Михаил Васильевич Ломоносов. Не будучи знакомым с записями Леонардо да Винчи (они были найдены в Миланской библиотеке манускриптов и опубликованы только в конце XVIII века), русский ученый предложил совершенно новую, вполне реальную схему винтокрылого аппарата (рис. 1). Причем не только предложил, но и сам же испытал ее на модели.

Интересно, что Михаил Васильевич специально не занимался конструированием летательных аппаратов, свою «аэродинамическую машинку», сведения о которой хранятся в архивах Академии наук, он придумал как бы попутно. Ученый в то время был поглощен изучением атмосферных явлений, и для того, чтобы поднимать в воздух саморегистрирующие анемометры (заметим, им же изобретенные) и воздушные термометры, ему понадобился летательный аппарат.

Рис. 1. Слева — проект аппарата вертикального взлета Леонардо да Винчи, 1475 г. Справа — аэродинамическая машинка М. Ломоносова, 1754 г.

4 февраля 1754 года на собрании Российской Академии наук Ломоносов выступил с сообщением об изобретенной им модели. Читаем запись в сохранившихся протоколах Академии наук: «Г-дин сов. и проф. Ломоносов собранию представил о машинке маленькой, которая бы вверх подымала термометры и другие малые инструменты метеорологические...»

К июлю 1754 года машинка была построена и опробована.

Документы свидетельствуют, что это была модель с двумя несущими четырехлопастными винтами, которые приводил в движение пружинный механизм довольно внушительного (разумеется, по модельным меркам) веса.

Но с лишним весом Михаил Васильевич справился весьма остроумно. Снова обратимся к записям того времени: «...машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвижными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, машина поднималась в высоту и потому обещала достижение желаемого действия...»

Ротор вертолета, как уже было сказано, состоял из двух винтов, расположенных на одной оси и вращающихся в противоположные стороны. Блестящий физик Ломоносов нашел простой и эффективный способ уравновешивания реактивной силы (Леонардо да Винчи, возможно, и не подозревал о ее существовании) несущего винта: второй винт компенсировал реактивный момент. Схема, предложенная нашим гениальным соотечественником, легла в основу всех проектируемых впоследствии двухвинтовых вертолетов.

К сожалению, исследования в области геликоптеростроения не были закончены Ломоносовым, но уже тогда, в середине XVIII века, неутомимый русский экспериментатор первым — не на бумаге и рисунках, а на практике — подтвердил возможность создания геликоптера. Но отсутствие легкой энергоемкой силовой установки тормозило дальнейшее развитие летательных аппаратов вертикального взлета.

Некоторый спад в этой области объяснялся еще и бурным интересом к полетам на воздушных шарах. Первые успешные полеты Монгольфье и Шарля вызвали массовое ликование — проблема завоевания человеком воздушного пространства, казалось, решена. Но уже скоро ликование сменилось разочарованием: легко оторвавшись от земли, аэростат становился игрушкой ветра, воздушных течений и вихрей. Попытки некоторых изобретателей сделать воздушный шар управляемым не всегда оканчивались успехом.

Но мечта о небе не давала человеку покоя...

Надежного авиационного двигателя еще не было. И тогда многие энтузиасты вертолетостроения стали строить летающие демонстрационные модели. В процессе работы над ними они отрабатывали наиболее рациональные аэродинамические схемы, изучали поведение моделей в воздухе. Идеи Ломоносова и его последователей снова взбудоражили умы изобретателей всего мира, в том числе и русских.

Успехи во многих областях науки и техники, использование электричества и других видов энергии благотворно повлияли и на развитие вертолетостроения.

И вот ведь что интересно: некоторые экспериментаторы вертолетостроения, начав с геликоптеров, заканчивали открытиями в других областях техники. Так было, например, с выпускником Московского военного училища Александром Николаевичем Лодыгиным.

Представляя в 1869 году на суд Главного инженерного управления проект аппарата геликоптерного типа с электродвигателем на борту, Лодыгин писал: «Если к какой-либо массе приложить работу архимедова винта и когда сила винта будет более тяжести массы, то масса двинется по направлению силы».

Конструктивно геликоптер русского инженера представлял собой длинный цилиндр, оканчивающийся в передней части конусом, а в задней — полушарием. Со стороны полушария на горизонтальной оси был установлен воздушный толкающий винт, который мог отклоняться вправо и влево и тем самым управлять движением аппарата. Второй винт Лодыгин расположил сверху, наклонив лопасти к корпусу электролета.

