Скафандр конструкции ЦАГИ СК-6
Первым из новых изделий ЦАГИ летом 1939 г. проходил испытания скафандр СК-5. Поначалу он прошел тестирование в барокамере с давлением, соответствующим высоте 14 км. Одновременно исследовались различные способы уменьшения запотевания стекол шлема. Летчики и радисты испытали скафандры на самолетах ТБ-3, ДБ-3, СБ, был проведен перелет по маршруту Москва – Воронеж – Москва.
В период с 4 августа по 9 сентября 1939 г. провели высотные испытания СК-5 с проведением парашютных прыжков с высоты 6, 8 и 10 км. Сначала с самолета ДБ-3 сбрасывали скафандр с помещенным в него манекеном. Затем в бомболюке самолета СБ оборудовали сиденье, на котором размещался инженер – испытатель Я. М. Солодовник с парашютами ПЛ-3 и ПН-2. Прыжки Солодовника 7 сентября с высоты 8000 м и 9 сентября с высоты 9540 м в скафандре СК-5 прошли успешно, было решено, что выполнение парашютных прыжков в скафандре ЦАГИ возможно.
В дальнейшем гермокостюмы ЦАГИ продолжали совершенствоваться – в начале 1940 г. появились скафандры СК-6 и СК-7, оборудованные СПУ и электрообогревом. В сопроводительной документации они описывались как «Эластичный герметический костюм с замкнутой регенерационной системой кислородного питания».
Оболочка СК-7 состояла из двухслойной прорезиненной шелковой материи. С внутренней стороны она была оклеена морозостойкой резиной толщиной 0,3 мм, которая обеспечивала необходимую газонепроницаемость. Силовой каркас состоял из системы тросов, плечевых и ножных стальных колец. На руках и ногах для уменьшения удлинения костюма крепилось по два продольных троса, на корпусе – 4 троса. Перчатки имели шарниры на каждом пальце. Для облегчения одевания СК-7 имелся распах от верха до пояса, который застегивался на 5 замков. Особо подчеркивалось, что возможна индивидуальная подгонка скафандра для различных летчиков.
Купол шлема в СК-7 был мягкий, лицевой прозрачный щиток обеспечивал обзор по сторонам на 270°, вверх – на 130°. Прозрачная часть шлема состояла из двух 3–мм стекол, отстоящих друг от друга на 8 мм. Для устранения запотевания между стеклами имелся электрообогрев. Одевание скафандра осуществлялось при помощи двух человек в течение 15–20 минут. Вес скафандра составлял 36,2 кг.
Для мгновенного отсоединения от системы стационарной жизненной аппаратуры СК-7 оснастили аварийным замком, после раскрытия которого в действие включался небольшой индивидуальный баллон на оболочке скафандра. Поддержание избыточного давления внутри оболочки осуществлялось при помощи автоматического клапана.
В целом СК-7 расценивался неплохо, особым достижением при его создании явилось устранение запотевания лобового стекла. После прохождения контрольных испытаний в НИИ ВВС было решено изготовить серию в количестве 10 экземпляров. Впрочем, летом 1940 г. последовало заключение о малой пригодности скафандров для практического использования, и совершенствование их на длительный срок прекратили.
Автожиры в СССР. 1929–1942 гг.[2]
В летательном аппарате, известном как автожир, необходимая подъемная сила создается свободно вращающимся несущим ротором, вращение которого происходит под воздействием набегающего воздушного потока. Необходимая поступательная тяга у него, как и у самолета, достигается силовой установкой с воздушным винтом. В процессе совершенствования авиационной техники автожиры стали промежуточным звеном между самолетами и вертолетами. Основной их особенностью являлась возможность короткого старта и почти вертикальной посадки. В случае принудительной раскрутки ротора до необходимого значения был возможен вертикальный взлет – такие автожиры стали называть «прыгающими». До появления ощутимых успехов в деле строительства вертолетов автожиры, в силу своей достаточной надежности и невысокой стоимости, активно совершенствовались и в ряде стран даже строились серийно. Основной пик их популярности пришелся на 1930–е годы, впоследствии, с появлением вертолетов, интерес к этим летательным аппаратам угас.
Как и во всем мире, в Советском Союзе автожиры появились в период полноценного освоения воздушного пространства при помощи самолетов и малоуспешных опытов в области вертолетов. В предлагаемом материале описывается история создания и ограниченного использования советских автожиров. Автор не претендует на полное раскрытие темы, ибо многие моменты описываемого периода до сих пор не вполне ясны по причине недостатка фактов и достоверных подробностей. Предваряется предлагаемый материал кратким описанием мировой истории автожиров.
