Настала пора разобраться, что это такое, как летает и какие бывают винтокрылые небесные птицы.

По определению, вертолетами считаются летательные аппараты, у которых подъемная и движущая сила создаются вращающимися винтами. Ранее в русском языке использовалось — и часто используется до сих пор для «красивости» — другое название для таких аппаратов, а именно «геликоптер». Слово «вертолет» придумал то ли фантаст Казанцев, то ли кто-то из наших вертолетчиков, то ли было наполовину заимствовано из названия одной американской (вертолетной!) компании, да это и не важно.

Для простоты рассмотрим вертолет с одним несущим винтом с дополнительным рулевым винтом на хвосте аппарата или даже без этого рулевого винта. Так вот, несущий винт имеет две или четыре лопасти, расположенные под некоторым углом к плоскости вращения винта. Как крылья самолета — для создания подъемной силы, разве что у самолета крылья намертво соединены с фюзеляжем и угол всегда один и тот же, а у вертолета лопасти могут находиться под разными углами к плоскости вращения винта.

К определению вертолета стоит добавить, что данный аппарат способен взлетать в воздух и садиться на землю вертикально — именно поэтому вертолетам не требуется взлетно-посадочная полоса. Начиная с 2013 года на вертолетах начали перемещаться из Кремля в свои загородные резиденции президент России и премьер-министр, что предотвращает создание коллапса на московских улицах, по которым ранее двигался кортеж из лимузинов и джипов охраны. Понятно, что ни в Кремле, ни на виллах взлетно-посадочных полос нет.

Поэтому возникает естественный вопрос, каким таким образом вертикально взлетает и садится вертолет — с самолетом-то все понятно: набегающий на разгоняющийся борт воздух создает подъемную силу. Над крылом давление воздуха меньше, под крылом — больше, и борт тянет вверх. Можно сказать и несколько иначе — из-за нахождения крыльев под углом к набегающему потоку скорость воздуха над крылом больше скорости воздуха под крылом. Дело в том, что путь воздуха над крылом больше пути под крылом, а время прохождения этих путей должно быть одинаковым (скорость равна: путь, деленный на время). По закону Бернулли, давление в области большей скорости ниже давления в области меньшей скорости — вот вам и подъемная сила. Примерно то же самое и у вертолетов, только роль самолетных крыльев в этом случае играют лопасти. Они принудительно вращаются двигателем, и поэтому набегающего потока воздуха в случае разбега самолета не требуется — набегающий поток появляется благодаря вращению.

Однако действие равно противодействию, и тот же винт при вращении создает силу отдачи, стремящуюся вращать корпус вертолета в обратную сторону. Чтобы устранить это обязательное, но крайне неподходящее явление, и предназначен небольшой хвостовой рулевой винт. Другим естественным вариантом является установка на одной оси с первым несущим винтом второго винта, вращающегося в противоположную сторону. К этой непростой и замечательной схеме мы еще не раз вернемся — вертолеты с такой соосной схемой расположения несущих винтов стали главными конкурентами аппаратов Сикорского. Есть и еще один вариант компенсации вращательного момента, использующий так называемый эффект Коанда (прилипание струи воздуха к лопасти), но это экзотика, и такие вертолеты — редкость.

Первые вертолеты, в том числе построенные Сикорским в начале XX века, стремились завалиться на бок, поскольку скорость лопастей, движущихся вперед, больше скорости лопастей, движущихся назад (это, конечно, одни и те же лопасти, но в разный момент времени). В результате одна половина винта (например, правая) создает большую подъемную силу, чем другая половина (левая), и обеспечивает сваливание. То же самое относится и к заваливанию вертолета вперед или назад, если рассматривать переднюю и заднюю половины вращающегося винта, — такое заваливание называется красивым словом «тонгаж» (от французского «продольная качка»). Для устранения этих эффектов придуман так называемый автомат перекоса — опять-таки русским изобретателем Борисом Юрьевым в 1911 году (о нем мы раньше уже упоминали). Правда, применять этот механизм начали гораздо позже. Механизм работает так: углы наклона лопастей на правой половине винта и на левой половине винта постоянно принудительно изменяются и этим компенсируется различие в подъемных силах.

А что касается движущей силы вертолета, то она создается все тем же несущим винтом, для чего вертолет наклоняется несколько вперед и, в общем, так и летает. Но именно — вертолет, снабженный двигателем для вращения несущего винта, или даже несколькими двигателями для вращения несущего и рулевого винтов, или даже несколькими несущими и рулевыми винтами. Иначе летает автожир — изобретение испанца Сиерва, который построил и испытал такой аппарат в 1919 году. У автожира (от греческого «самокруг») нет несущего двигателя, и лопасти, в принципе, такие же, как у вертолета, вращаются сами под действием набегающего воздуха и — довольно забавно! — сами по себе создают подъемную силу. Разумеется, набегающий воздух появляется не сам по себе, а в результате работающего маршевого винта автожира, крутящегося небольшим двигателем. Понятно, что автожиру, в отличие от вертолета, требуется некоторый разбег по взлетной полосе, которая все же намного, намного короче, чем у самолетов. Горизонтальный полет автожира обеспечивается все тем же маршевым двигателем. Автожир настолько отработанная и простая штука, что одноместные автожиры совершенно спокойно можно сделать, что называется, своими руками — продаются специальные наборы деталей.

