Вертолёт, 2008 №01

И С Т О Р И Я

Автожиру Сиервы — 85 лет

Автожир C-4

В январе 1923 года впервые поднялся в воздух летательный аппарат, названный его создателем Хуаном де ла Сиервой автожиром. Будущий изобретатель родился 21 сентября 1895 года в испанском городе Мурсия, образование получил в Высшей школе дорожных инженеров в Мадриде. Будучи студентом, по трудам Ф. Ланчестера и Н.Е. Жуковского Сиерва самостоятельно изучал теоретическую аэродинамику. Интерес к авиации привел молодого инженера на конкурс боевых самолетов: он представил на него бомбардировщик-биплан с тремя двигателями и оригинальным профилем крыла. Самолет был испытан в мае 1919 года, но при посадке потерпел аварию. Неудача заставила Сиерву заняться поисками нового решения, позволяющего получить более устойчивый и безопасный винтокрылый летательный аппарат. Основное направление поиска — исключить опасность потери скорости в полете. Для этого Сиерва решил отказаться от принципа получения подъемной силы фиксированным крылом самолета.

Сначала он обратился к орнитоптеру и геликоптеру. Принципы их полета были известны еще с древности, но на практике никто так и не смог построить нормально летающий аппарат, хотя попытки были. На орнитоптере — летательной машине тяжелее воздуха, получающей подъемную силу за счет машущих крыльев, подняться в небо никому не удалось. Идея же геликоптера, основанная на получении подъемной силы за счет вращения винта, приводимого в движение двигателем, оказалась более реальной.

В начале 20-х годов 20 века многие развивали эту идею, но до летающей винтокрылой машины было еще далеко. Первый геликоптер, который поднялся в воздух с человеком на борту, был построен братьями Бреге. Однако подъем был условным: четыре человека с шестами обеспечивали устойчивость машины. Первый же «свободный» подъем осуществил Поль Корню, который 13 ноября того же 1907 года поднялся на своей машине на несколько метров без какой-либо поддержки с земли. После Первой мировой войны работы! в области геликоптеростроения велись почти во всех промышленно развитых странах. Однако эти летательные аппараты поднимались на высоту всего лишь нескольких метров и совершали полеты на незначительные расстояния. Причинами медленного улучшения летных характеристик геликоптеров были сильные вибрации, плохая управляемость и устойчивость, невозможность планирования при остановке двигателя.

Проанализировав уже накопленный опыт создания винтокрылых аппаратов, Сиерва пришел к выводу, что проблему безопасности в значительной степени можно решить, если удастся создать систему крыльев, которые двигались бы относительно аппарата (были с ним конструктивно связаны) и, более того, поддерживали бы это относительное движение без двигателя. По утверждению некоторых биографов испанского конструктора, Хуан де ла Сиерва в своих предположениях отталкивался от детской игрушки — так называемой «китайской вертушки». Наблюдая плавные снижения вертушки, он пришел к выводу, что существуют режимы, на которых винт может самовращаться (авторотировать). На практике же проблема состояла в том, чтобы результирующая подъемной силы каждого крыла задуманной системы одновременно побуждала бы его к движению относительно аппарата. Сиерва изучил различные варианты и остановил свой выбор на системе крыльев, которые вращаются вокруг почти вертикальной оси. Он назвал ее ротором. Ротор был предназначен для выполнения тех же функций, что и несущий винт вертолета, но в отличие от последнего не приводился в движение двигателем: он свободно вращался под действием набегающего потока воздуха — авторотировал.

Для поддержания авторотации необходимо, чтобы набегающий поток подходил к диску с некоторой составляющей, направленной кверху, то есть диск всегда должен иметь положительный угол атаки по отношению к набегающему потоку. Для поступательного движения аппарат должен иметь двигатель с тянущим (или толкающим) винтом, как у обычного самолета. В набегающем потоке ротор способен поддерживать режим авторотации на углах атаки до 90°, то есть при вертикальном снижении аппарата. Эффект авторотации конструктор открыл, когда ему было 25 лет. Он сразу же его запатентовал и приложил максимум усилий, чтобы использовать этот эффект на практике. Поначалу Сиерва назвал систему самовращающихся крыльев «аутохироптеро» («ауто» — само, «хиро» — вращение), потом сократил это слово до «аутохиро». К нам же слово «автожир» пришло из французского — autogire.