы были неутешительны: эта конструкция с человеком на борту подняться в воздух не сможет. Кроме того, управлять машиной с помощью поверхностей в воздушном потоке от винтов весьма затруднительно. Необходимо было разработать достаточно эффективное управление.

Было решено изменить программу испытаний. Конструктор изготовил специальные весы, которые позволяли замерять подъемную силу вертолета. Выяснилось, что тяга соответстует примерно 160 кг, а это на 40 кг меньше веса пустой машины. Нужен был более мощный двигатель, требовалось улчшения аэродинамической схемы винтов.

Первый вертолет получился неудачным, но опыты дали большой объем ценной информации.

Работа Сикорского над вертолетом не осталась незамеченной. Журнал «Всемирное техническое обозрение» так описывает ее: «Студент Политехнического Киевского института И. И. Сикорский изобрел аппарат, состоящий из клетки, в которой расположен мотор, его принадлежности, передачи и место для пилота. Из клетки выходят 2 вертикальных вала с концентрическими осями, на которых расположены 2 больших, особой конструкции винта. Винты эти двигаются в 10 раз медленнее мотора, т.е. делают около 160 оборотов в минуту. Этими винтами изобретатель и надеется достигнуть подъема аппарата. Подъем произойдет тогда, когда тяга винтов сделается больше, чем вес всего аппарата. До настоящего времени тяга винтов достигала лишь 91/2 пудов, в то время как вес самого аппарата 12 1/2 пудов. Таким образом, аппарат этот пока не может еще подняться.

В будущем г. Сикорский надеется сделать вес геликоптера меньшим 10 пудов, а крылья несколько увеличить, усовершенствовать и довести их подъемную силу до 14 — 15 пудов. Тогда он будет при условиях, достаточных для подъема, и притом со значительным преимуществом перед другими системами: его геликоптер сможет подыматься без разбега и парить в воздухе на одном месте без горизонтальной скорости».

Игорь решил не торопиться с постройкой второй, более совершенной модели, съездить в Париждля ознакомления с новинками авиации. Ему довелось увидеть уже не подлёты аэропланов, а полет графа Деламбеpa, который 18 октября 1909 г. взлетел на аппарате братьев Райт с аэродрома Жювиси, проплыл над городом на высоте 400 м, облетел вокруг Эйфелевой башни и благополучно вернулся к месту старта.

Это событие произвело на всех огромное впечатление, и хотя Сикорский по-прежнему вынашивал планы постройки вертолёта, он стал задумываться о создании аэроплана собственной конструкции.