Краткий обзор истории появления и распространения автожиров
Единоличным изобретателем летательного аппарата, известного нам сегодня как «автожир», является испанский инженер Хуан де ла Сиерва Кодорниу (Juan de la Cierva Codorniu), родившийся в городе Мурсиа в 1895 г. Оказавшись в числе людей, зачарованных авиацией, в 1911 г. Сиерва участвует в постройке самолета BCD-1, ставшего первым летающим аппаратом испанской постройки. В 1919 г., являясь студентом последнего курса Высшей школы дорожных инженеров в Мадриде, он проектирует трехмоторный самолет – бомбардировщик, который был построен и доведен до летного состояния. К сожалению, испытания самолета Сиервы, предпринятые в июне 1919 г. на аэродроме Хетафе, закончились неудачей. Во втором испытательном полете самолет сорвался в штопор и был совершенно разбит при падении на землю. Считается, что именно этот случай заставил талантливого инженера приступить к изобретению более безопасного воздушного средства.
Рассмотрев множество вероятных схем и компоновок летательных аппаратов, среди которых имелись геликоптеры и орнитоптеры, Сиерва остановил свой выбор на системе крыльев, вращавшихся вокруг почти вертикальной оси. Устройство получило название ротора, который вращался под воздействием набегающего воздушного потока.
Сиерва поначалу называл систему вращающихся крыльев «аутохироптеро», в дальнейшем использовалось более краткое определение – «аутохиро». Патент на «Новый летательный аппарат» за № 74322 был выдан конструктору 27 августа 1920 г. Использование обозначения «аутохиро» началось с выдачей сертификата за № 49038 от 7 ноября 1923 г. В русском языке по сей день используется заимствованное из французского более жесткое произношение – «автожир».
Первый построенный образец аппарата Сиервы, получивший обозначение С-1, имел два ротора, вращавшихся в разных направлениях. Испытания, проведенные осенью 1920 г., не выявили преимуществ такой компоновки, поэтому все последующие образцы строились с одним ротором.
В течение двух последующих лет Сиерва построил автожиры С-2 и С-3, на которых осуществлял многочисленные усовершенствования и эксперименты. Кропотливая и настойчивая деятельность позволила ему уже в четвертом образце – С-4 – достичь положительного результата.
Упрощенно, С-4 представлял собой самолет – моноплан периода 1–й Мировой войны, в котором вместо крыльев над фюзеляжем установили четырехлопастный ротор. Каждая лопасть имела трубчатый лонжерон и деревянные нервюры в поперечном наборе. В районе соединения с втулкой ротора лопасти впервые были оборудованы шарнирами. Фюзеляж использовали от более раннего С-3 (изначально от самолета «Соммер»), двигатель – ротативный «Рон» мощностью 80 л. с.
Испытания С-4 начались в июне 1922 г., однако введенное впервые непосредственное управление ротором из кабины пилота оказалось несовершенным, поэтому аппарат переделали под систему управления при помощи элеронов. Первый небольшой полет С-4 под управлением летчика Алехандро Гомеса Спенсера состоялся 10 января 1923 г. Полет по кругу в течение трех с половиной минут, выполненный Спенсером 31 января 1923 г. на аэродроме Куатро – Вьентос под Мадридом, был официально зарегистрирован ФАИ как первый, выполненный новым летательным аппаратом «автожир».
После С-4 последовали С-5 и С-6, совершенствование которых Сиерва продолжал в течение двух последующих лет. Двухместный С-6 имел фюзеляж от самолета «Авро 504К», двигатель «Рон» 110 л. с. и усовершенствованный четырехлопастный ротор. Вполне успешные полеты этого автожира позволили решиться на его демонстрацию в английском авиационном центре Фарнборо. Здесь С-6 пролетел по замкнутому маршруту длиной 10 км, выполнял снижение под углом 45°, садился с пробегом, не превышающим 20 м. Эти полеты, проведенные в октябре 1925 г. в Фарнборо и в феврале 1926 г. во французском авиацентре в Виллакубле, произвели заметное впечатление на авиационную общественность.
Результатом впечатляющих демонстраций стала организация в начале 1926 г. английской компании «Сиерва аутожайро компани» и получение первых заказов от ВВС Англии и ВМС Франции. Интерес к автожирам проявили в США, Голландии, Италии и Японии.
Сиерва тем временем продолжал дальнейшее совершенствование конструкции автожиров, вел исследования в области теории своих аппаратов, приступил к созданию новых образцов С-7 и С-8. Одновременно конструктор решил сам освоить пилотирование автожиром, для чего прошел курс летного обучения и получил пилотское свидетельство Английского Королевского аэроклуба.
