Есть животные, которые не изменились за миллионы лет. Видимо, природа решила, что они уже совершенны, и дальше нет смысла их улучшать. Например, крокодилы – идеальные машины для убийств. Или опоссумы – странные, но не лишенные обаяния сумчатые. Люди тоже могут похвастаться технологиями, которые созданы очень давно, но с тех пор не изменились. Взять, к примеру, автожиры или, как их еще называют, гиропланы. Появились они в начале прошлого века, но так и остались невостребованными. Почему? Попробуем разобраться.
Между Райт и Сикорским
Первый автожир поднялся в воздух в 1923 году, спустя 20 лет после полета братьев Райт и за 16 лет до вертолета Сикорского. Его сконструировал испанский изобретатель Хуан де ла Сиерва, который мечтал о небе с самого детства. Автожир с названием C.4 представлял собой кабину с двумя пропеллерами – ведущим и маховым. Двигатель располагался спереди кабины, как у самолетов.
В один из первых полетов C.4 совершил посадку с выключенными двигателями с высоты около 30 м. У всех самолетов того времени остановка двигателя на такой высоте привела бы к неконтролируемому падению. Планировать самолеты начала ХХ века умели плохо, и посадить неисправную машину было очень тяжело. На такой высоте при взлете или посадке важно держать правильное положение самолета относительно земли, а сделать это с выключенным двигателем практически невозможно.
В 1934 году одна из последних моделей, C.30, получила возможность прыжкового взлета, совсем без пробега. Но в 1936-м Хуан де ла Сиерва разбился в авиакатастрофе на пассажирском самолете DC-2. Возможно, если бы не эта трагедия, у автожиров был бы свой творец, который мог бы развивать их и распространять. Но история не терпит сослагательного наклонения, поэтому технология застыла на несколько десятилетий.
Одна из моделей автожира Хуана де ла Сиервы, www.abc.es
Уже не самолет, но еще не вертолет
Принцип работы автожира очень прост, гораздо проще, чем у вертолета. Кстати, некоторые технические особенности последний получил именно благодаря автожиру – например, нежесткий винт.
Упрощенный автожир состоит из кабины, тянущего или толкающего пропеллера и несущего винта с вертикальной осью, который работает в режиме авторотации. Несущий винт автожира перед взлетом необходимо раскрутить до рабочих оборотов – для первых машин это было около 130 оборотов в минуту. Лопасти винта по форме идентичны крыльям самолета, имеют нежесткое крепление к оси, а значит, могут немного менять свой угол относительно нее. При запуске центробежная сила выпрямляет этот угол: лопасти расположены перпендикулярно оси вращения. После начала движения вперед на винт набегает воздух, из-за чего лопасти в момент вращения над носом машины меняют угол и отклоняются вверх относительно горизонтальной оси автожира. Именно эта совокупность инженерных решений позволяет автожиру набрать высоту: лопасти винта, как крылья самолета, горизонтальное движение автожира и нежесткая конструкция крепления лопастей.
Автожир – это не самолет, потому что сверху у него расположен гигантский винт, как у вертолета. Но это и не вертолет, потому что винт работает в режиме авторотации. Автожир – действительно «опоссум» мира авиации, странный, несуразный «зверь», который закономерно появился в ходе эволюции, но так и остался в своем первоначальном виде. По сравнению с самолетами он обладает куда меньшей скоростью полета и меньшим КПД двигателя. Если оборудовать автожир и самолет одинаковым мотором, то самолет определенно полетит дальше, быстрее и с большей полезной нагрузкой: сопротивление воздуха для самолета меньше, и у него нет несущего винта, который фактически находится в свободном вращении, а значит, сильно ограничивает скорость полета.
Зато автожирам нужна минимальная длина взлетно-посадочной полосы, если вообще нужна, а посадить его при должной сноровке можно и вовсе на вертолетную площадку. При отказе двигателя автожир просто опустится вниз благодаря авторотации несущего винта. Конечно, есть ряд условий, которые могут этому помешать, но посадить его куда проще, чем самолет с отказавшими двигателями, ведь у них даже есть понятие «скорость сваливания»: машина просто падает вниз, как камень, когда скорость снижается до этого порога. Выгоднее смотрятся вертолеты: в отличие от автожиров, они легко могут зависать над одной точкой. Автожир же должен всегда находиться в горизонтальном движении, чтобы поддерживать высоту. Однако вертолет гораздо сложнее в техническом плане и в управлении. К тому же посадка вертолета в режиме авторотации – это отдельный навык, и ему надо специально обучать пилотов, в то время как автожир просто не может работать иначе. В сухом остатке он безопаснее, чем самолет и вертолет, но медленнее и требует особых условий для нахождения в воздухе: где-то между обязательным движением у самолета и вращением лопастей несущего винта вертолета.
Место в эволюции
Второе рождение «опоссумы» летательного мира получили в 1960-х, когда в США инженер Игорь Бенсон построил собственный автожир, двигатель которого располагался сзади кабины, то есть он не тянул, а толкал. С тех пор подавляющее большинство подобных летательных аппаратов создаются в таком исполнении. Конечно, существует множество усложненных вариаций, в которых используются реактивные турбины или два винта на крыльях. Но все они во многом проигрывают самолетам в скорости и теряют свой козырь безопасности – использовать авторотацию для посадки в экстренных ситуациях становится сложнее, почти как на вертолетах. Тем не менее, относительно простые конструкции все еще выпускаются и даже претендуют на то, чтобы занять свою нишу в авиаперевозках.
Американская компания Air Command предлагает приобрести набор «Сделай сам», который позволит построить собственный одноместный или двухместный автожир. Вы покупаете отдельно кабину, ротор, двигатель. Например, одноместный автожир Commander Elite будет построен на базе двигателя мощностью 52 л. с., а двухместный Commander Elite Tandem – уже 100 л. с. Отличный подарок на Рождество для старшего сына. Есть и более серьезные компании: например, американская же Skyworks создает вполне коммерческие автожиры Hawk 4, которые использовали для патрулирования аэропортов во время олимпиады в Солт-Лейк-Сити.
Commander Elite, wwwaircommand.com
Аналогичные цели ставит перед собой польская Aviation Artur Trendak. В их концепт входит даже небольшой многоместный автожир для полетов на средние дистанции. Развитие городов так или иначе заставит нас освоить воздушное пространство, потому что дороги уже захлебываются в пробках. Автожиры в этом смысле выглядят чуть ли не единственной технически исполнимой и относительно дешевой перспективой. Кстати, большинство проектов летающих частных автомобилей выросли из концепции автожира.
Игорь Бенсен управляет свои гироскопом, оборудованным канистрой и распылителями для уборки урожая, www.msgyro.com
Автожиры – реликты эпохи становления авиации. К сожалению, они не получили должного развития из-за многих факторов. Смерть главного создателя, отсутствие серьезного финансирования, скудное освещение в прессе. Люди того времени сравнивали автожир с самолетом и не могли понять, почему он безопаснее и за счет чего вообще летит. На YouTube можно и сегодня найти прекрасный ролик 1931 года, объясняющий, как же ему это удается. Современные автожиры применяются для воздушных прогулок, контроля посевов или лесов – там, где надо летать недалеко и медленно. Опоссумы тоже всю жизнь проводят на небольшом участке, они почти не подвержены сезонным миграциям и не очень торопливы, не уходят на юг с наступлением холодов, не охотятся и даже почти не бегают. Но какая же жизнь без опоссума?
Автожир «Доминатор» на авиавыставке «Крылья камызякского края 2015». Пилотирует Михаил Спрядышев, создатель этого аппарата, www.automoto.journal.ru
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
