Google+
КОСМИЧЕСКИЕ ИДЕИ Сбывшийся киберпанк Журналисты Симбионты
Версия для печатиМашина времени: Арсенал. Автожиры
Кратко о статье: Автожир — экзотическая летающая машина, удивительно простая в управлении, безопасная и экономичная. Но пока она куда чаще встречается в фантастических произведениях, чем в реальном небе. Почему?

Вертолёт, да не тот

АВТОЖИРЫ: ПРОШЛОЕ И НАСТОЯЩЕЕ

Автожир — экзотическая летающая машина. Внешне автожир почти неотличим от вертолёта, также способен взлетать и садиться вертикально, однако значительно проще по устройству, экономичен, как лёгкий аэроплан, а в управлении не сложнее автомобиля. Но часто ли у вас над головой пролетает это чудо инженерной мысли? Небо по-прежнему заполоняют ревущие прожорливые авиалайнеры и рокочущие вертолёты. Автожир проще встретить в фантастических произведениях. Почему же так получилось?

СДЕЛАНО В ИСПАНИИ

Изобретателя автожира, испанца Хуана де ла Сиерву, вопросы экономичности и простоты управления беспокоили мало. Не думал он первое время и о преимуществах вертикальной посадки. Инженера заботила лишь безопасность полётов. Авиамоторы начала 1920-х годов не отличались надёжностью. Если двигатель отказывал в небе, катастрофа становилась почти неизбежной. Самолёт терял скорость и, когда подъёмная сила крыла становилась меньше веса аэроплана, срывался в штопор. Проблему, по мнению конструктора, мог решить несущий винт, позволяющий аппарату в случае аварии плавно опуститься на авторотации.

Построив в 1923 году первый летающий (правда, со скоростью всего 72 км/ч) автожир Cierva C.4, инженер перебрался в Англию и уже в цехах фирмы Avro два года спустя создал куда более совершенный аппарат Cierva C.8, способный преодолеть дистанцию в 400 километров на скорости до 160 км/ч. Машиной даже заинтересовались военные.

Лётные данные «восьмого» для середины 1920-х всё ещё оставались низкими. Но испытания уже показали, что автожир отличается не только безопасностью эксплуатации. Посадочная скорость аппарата оказалась удивительно низкой — коснувшись колёсами земли, он останавливался уже через 15 метров. Взлетал ротоплан, правда, с таким же разбегом, как самолёт, но предварительная раскрутка несущего винта (для этого команда аэродромных техников вытягивала намотанную на вал бечеву) позволяла машине довольствоваться очень короткой взлётной полосой.

Как известно, при пилотировании самолёта самое сложное — взлёт и посадка. Автожир осуществляет эти операции фактически без участия человека. (На фотографии итальянский ротоплан VPM M-16)

Недостатком ранних автожиров была практически полная неуправляемость во время посадки, ведь при малой воздушной скорости «самолётные» аэродинамические рули не действовали. Несмотря на крошечный пробег, для безопасного приземления первым ротопланам требовалась не полоса, а поле. В случае же спуска на авторотации аппарат беспорядочно дрейфовал по ветру и запросто мог оказаться на чьей-нибудь крыше.

Проблема «прицельной» посадки была решена лишь в 1932 году, когда появился гирокоптер Cierva C.30, чья конструкция включала механизм наклона ротора, а также позволяла осуществлять предварительную раскрутку несущего винта двигателем, а не бечевой. Устройство автожира существенно усложнилось, зато машина получила возможность при достаточно сильном ветре зависать в воздухе, разворачиваясь на месте, и приземляться с большой точностью; вполне реально было сесть даже на палубу движущегося судна!

ГЛОССАРИЙ
  • Автожир может также именоваться гиропланом, гирокоптером или ротопланом. Ротопланер — безмоторный автожир.

  • Ротор (или несущий винт) — обычный у вертолётов и автожиров пропеллер с вертикальной осью. Пропеллер с горизонтальной осью может именоваться тянущим (если расположен спереди фюзеляжа) или толкающим (если расположен сзади).

  • Авторотация — эффект, возникающий при снижении вертолёта или автожира с неработающим двигателем. Набегающий снизу поток воздуха раскручивает несущий винт, создавая подъёмную силу. В результате этого падение лёгких (массой не более двух тонн) машин замедляется до безопасной скорости.