Проектируя свой геликоптер, Александр Николаевич Лодыгин предложил много оригинальных технических новинок, и, несомненно, испытания его электролета оставили бы заметный след в истории воздухоплавания. Но царское правительство отказало инженеру в средствах, поэтому электролет не был построен.

Молодой изобретатель не сник, его увлечение электричеством не сломила даже эта неудача. Получив отказ, он с головой ушел в работу над электрической лампочкой накаливания и в возрасте 23 лет получил патент на ее изобретение.

А вот современник Лодыгина Михаил Александрович Рыкачев, впоследствии академик и директор Главной физической обсерватории, в области вертолетостроения больше уделял внимания теоретическим исследованиям. Его работа «Первые опыты над подъемною силою винта, вращаемого в воздухе» позволила современникам и тем, кто строил геликоптеры позже, полнее понять законы аэродинамики воздушных винтов. Насколько серьезными были эти исследования, можно судить хотя бы по специальной установке, на которой будущий академик определял потребляемую мощность воздушных винтов и развиваемую ими силу тяги (рис. 2).

Рис. 2. Прибор М. Рыкачева для испытания моделей геликоптерных винтов, 1870—1871 гг.
Рис. 3. Геликоптер-самолет В. Коновалова, 1895 г.
Рис. 4. Вверху слева — проект геликоптера-мускулолета И. Быкова, 1897 г.
Рис. 5. Аэромобиль В. Татаринова, 1909—1910 гг.

Изобретение бензинового двигателя в конце XIX века заметно оживило работу в области авиации. Наряду с проектами аэропланов и геликоптеров появились необычные идеи комбинированных летательных аппаратов. Правда, из известных конструкций подобного типа представляет интерес разве что геликоптер-самолет (или, как позже его стали называть, автожир), спроектированный в 1895 году мастером сестрорецкого завода В. Н. Коноваловым (рис. 3).

Пытаясь упростить конструкцию, сделать постройку геликоптера дешевой и доступной, многие авиаторы XIX века наводняли патентные бюро всевозможными проектами геликоптеров-мускулолетов. Предлагались даже фантастические геликоптеры-велосипеды (рис. 4, проект И. Быкова). Но геликоптеры, использующие мускульную энергию человека, не получили дальнейшего развития...

Переломный момент в воздухоплавании — и в вертолетостроении в том числе — произошел на рубеже XX века.

Именно в эти неполные 15 лет (начало первой мировой войны заметно затормозило развитие авиационной техники) появились управляемые аэростаты Сантос-Дюмона, дирижабли Цеппелина. Первые полеты совершили братья Райт, Фармаи и Блерно. Совершенствовались дирижабли, аэропланы и двигатели, на которых они летали, продолжался и поиск новых схем геликоптеров.

Период постройки моделей и полуфантастических проектов геликоптеров канул в прошлое, наступила пора смелых, но технически обоснованных конструкций.

Однако по-прежнему вертолетостроителям не хватало легких и мощных авиационных моторов, прочных материалов и денег, чтобы купить все это.

А тут еще «грустная история с Татариновым», о которой один из номеров «Библиотеки воздухоплавания» писал, что она напоминает историю Блерно, но наоборот. (Французский летчик и конструктор Блерно совершил беспримерный по тем временам перелет через Ла-Манш, за что получил похвалу и поддержку у правителей Франции и Англии.)

Суть этой «грустной истории» вот в чем.

В 1909 году русский инженер В. В. Татаринов продемонстрировал специалистам Главного инженерного управления необычную модель аэромобиля (рис. 5). Модель действительно была хороша: легко взлетала, поднимала с места груз в 6,5 кг.

Пораженные полетом модели аэромобиля военные спецы неожиданно раскошелились и выделили изобретателю 50 тыс. рублей! Предоставили мастерскую-лабораторию и стали ждать, когда он построит полномерный образец аэромобиля...

А теперь оставим пока Татаринова в его сверхсекретной по тем временам лаборатории и вернемся назад — в пятидесятые годы XIX столетия. В это время, как вы, вероятно, помните, энтузиасты вертолетостроения активно строили модели геликоптеров, экспериментировали с ними. Многие пытались строить увеличенные копни и... терпели неудачу. В чем же дело? Почему хорошо зарекомендовавшая себя на испытаниях, но увеличенная до больших размеров модель вдруг напрочь теряла способность летать?

Уровень развития аэродинамики был еще не на высоте, и поэтому самоотверженные изобретатели никак не могли понять, что же происходит с их конструкциями.

