Истоки идеи и первые проекты
Идея создания летательного аппарата с вертикальным взлетом зародилась еще в эпоху Возрождения. Среди рукописей гениального итальянского ученого и изобретателя Леонардо да Винчи был обнаружен чертеж устройства, которое сегодня мы назвали бы вертолетом. Он предложил концепцию «геликоптера» — аппарата, поднимающегося в воздух благодаря вращению винта с вертикальной осью. Само слово «геликоптер» происходит от греческих слов, означающих «винт» и «крыло». Однако Леонардо не учел фундаментальную физическую проблему — реактивный момент, из-за которого корпус аппарата стал бы вращаться в сторону, противоположную вращению винта.
Прорывные решения и развитие концепции
Первый в истории проект, в котором была предложена компенсация реактивного момента, создал великий русский ученый Михаил Ломоносов. В 1754 году он представил Академии наук модель «аэродинамической машинки» с двумя соосными винтами, вращавшимися в противоположные стороны и приводимыми в действие пружиной. Эта модель успешно взлетала, будучи подвешенной на шнуре, что доказало жизнеспособность идеи.
Дальнейший вклад в теорию винтокрылых аппаратов внесли французские исследователи Понтон д'Амеркур и Габриэль де Ландель в середине XIX века.
Становление классической схемы
Решающий шаг в создании практического вертолета сделал русский инженер Борис Юрьев. В 1912 году, развивая работы своего учителя Николая Жуковского, он разработал классическую одновинтовую схему с рулевым (хвостовым) винтом для компенсации реактивного момента. В 1930 году по этой схеме был построен первый экспериментальный советский вертолет. Позже, в 1941 году, Юрьев совместно с Иваном Братухиным создал двухвинтовой вертолет «Омега», продемонстрированный на воздушном параде в 1946 году.
Устройство и основные схемы современных вертолетов
Большинство вертолетов лишено традиционных крыльев — их роль выполняет большой несущий винт. Для противодействия вращающему моменту на хвостовой балке устанавливается рулевой винт меньшего размера. Эта классическая схема, предложенная Юрьевым, легла в основу знаменитых машин ОКБ Михаила Миля: Ми-1, Ми-6, Ми-26 и других.
Конструктор Николай Камов пошел другим путем. Вертолеты его бюро (например, серии «Ка») используют соосную схему: два несущих винта, расположенных один над другим, вращаются в противоположные стороны, что автоматически устраняет реактивный момент без необходимости в хвостовом винте. Интересно, что именно Николай Камов ввел в русский язык слово «вертолет».
Существуют и другие компоновки. Например, тяжелые транспортные вертолеты зарубежного производства (типа CH-47 Chinook) часто строят по продольной схеме с двумя винтами, расположенными спереди и сзади фюзеляжа. А в уникальном советском тяжеловесе Ми-12 (В-12) два огромных несущих винта были размещены на боковых фермах по бокам фюзеляжа.
Уникальные возможности и ключевые механизмы
Независимо от схемы, все вертолеты обладают уникальными летными качествами: способностью вертикально взлетать и садиться, неподвижно висеть в воздухе, лететь в любом направлении — вперед, назад, вбок. Эту маневренность обеспечивает изобретенный Борисом Юрьевым автомат перекоса — сложное устройство, управляющее углом атаки лопастей несущего винта во время их вращения.
Вертолет также обладает высокой безопасностью: даже при отказе двигателя он может совершить аварийную посадку за счет авторотации. Набегающий поток воздуха раскручивает винт, который начинает работать как парашют, существенно замедляя падение.
Помимо традиционных вертолетов с механическим приводом винта, существуют модели с реактивными двигателями или соплами на концах лопастей.
Технические характеристики и сфера применения
Современные вертолеты достигают скорости 350 км/ч (а с дополнительными двигателями — до 510 км/ч) и могут поднимать грузы массой свыше 40 тонн.
Благодаря своей уникальной мобильности вертолеты нашли широчайшее применение. Они доставляют людей и грузы в самые труднодоступные районы, где нет дорог и аэродромов. С их помощью оказывают экстренную медицинскую помощь, тушат лесные пожары, ведут строительно-монтажные работы (установка опор ЛЭП, монтаж конструкций), осуществляют охрану государственных границ и выполняют множество других жизненно важных задач.