  • Аэродинамические рули — небольшие отклоняемые плоскости на крыльях и хвосте летательного аппарата, позволяющие кренить и разворачивать машину за счёт давления набегающего потока воздуха.

  • Автомат перекоса — изобретённое Борисом Юрьевым в 1911 году устройство, меняющее угол атаки лопасти несущего винта (наклон относительно плоскости вращения) в зависимости от положения лопасти (справа, слева, спереди, сзади от пилота). Перекос позволяет изменять наклон и крен винтокрылых машин и управлять ими, направляя векторы тяги тянущих и несущих винтов.

  • Винт с переменным шагом — пропеллер, в котором наклон лопастей можно менять так, чтобы они «ввинчивались» в воздух более или менее круто. В конструкции летательного аппарата это устройство выполняет те же функции, что и автомобильная коробка передач.

  • Мотодельтаплан — сверхлёгкий летательный аппарат с гибким складным крылом. Обычно имеет одно- или двухместную открытую кабину и толкающий винт.

  • Мотопараплан (паралёт, аэрошют) — сверхлёгкий одноместный летательный аппарат с мягким крылом, надуваемым набегающим потоком воздуха. Может иметь ранцевый двигатель.

ПО ВСЕМУ СВЕТУ

При взлётном весе 820 килограмм ротоплан C.30 мог принять на борт, помимо пилота, одного пассажира (без багажа), взлетал с разбегом 100 метров, развивал скорость 177 км/ч и мог оставаться в воздухе на протяжении четырёх часов. Способность же машины к посадке с ничтожным пробегом (несмотря на улучшение управляемости, вертикальный спуск на авторотации продолжал оставаться для автожира «нештатным» приёмом, применяемым в крайних случаях) в то время представлялась исключительным достоинством. Как следствие, лицензии на производство автожиров Сиервы приобрели Германия, Дания, Франция, СССР и США. Всего было построено около полутора сотен С.30.

В нескольких странах развернулись работы над созданием собственных ротопланов. В США на базе C.30 был сконструирован Kellett K-2 — тяжёлый (свыше тонны), обладающий скоростью не более 110 км/ч и дальностью полёта 250 километров, но очень манёвренный аппарат. Для разбега «Келлетту» требовалось всего 30 метров, а с палубы корабля, идущего против ветра, он взлетал вертикально. Один автожир этого типа долгое время использовался в Америке для доставки почты. Для него впервые в истории была оборудована взлётная площадка на крыше здания — Филадельфийского почтамта. Позже, взяв за основу именно конструкцию K-2, а не оригинального С.30, японцы создали боевой ротоплан Kayaba Ka-1.

В Советском Союзе разработка отечественного гирокоптера началась ещё в 1929 году. О машине Сиервы в то время было известно лишь из газетных публикаций, поэтому авиаконструкторы Камов (в 1950-х прославившийся как создатель вертолётов) и Скржинский двинулись к успеху своим, особым путём. Аппараты КаСкр-1 и появившийся чуть позже серийный ЦАГИ А-4 отличались наличием полноценного самолётного крыла и двигателем повышенной мощности — 300 «лошадей» против 140 на C.30.

Самыми горячими почитателями C.30 оказались шведы, применявшие автожиры для спасательных операций в горах и на море. Уже после войны Швеция скупила все оставшиеся исправные аппараты и активно использовала их вплоть до 1950-х годов

Без иностранной помощи обойтись не удалось, но и после изучения приобретённого в Британии автожира советские конструкторы не отказались от крыла. Созданный в 1934 году А-7 сохранил его, получив заимствованные у С.30 механизмы раскрутки и наклона ротора. Мощный, 480-сильный мотор позволял советскому гирокоптеру разгоняться до рекордных для машин этого класса 212 км/ч.

Ротоплан А-7 производился для нужд сельского хозяйства и хорошо зарекомендовал себя в борьбе с вредителями полей — способность летать со скоростью 40-50 км/ч и минимальный радиус разворота способствовали эффективному распылению ядохимикатов. Но поскольку в СССР понятие «вредитель» трактовалось очень широко, двухместная машина на всякий случай оснащалась тремя пулемётами, направляющими для шести реактивных снарядов и подвесами для четырёх 100-килограммовых бомб. Мало ли, вдруг у вредителей противогазы?