Двухместный автожир С-8 имел фюзеляж от самолета «Авро 504 К», двигатель «Линкс» 200 л. с. и четырехлопастный ротор с веслообразными лопастями. Именно на С-8 Хуан де ла Сиерва в качестве летчика, с пассажиром Анри Буше, главным редактором журнала «Аэронаутик», 18 сентября 1928 г. совершил перелет из английского аэропорта Кройдон через Ла – Манш во Францию. Совершив еще две промежуточные посадки на французской территории, С-8 в тот же день приземлился в парижском аэропорту Ле – Бурже. Спустя короткое время С-8, управляемый Сиервой, совершил триумфальный перелет по Европе общей протяженностью 2320 км. С этого момента испанский конструктор окончательно прославился как авиационный изобретатель, а в мире началось повальное увлечение автожирами.
В последующие годы Сиерва продолжил совершенствование автожиров в Англии. В 1929 г. он создает С-12, один из последующих вариантов которого имел специальное приспособление «хвост скорпиона» для раскрутки ротора перед стартом (более подробно об этом в разделе, посвященном советскому автожиру ЦАГИ 2–ЭА).
В 1929 г. был разработан автожир С-19, который компания «Сиерва аутожайро компани» строила серийно. Благодаря появлению С-19 в Англии до 1939 г. подготовили 368 пилотов автожиров, из которых 90 человек никогда ранее не летали.
В США заинтересованность в новых винтокрылых аппаратах выразилась в создании там в феврале 1929 г. компании «Питкерн – Сиерва аутожайро компани оф Америка». Эта компания приобрела в Англии все права на патенты в области автожиростроения для США. У нее, в свою очередь, лицензию на производство автожиров приобрели еще ряд компаний, которые активно занимались совершенствованием нового типа летательного аппарата. Наиболее известный американский автожир РСА-2 в 1931 г. был сертифицирован для перевозки пассажиров и коммерческих полетов. Однако, несмотря на очевидные и успешные полеты автожиров в США, должного развития не получили они и здесь. Экономический кризис начала 1930–х годов затормозил их развитие, а позднее интерес к ним заметно снизился.
В ходе дальнейшего совершенствования в 1933 г. появился С-30, самый популярный и совершенный в те годы тип автожира, построенный серийно в количестве около 100 экземпляров. На С-30 впервые проводились опыты со взлетом без разбега – именно с тех пор возник термин «прыгающий автожир». Суть изобретения заключалась в первоначальной раскрутке ротора с нулевым значением угла установки лопастей. При отключении системы механического запуска и при одновременном развороте лопастей до нормального значения автожир получал вертикальный импульс, позволявший ему оторваться от земли. 28 октября 1934 г. летчик – испытатель Алан Марш на специально доработанном С-30 впервые подпрыгнул на высоту 25 см и полетел.
С-30 стал последним типом автожира, разработанным конструктором Сиервой. 8 декабря 1936 г. пассажирский самолет Дуглас DC-2 авиакомпании КЛМ потерпел катастрофу при попытке старта в густом тумане из аэропорта Кройдон. Среди погибших пассажиров числился и испанский гражданин Хуан де ла Сиерва…
Всего Сиервой и по его лицензиям в годы наибольшего расцвета популярности автожиров их построили около 400 экземпляров. После гибели конструктора автожиры продолжали строиться и совершенствоваться, но уже не так активно.
В 1938 г. английская фирма «Эркрафт корпорейшен» выпустила последний предвоенный тип автожира С-40, отличавшийся размещением двух пилотов рядом в полузакрытой кабине. В сентябре 1939 г. была произведена небольшая серия С-40 в количестве 5 экземпляров. В начальный период войны они использовались для калибровки радиолокаторов, однако достойного применения им так и не нашли. Невозможность широкого применения в военной авиации привела к тому, что строительство и совершенствование автожиров в Англии прекратили.
Когда в ходе Второй мировой войны поступило предложение использовать автожиры в морских конвоях для обнаружения подводных лодок, английское правительство решило заказать их постройку в США. За выполнение заказа взялся Питкерн, который приобрел 10 старых РА-18 своего производства и доработал их для прыжкового взлета. После этого аппарат получил обозначение РА-39. Несмотря на его успешные испытания с палубы английского торгового судна «Эмпайр Мерси», РА-39 никогда не использовались по своему назначению. При отправке в Англию партии автожиров весной 1942 г. судно, их перевозившее, было потоплено немецкой подводной лодкой.