Промежуточным вариантом между вертолетом и автожиром является винтокрыл, у которого несущий винт снабжен двигателем. Вращением этого винта обеспечивается возникновение подъемной силы, но не движущей. При больших скоростях двигатель отключается, и винт работает в режиме авторотации — как у автожира. Разумеется, наличие двигателя несущего винта позволяет винтокрылу взлетать вертикально — как вертолет. Существует еще красивый вариант, называемый конвертопланом. У этого аппарата пара винтов поднимает его по вертолетной схеме, а в воздухе они поворачиваются на 90 градусов и действуют как самолетные винты для горизонтального полета.

Напоследок коротко скажем о двоюродном брате семейства винтокрылых машин, сходных с ними только по одному параметру — способности взлетать и садиться вертикально. Это турболет — первоначально бескрылая штуковина неопределенной формы, взлетающая с помощью реактивного двигателя, отбрасывающего реактивную струю вертикально вниз. Со временем турболеты превратились в самолеты с вертикальным взлетом. Вид турболета — спускаемый на Луну аппарат американской программы «Аполлон».

Но вернемся к Сикорскому и к его вертолетам. Надо сказать, что еще до возвращения Сикорского в вертолетостроение в нацистской Германии талантливый конструктор Генрих Фокке создал шестиместный, что для того времени было просто удивительным, вертолет «Фокке-Вульф 61», причем на этом вертолете была применена соосная система двух несущих винтов. И Сикорский видел этот вертолет в середине 30-х годов. Будучи в командировке в Германии, он был поражен успехом герра Фокке, но остался верен своим убеждениям и конструировал вертолеты исключительно по одновинтовой схеме с хвостовым рулевым винтом. Первый такой вертолет VS-300 был построен им, как говорится, на коленке из покупных и разработанных прямо в мастерской деталей.

Этот вертолет больше всего был похож на положенную на бок опору линий электропередач — этакая ферма без обшивки, без кабины, с простецким сиденьем для пилота. Вертолет был снабжен аппаратом перекоса, которым правильно управлять не получалось, детище Игоря Ивановича летало плохо, в конце концов в одном из испытательных полетов рухнуло и разбилось, слава богу, без жертв. В известном фильме Вадима Михеева о Сикорском приводятся слова какого-то начальника из его компании, примерно такие: «Господин Сикорский, я видел, как ваш вертолет летал вбок, летал назад, но когда же вы будете летать вперед?» Сикорский преодолел недостатки VS-300 и уже осенью следующего года осуществил несколько успешных испытательных полетов на довольно значительное для того времени расстояние. Вот как он сам говорил о своем первом летающем вертолете: «Управлять машиной было очень трудно, она очень вибрировала. Я трясся так, что превратился в одну большую размытую кляксу. А мои товарищи, окружавшие машину, упали на колени. Если вы думаете, что они молились, чтобы машина поднялась или чтобы я спасся, вы ошибаетесь: они просто смотрели, оторвутся ли от земли все четыре колеса одновременно». А годом позже он побил рекорд продолжительности полета на пятнадцать минут, провисев в воздухе без привязи полтора часа. Забавные с сегодняшней точки зрения рекорды были в то время, не правда ли? Но ведь и первые самолеты братьев Райт летали по нескольку минут — а сейчас истребители летают на скоростях, в три раза превышающих скорость звука, беспосадочный перелет банального пассажирского самолета из Европы в Америку длится восемь — девять часов, и самолет с солнечными панелями вместо керосина уже облетел земной шар.