Японцы хотели купить в Германии лицензию на производство Fi.156, намереваясь использовать этот самолёт как учебный. Но испытания показали непригодность Storch в этой роли. Машина оказалась слишком простой в управлении — курсанты на ней ничему бы не научились

В 1936 году на смену А-7 должен был прийти автожир А-12, уже бескрылый и целиком позаимствовавший фюзеляж вместе с 700-сильным двигателем у истребителя И-15, считавшегося на тот момент лучшим в мире. Но манёвренность у нового ротоплана оказалась существенно хуже, чем у А-7. Скорость же — 245 км/ч — по меркам авиации всё равно не выдерживала критики. К концу 1930-х годов производство автожиров в СССР вообще прекратилось.

НА ФРОНТЕ

К 1939 году C.30 устарел. Британские ВВС ещё располагали тремя исправными автожирами, а после начала боевых действий конфисковали у частных владельцев восемь и привели в рабочее состояние ещё пять ранее списанных машин. Но использовать гирокоптеры как планировалось — для разведки — оказалось невозможно. Грузоподъёмность не позволяла принять на борт наблюдателя и радиостанцию одновременно. В других странах это поняли раньше и тогда же сняли «Сиервы» с вооружения.

Немцы пытались повысить характеристики гирокоптера, заменив английский 140-сильный двигатель на свой 240-сильный «Аргус». Несколько модифицированных таким образом аппаратов, предлагавшихся люфтваффе в качестве учебных, разведывательных и лёгких связных, получили обозначение Fw.186. Но совместные испытания автожира с лёгким самолётом Fi.156 Storch («Аист»), оборудованным точно таким же двигателем, закончились сокрушительным поражением ротопланов. «Аист» не просто лучше летал — взлетал и садился он тоже лучше! При таком же, как и у Fw.186, пробеге — 18 метров — «Аист» обходился вдвое более короткой полосой для разбега: ему хватало всего 50 метров.

Kayaba Ka-1. Взлётный вес — 1170 кг, мощность двигателя — 240 л/с, скорость — 165 км/ч, дальность полёта — 280 км

Хуан де ла Сиерва тем временем не почивал на лаврах. Во второй половине 1930-х он работал над радикальным улучшением своего изобретения. Появившийся в 1940 году Cierva C.40 был уже «почти вертолётом»: применив винт переменного шага, конструктор решил проблему вертикального взлёта, даже не повышая мощность двигателя! На стартовой площадке гирокоптер сначала на предельном газу раскручивал ротор, ориентировав лопасти строго в плоскости вращения (подъёмная сила в таких условиях не возникала). Затем винт сразу переключался на максимальный угол атаки, накопившаяся кинетическая энергия ротора трансформировалась в вертикальный импульс, и аппарат «подскакивал» в воздух.

Тем не менее С.40 был произведён всего в девяти экземплярах. Сложность конструкции автожира значительно возросла, и англичане посчитали вертикальный взлёт малополезной опцией. Целесообразность «подскока» для ротопланов до сих пор остаётся вопросом дискуссионным. Британские гирокоптеры на протяжении всей войны применялись для «пристрелки» радиолокаторов. Развернувшись против ветра, аппарат зависал над Ла-Маншем и оставался в одной точке до тех пор, пока береговые станции ПВО не докладывали, что видят его. Причём видят именно там, где он есть.

Фактически А-12 отличался от исходной модели — истребителя И-15 — лишь тем, что вместо крыла у него был несущий винт. Скорость при этом сократилась в полтора раза, а дальность полёта — в два

Американцы до появления вертолётов применяли несколько «Келлетов» на флоте в качестве связных машин. В СССР же в начале войны все исправные А-7 были сведены в штурмовую автожирную эскадрилью, так, увы, и не покрывшую себя славой: для нанесения ударов по наземным целям ротоплан подходил не лучше устаревших И-15. Уцелевшие гирокоптеры до конца 1942 года использовались в качестве лёгких транспортных машин, доставляя груз партизанским отрядам. Но и здесь не продемонстрировали особых преимуществ.