Не разобрался в этом, судя по всему, и такой удачливый поначалу Татаринов. Как это ни прискорбно, но работа у него не пошла. Подгоняемый сроками и обязательствами Татаринов отказывается от первоначального проекта и втайне от заказчиков принимается за постройку геликоптера совершенно не проверенной, даже нелепой конструкции.

История закончилась печально: конструктора объявили авантюристом, а военных, предоставивших ему деньги и мастерскую, обвинили в разбазаривании государственных средств.

Хотел этого сам Татаринов или нет, но его неудачный конструкторский опыт болезненно отразился на дальнейших работах по геликоптерам. Военное ведомство, опасаясь снова попасть впросак, отвернулось от авиаторов-геликоптеростроителей.

Однако все это не помешало взойти на авианебосводе новой звезде мирового геликоптеростроения.

Вспоминая начало своего конструкторского пути, Борис Николаевич Юрьев, ставший в советское время академиком, говорил, что впервые о тогда еще загадочных и малоизученных вертикально взлетающих машинах он прочитал в романах Жюля Верна. Это и определило его, выпускника Московского кадетского корпуса, дальнейшую судьбу: с вертолетами связана большая часть конструкторской жизни выдающегося советского ученого-авиатора.

Продолжив образование в Московском высшем техническом училище, где блистал в то время выдающийся ученый-аэродинамик, профессор Н. Е. Жуковский, молодой студент Борис Юрьев с энтузиазмом включается в работу воздухоплавательного кружка и аэродинамической лаборатории. И вскоре вместе с сокурсником Г. X. Сабининым создает теорию воздушного винта, которой пользуются и поныне при проектировании вертолетов.

Период 1909—1912 годов самый плодотворный в творческой деятельности конструктора Юрьева. Слушая лекции Жуковского, изучая физику, механику и другие науки, он буквально впитывал знания, чтобы выплеснуть их разом в собственную конструкцию геликоптера. И в скором времени это произошло: молодой конструктор выносит на суд своего учителя и российской общественности небывалый проект винтокрылой машины (рис. 7) — геликоптер с несущим и рулевыми винтами. (По этой так называемой одновинтовой схеме и в настоящее время строится более 90% всех вертолетов.)

Рис. 6. Автомат перекоса Б. Юрьева.
Рис. 7, 8, 9. Проекты геликоптеров Б. Юрьева 1909—1914 гг.
Рис. 10. Проект геликоптера Б. Юрьева, удостоенный золотой медали международной выставки, 1912 г.

Много технических новинок применил Борис Николаевич Юрьев при проектировании геликоптера. Так, например, за ним закреплен приоритет на изобретение автомата перекоса (рис. 6), благодаря которому вертолет стал легкоуправляемым (сегодня без этого механизма не обходится практически ни одна винтокрылая машина).

Идея оригинального механизма чрезвычайно проста: благодаря автомату перекоса летчик получил возможность в полете изменять плоскость вращения несущего винта, а значит, и направление его тяги.

В дореволюционное время Борис Николаевич Юрьев вместе с друзьями-сподвижниками спроектировал несколько одновинтовых геликоптеров (рис. 8, 9), но только к весне 1912 года один из них был построен в металле (рис. 10). Этот геликоптер экспонировался на 2-й Международной выставке воздухоплавания в Москве, за него молодой конструктор Б. Н. Юрьев был удостоен золотой медали — «за прекрасную теоретическую разработку проекта геликоптера и его конструктивное осуществление».

В трудное время начиналась творческая деятельность авиатора Юрьева и его товарищей. Техническая отсталость, косность правительственных чиновников, отсутствие дефицитных материалов (даже подшипники приходилось выписывать из-за границы) — все это заметно тормозило развитие авиастроения в царской России.

После революции, несмотря на тяжелое экономическое положение и разруху, вызванную гражданской войной, молодое Советское правительство большое внимание уделяет развитию Красного воздушного флота, в том числе и геликоптеростроению.

Уже в 1918 году в Москве организуется Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), руководство которым поручают профессору Н. Е. Жуковскому. А Бориса Николаевича Юрьева назначают в этом институте начальником отдела особых конструкций.

Молодые инженеры с энтузиазмом берутся за дело: геликоптеростроение принимает новый оборот — экспериментальное проектирование уступает место строительству опытных и серийных машин. Но это — отдельный разговор.

Автор В. Федоров
Рисунки В. Григорьева