Перед началом Второй мировой войны наибольшее количество военных автожиров имелось во Франции. Уже в 1936 г. на вооружении французской армии насчитывалось 25 автожиров С-30. В 1937 г. армии передали еще 34 машины, построенные по лицензии фирмой «Луар и Оливье». Кроме того, здесь велись активные доработки и совершенствование С-30, выразившиеся в создании аппаратов С-301 и С-302. В предвоенный период французские автожиры активно эксплуатировались, однако об их участии в боевых действиях автору не известно.
Говоря о практическом использовании автожиров в войне, следует отметить немецкий змей – автожир Fа 330 «Bachstelze» («Трясогузка»). Его характерными особенностями являлись малые размеры, отсутствие двигателя, низкая минимальная скорость (35 км/ч), бесшумность полета и невозможность подслушивания противником переговоров с воздушным наблюдателем (использовался проводной телефон, связанный с буксирным тросом).
Немецкий змей – автожир с трехлопастным несущим ротором диаметром 7,3 м имел простейшую конструкцию из стальных труб, мог складываться в течение 7 минут и весил всего 75 кг. Пилот находился в открытой кабине.
При использовании с подводной лодки Fа 330 хранился в разобранном виде в двух вертикальных герметичных контейнерах размером 0,6×3,57 м, закрепленных около рубки. После сборки и установки автожира на пусковую площадку лодка разворачивалась против ветра и разгонялась так, чтобы скорость набегающего воздушного потока достигала значения 40 км/ч. Ротор при помощи специальной пусковой катушки раскручивался до значения 140–150 об/мин. Затем пилот расцеплял фиксирующее устройство и поднимался в воздух. При достаточной длине буксирного троса автожир мог подниматься на максимальную высоту 220 метров, что позволяло получить обзор в радиусе 53 км. Известно, что всего было изготовлено порядка 200 Fа 330 и около 50 из них использовалось экипажами немецких судов и подводных лодок для разведки при проведении боевых операций.
В послевоенный период, в связи с ошеломляющими успехами вертолетов, отношение к автожирам длительный период оставалось прохладным. Казалось, что сомнительные преимущества практического использования в военной и коммерческой авиации навсегда сделали их достоянием истории.
И, тем не менее, автожиры вернулись. В 1955 г. американская фирма «Бенсен» выпустила небольшой автожир В-7М «Джайрокоптер». Этот аппарат с двигателем 40 л. с. по своей простоте, малой стоимости и достаточной надежности вполне соответствовал требованиям, предъявляемым к любительским конструкциям. С 1957 г. началось серийное производство комплектов деталей и узлов для самостоятельной сборки автожира В-8М, являющегося дальнейшим развитием В-7М. Затем последовал еще ряд модификаций, ненамного отличающихся размерами, компоновкой и мощностью используемых двигателей. С тех пор прошло более 50 лет, однако интерес к небольшим любительским автожирам не ослабевает. Благодаря своим неоспоримым преимуществам они по – прежнему имеют достаточное количество сторонников, которые их строят, совершенствуют и с огромным удовольствием на них летают.
Советские автожиры и первые вертолеты (1929—42 гг.)
Просматривая исторические материалы, имеющие отношение к развитию авиации и воздухоплавания в России, искренне удивляешься живому интересу к проблемам винтокрылых аппаратов, который проявляли в минувшие две с лишним сотни лет наши соотечественники. Автор понимает, что наверняка найдутся скептики, которые упрекнут его в преувеличении, более того, даже в стремлении убедить их в очередной раз в том, что «Россия – родина слонов». Однако с фактами спорить трудно. Начиная с М. В. Ломоносова, впервые построившего и испытавшего в 1754 г. модель прообраза вертолета, десятки русских ученых, инженеров и естествоиспытателей неоднократно обращались к этой теме. Впрочем, глубоко погружаться в историю и перечислять все светлые умы, потрясшие своих современников дерзкими идеями, на этот раз не будем. Вспомним лишь о двух вертолетах И. И. Сикорского, построенных в 1908—10 гг., и о вертолете Б. Н. Юрьева, построенном в 1912 г. Довести до летного состояния указанные образцы по ряду причин технического характера тогда не удалось. Однако именно эти начинания дали первоначальные накопления знаний, ставших столь необходимыми впоследствии. Говоря об аппарате Б. Н. Юрьева, отметим, что ему одному из первых удалось угадать ставшую в наши дни классической схему вертолета с одним несущим и одним рулевым винтом, создать автомат перекоса лопастей, положить начало изучению проблемы авторотации несущего винта.