Серийно до конца войны автожиры строили только японцы, сумевшие найти «золотую середину» между взлётно-посадочными достоинствами «Келлета» и лётными характеристиками С.30. Ротоплан Kayaba Ka-1 был произведён в 240 экземплярах и активно использовался армией. Сначала «Каябы» вели разведку и поддерживали связь в джунглях и горах, а позже им нашли применение в противолодочной обороне. Японцы надеялись, что способность автожира летать над водой очень низко и очень медленно позволит «Каябе» обнаружить американскую субмарину и с предельной точностью сбросить на врага две 60-килограммовые глубинные бомбы. Однако на практике экипажам Ка-1 ни разу не удалось провести результативную атаку.

В разобранном виде Fa.330 умещался в закреплённый на палубе субмарины железный ящик, похожий на гроб, — морякам это обстоятельство казалось символичным. Для сборки и запуска автожира требовалось 8–12 минут

«ТРЯСОГУЗКА»

Среди автожиров военного назначения второе после японской «Каябы» место по числу построенных экземпляров занимает немецкий Fa.330 Bachstelze («Трясогузка»). Разработанный в 1942 году Генрихом Фокке аппарат отличался невероятно лёгким весом — около 80 килограммов без топлива.

Fa.330 предназначался для размещения на больших подводных лодках, действующих в глубоком тылу противника — в Индийском океане и южной части Атлантического. В тысячах миль от основного района «битвы за Атлантику» германским субмаринам не приходилось сражаться с конвоем транспортников. Огибающие Африку одиночные судна казались лёгкой добычей, но обнаружить их было непросто. Чтобы избежать встречи с германскими и японскими подводниками, идущие из Индии корабли намеренно держались в стороне от «традиционных» торговых путей. А низкая рубка подводной лодки давала плохой обзор. Немцы неделями прочёсывали морскую пустыню и зачастую возвращались в Брест или Гамбург ни с чем.

В воздухе крыло А-7 оказалось бесполезным — его демонтаж не влиял на лётные характеристики. Зато к нему можно было крепить различные грузы

Подводным охотникам требовалась воздушная разведка. Попытки разместить на субмарине ангар с лёгким самолётом предпринимались с 1920-х годов, но положительных результатов не дали. Слишком уж много времени уходило на то, чтобы запустить гидроплан, а потом вытащить его обратно из воды. Зато аппарат с вертикальными взлётом и посадкой, как думали немцы, мог бы решить проблему «близорукости» подводных крейсеров.

Фокке удалось минимизировать вес и габариты автожира с помощью оригинальной двухдвигательной схемы. Первый из моторов — стандартный лодочный, — наматывая на вал бечеву, производил предварительную раскрутку ротора, после чего оставался на палубе. В качестве же тянущего мотора применялся двигатель субмарины. Развернувшись против ветра и дав ход, подводная лодка легко обеспечивала «Трясогузке» необходимую для взлёта скорость набегающего потока воздуха — 25 км/ч.

Fa.330 Bachstelze представлял собой буксируемый аппарат, способный удаляться от корабля лишь на длину леера — 150-200 метров. Но немцам это казалось хорошей идеей. Ведь, в отличие от воздушного змея или аэростата, автожир не выдавал расположение корабля противнику. Мельтешащие лопасти были невидимы, а с расстояния, позволяющего рассмотреть зависшего между небом и волнами фашиста с биноклем, наверняка можно было заметить и рубку субмарины. Кроме того, об обнаружении противника наблюдатель имел возможность докладывать не по рации (её на «Трясогузке» вообще не имелось), а по телефону. А радиомолчание было великолепной маскировкой.

До предела упрощено было и управление. Летать на «Трясогузке» мог любой матрос — обычно выбирался член экипажа, без которого капитан мог обойтись. Ротоплан «прощал» любые, даже самые убийственные ошибки пилотирования! Ведь, хотя Bachstelze и снабжался рулями, повороты штурвала на его траекторию практически не влияли. Единственным действующим органом управления оказалась педаль тормоза. Замедление вращения ротора уменьшало подъёмную силу. Но на практике, чтобы посадить аппарат, его всегда притягивали к палубе лебёдкой. В случае обрыва леера наблюдателю рекомендовалось немедленно воспользоваться парашютом. Ожидать, пока ротопланер опустится на авторотации, было опасно: ветер мог унести невесомую «Трясогузку» слишком далеко от подводной лодки.