Постоянно дорабатывая VS-300, Сикорский в конце концов создал отличную экспериментальную модель, пусть неказистую и даже вызывающую смех, но строго доказавшую преимущества одновинтовой схемы с правильно установленным автоматом перекоса и хвостовым рулевым винтом. После этого Сикорский взялся за новый вертолет, получивший впоследствии наименование S-47, для нужд военно-морских сил — не будем забывать, что уже шла Вторая мировая война, в которую два года назад вступила и Америка. Вертолет был сконструирован с учетом огромного, накопившегося при эксплуатации VS-300 опыта и с использованием самых лучших для того времени материалов. Комиссия из Министерства обороны была потрясена, когда на ее глазах летчик S-47 специальным крючком на носу вертолета забирал из рук помощника сетку с яйцами и, ничего не разбив, передавал ее в руки изумленного полковника ВМС. Вертолет легко взлетал и мягко приземлялся, летал с высокой для того времени скоростью и на большой высоте. Комиссия признала вертолет пригодным для эксплуатации в войсках, причем военные сразу же придумали ему экзотическую профессию — с воздуха отыскивать, а то и уничтожать подводные лодки противника. Вполне разумная идея, поскольку идущая даже на значительной глубине подлодка обнаруживается сонаром — акустическим методом. В тот 1942 год борьба с гитлеровскими подлодками стала сущей идеей фикс американских военных — слишком много потерь у них было из-за действий немецких подводников. Перегон первого S-47 в испытательный центр Минобороны США на расстояние более 1000 километров произвел в компании с еще одним пилотом сам Игорь Иванович Сикорский. Испытания и там прошли более чем успешно, и в результате Сикорский получил много заказов на этот вертолет, а на несколько его модернизированных вариантов — даже очень много.

В 1944 году вертолеты S-47, правда под другими наименованиями, впервые приняли участие в боевых действиях. Произошло это в Бирме (ныне Мьянма). Вертолеты Сикорского выполняли разведывательную и спасательную функции, часто дополнявшиеся непосредственно боевой, когда пилоты сбрасывали небольшие бомбочки или стреляли из пулеметов. Самым эффектным эпизодом действий модернизированных S-47 было снабжение войск и гражданских лиц окруженного японцами города Импхал, находящегося на территории Британской Индии. В том же году англичане использовали эти вертолеты в Европе — и действительно для поиска вражеских подлодок, разместив S-47 на транспортах, идущих из Америки. И кажется, обнаружили одну подлодку, шедшую в надводном положении, но быстро погрузившуюся и на всякий случай удравшую от охраняющих конвой военных судов. В том же году на этом вертолете была совершена первая транспортировка плазмы крови — из Нью-Йорка в соседний город Нью-Джерси, в порту которого взорвался пароход и было много раненых.

Следующий, более тяжелый вертолет Сикорского S-48, сконструированный по заказу военных для разведки и для охоты за подводными лодками, был изготовлен уже в 1943 году и в течение нескольких последующих лет побил все возможные вертолетные рекорды — по скорости, по высоте подъема, по продолжительности пребывания в воздухе. В боевых условиях вертолет, по всей видимости, не испытывался, однако в некоторых вспомогательных операциях участвовал. Но и это немало. С уверенностью можно сказать, что, несмотря на великолепные достижения германских конструкторов в вертолетостроении, во Второй мировой войне только американцам и англичанам удалось использовать вертолеты для борьбы с противником. Вадим Михеев считает, что причиной этого являются бомбардировки немецких вертолетных заводов союзной авиацией. Но дело, скорее всего, в другом — Гитлер во время войны приказал прекратить разработку и производство оборудования военного предназначения, если готовый образец не будет предоставлен в течение одного года. Во многом именно поэтому, например, немцам не удалось изготовить атомную бомбу, хотя направление их исследований было значительно перспективнее американского.

Еще до окончания войны Сикорский приступил к созданию следующего вертолета — S-49. В этом вертолете были использованы самые современные и даже экзотические материалы, от более легких магниевых сплавов вместо алюминиевых до обшивки из просмоленной оберточной крафт-бумаги. Улучшена была система автомата перекоса, корпус вертолета приобрел обтекаемые формы. Вертолет понравился военным, и они заказали сразу несколько сотен машин, однако столько изготовлено не было, поскольку окончилась война. Правда, нескольким вертолетам S-49 удалось поучаствовать в боевых действиях в Азии. Так, несколько вертолетов использовали войска Китайской Республики (в СССР их называли гоминдановскими или чанкайшистскими), сражавшиеся с японскими агрессорами, а заодно и с местными коммунистами. Однако в гражданской войне в Китае победили все-таки коммунисты и в качестве трофея заимели то ли один, то ли два S-49. Вертолет был изучен советскими советниками, и, по всей видимости, это было первое знакомство советских инженеров с реально действующей конструкцией Сикорского, о котором они ранее лишь читали в западных изданиях, попадавших в отечественные ВИП-концлагеря, именуемые «шарашками».

Несколько вертолетов S-49 обслуживали воздушный мост Индия — Бирма — Китай, выполняя задачу по спасению экипажей сбитых японцами самолетов, еще полдюжины S-49 были своим ходом перегнаны в Южную Америку, установив по дороге еще один рекорд продолжительности и дальности полета. Однако большое количество уже готовых или почти готовых вертолетов было просто списано в утиль. Война закончилась, гражданское применение вертолетов еще не получило широкого развития, к тому же у военных появилось новое увлечение, затмившее все предыдущие виды вооружений, — атомная бомба. Для вертолетостроения наступили нелегкие времена.