Из 200 построенных Fa.330 флоту было передано менее трети. «Свободная охота» на океанских просторах к 1943 году была признана неэффективной. В условиях же северной Атлантики четыре минуты на сматывание леера в случае налёта союзников были непозволительной роскошью для немецких подводников.

При взлётном весе 2000 кг Fa.225, помимо пилота-планериста, перевозил десять десантников с вооружением

ДЕСАНТНЫЕ АВТОЖИРЫ

Fa.330 «Трясогузка» оказался не единственным безмоторным автожиром, разработанным Фокке. Способность ротоплана к почти вертикальной посадке могла быть очень полезна десантной технике. Как следствие, в 1940-42 годах Генрих Фокке работал над конструкцией Fa.225 — тяжёлого планёра-автожира.

Десантные планёры с конца 1930-х годов строили все великие державы. Причиной интереса к такому способу высадки было несовершенство тогдашних парашютов. А уж о боевой технике, спускающейся с небес на парашютах, в те времена не приходилось и мечтать. Парашютисты же, выброшенные с самолётов, рассеивались по большой площади, а порой сносились ветром прямо в водоёмы. К тому же им часто приходилось вступать в бой практически безоружными: парашют немецкой конструкции позволял солдату взять с собой только пистолет. Карабины, гранаты и патроны выбрасывались отдельно, в тюках, которые десантникам ещё нужно было найти...

Планёры могли доставлять десант очень точно, высаживать его компактно и сразу с вооружением. Иногда даже с тяжёлым, если грузоподъёмность позволяла. Кроме того, к цели планёры буксировались истребителями, что давало возможность обойтись без транспортных самолётов, производство которых в военное время отрицательно сказывалось на численности бомбардировщиков. Но для посадки планёрам требовалось ровное поле, а ещё лучше — прямой отрезок шоссе. И даже в этом случае задача пилота оказывалась непростой. Ведь безмоторный аппарат не мог уйти на второй круг.

Подавляющее большинство послевоенных автожиров имеет толкающий винт. Размещение двигателя позади пилота улучшает обзор из кабины и позволяет сделать её более обтекаемой. (На фотографии McCulloch J-2)

Автожир, нетребовательный к пилотированию, плавно опускающийся на авторотации и приземляющийся с пробегом всего 15-20 метров, казалось, должен был стать идеальным средством десантирования. Как следствие, над созданием ротопланеров работали конструкторы многих стран. Англичане пытались «научить летать» даже армейские вездеходы. Советские же инженеры мыслили шире и, помимо «планирующих танков» Т-60, предлагали забрасывать в тыл врага оборудованные роторами доты — стальные яйцевидные капсулы с пулемётчиками внутри...

Тем не менее Fa.225 оказался единственным проектом ротопланера, воплощённым в реальность. И он не оправдал ожиданий. Да, замена крыльев на несущий винт действительно сократила пробег при посадке до минимума (а при встречном ветре — и вовсе до нуля). Значительное снижение скорости, а значит, и дальность буксировки были ожидаемы. Но неприятным сюрпризом стало другое. Посадить Fa.225 было совсем непросто. Две тонны — слишком много для автожира. Авторотации едва хватало на то, чтобы притормозить падение до безопасной скорости, но аппарат не планировал, а, почти не слушаясь рулей, круто шёл к земле. Подыскать подходящий для приземления пятачок пилоту было сложнее, чем на планёре обычной конструкции: крылья хотя бы позволяли облететь значительную территорию, высматривая ровные поля и прямые дороги.

Планируя высадку в Нормандии, англичане разработали rotabuggy — съёмный комплект из ротора и хвостового стабилизатора, крепившихся на обычный джип «виллис»

РОТОПЛАНЫ СЕГОДНЯ

В 1942 году с появлением немецкого Flettner Fl.282 и американского Sikorsky R-4 началась эпоха вертолётов. Интерес к автожирам, и без того небольшой, с этого момента упал практически до нуля.

О конструкции Сиервы тем не менее не забыли. Ещё в 1930-е годы автожир завоевал немногочисленных, но преданных поклонников и сохраняет их по сей день. За последние восемь десятилетий было разработано множество экспериментальных моделей и даже несколько серийных — например, американские Air & Space 18A и McCulloch J-2. В последние годы ротопланы («Иркут А-002», «Охотник») создаются и в России. Чаще всего современные аппараты вмещают только пилота и пассажира, имеют массу 700-900 киллограмм и скорость не больше 180 км/ч. Появились и лёгкие одно-двух местные гирокоптеры, с открытой кабиной и взлётным весом от полутора до пяти центнеров.

Автожир никогда не сравнится с самолётом в скорости. Он не может быть тяжёлым — принцип авторотации позволяет держаться в воздухе лишь небольшим аппаратам. Но гирокоптеры рекламировались (и продолжают рекламироваться) как идеальные «летающие автомобили», которые можно эксплуатировать без авиационной подготовки и держать в обычном гараже, используя двор в качестве взлётной площадки. И это чистая правда: если летающую машину когда-либо и удастся создать, то именно на базе ротоплана.

В качестве «индивидуального летательного аппарата» автожиру трудно тягаться с предельно простым мотопарапланом

Увы, попытки сконструировать подобный аппарат пока успеха не имеют. Ни один из послевоенных гирокоптеров не смог сравниться по массовости производства хотя бы с Cierva C.30, не говоря уж о «Каябе». В большинстве случаев современные автожиры примитивнее Cierva C.40, и все они уступают довоенному советскому А-12 по мощности и лётным характеристикам. По сути, последователи испанского изобретателя смогли дополнить его идею лишь удобной закрытой кабиной и изменили компоновку, переместив двигатель за спину пилота.

***

Может показаться странным, что исключительно безопасный, простой в производстве, облуживании и управлении, экономичный и к тому же способный к вертикальным взлёту и посадке аппарат оказался никому не нужным. Однако никакой загадки здесь нет. Потенциальные преимущества автожира просто не могут быть реализованы в рамках одной конструкции. Если взять действительно простой в производстве и управлении автожир, то сравнить его можно лишь с лёгким самолётом. Такой аппарат действительно будет отличаться повышенной безопасностью, но окажется дороже аэроплана и уступит ему в скорости, дальности полёта и экономичности.

Совершенный же ротоплан имеет почти равные с вертолётом сложность устройства и стоимость. Он будет примерно вдвое экономичнее геликоптера, но не безопаснее. Ведь при равном с автожиром весе и вертолёт может плавно спускаться на авторотации — а это изначально было основным преимуществом автожиров.

Стоит также отметить, что вертолёт куда лучше приспособлен для вертикальной посадки, зависания, движения назад и вбок. Если ставить целью повторение этих трюков на автожире, то ни о какой «простоте управления» говорить не приходится. Если же такую цель не ставить, а использовать ротоплан строго «по-самолётному», то... получается просто плохой самолёт.

Занимая промежуточное положение между крылатыми и винтокрылыми машинами, ротоплан должен был бы обрести свою нишу — пусть узкую, — но до сих пор её не нашёл. Тем не менее поклонники автожиров не теряют надежду, что когда-нибудь это случится.

Во что поиграть?
  • Commandos: Behind Enemy Lines (1998)

  • Warcraft 3: Reign of Chaos (2002)

  • Grand Theft Auto: Liberty City Stories (2006)

  • Saints Row 2 (2008)

Комментарии к статье
Для написания комментария к статье необходимо зарегистрироваться и авторизоваться на форуме, после чего - перейти на сайт
РАССЫЛКА
Новости МФ
Подписаться
Статьи МФ
Подписаться
Новый номер
В ПРОДАЖЕ С
24 ноября 2015
ноябрь октябрь
МФ Опрос
[последний опрос] Что вы делаете на этом старом сайте?
наши издания

Mobi.ru - экспертный сайт о цифровой технике
www.Mobi.ru

Сайт журнала «Мир фантастики» — крупнейшего периодического издания в России, посвященного фэнтези и фантастике во всех проявлениях.

© 1997-2013 ООО «Игромедиа».
Воспроизведение материалов с данного сайта возможно с разрешения редакции Сайт оптимизирован под разрешение 1024х768.
Поиск Войти Зарегистрироваться