Чудо инженерной мысли: как построить вертолет, который может летать без мотора

В русской авиационной терминологии нет устоявшегося обозначения безмоторного автожира — его именуют гиропланом (так иногда называют и оснащенные двигателем машины), винтовым змеем, гироглайдером. Последний термин, как менее всего пересекающийся с названиями других конструкций, будем использовать и мы.

Идея гироглайдера появилась задолго до того, как Хуан де ля Сиерва поднял в воздух первый автожир. Более того, испанский изобретатель еще не родился, когда в 1891 году шотландец Томас Энсборо получил патент US464412 на конструкцию, которую он сам назвал просто kite, «воздушный змей». Позже схожие патенты стали именоваться revolving kite, то есть «вращающийся воздушный змей». Система Энсборо представляла собой шестигранную конструкцию из реек, на которые была натянута парусина. Рейки располагались в несколько «этажей», насаженных на общую ось, и каждый слой мог вращаться относительно других. К основанию змея крепился канат. В воздухе парусиновые поверхности начинали крутиться, удерживая змей в полете за счет авторотации. Энсборо вдохновлялся ветряной мельницей: если ветер вращает ее огромные лопасти, почему он не может таким же образом удерживать в воздухе более легкую конструкцию? Принцип вертолета в конце XIX века уже был известен, хотя практической реализации еще не получил, а Энсборо случайно построил первый «пред-автожир» — гироглайдер. Впоследствии конструкции, продолжающие идею Энсборо, появлялись в патентных ведомствах разных государств.

В Германии 1930−1940-х годов практически каждая интересная техническая идея реализовывалась или как минимум исследовалась. В 1942 году перед разработчиками ряда немецких авиастроительных компаний была поставлена задача повысить радиус разведки подводных лодок за счет легких летательных аппаратов. Идея заключалась в следующем: на подлодке должен был находиться в сложенном состоянии планер или самолет, который мог бы взлететь с палубы, «осмотреться» и вернуться обратно.

Специалисты Arado Flugzeugwerke сфокусировались на легком самолете — получился Arado Ar 231, оказавшийся по результатам испытаний слишком большим, неудобным, маломощным и плохо управляемым. А вот в Focke-Achgelis пошли другим путем и представили миру гироглайдер Focke-Achgelis Fa 330, получивший прозвище «Трясогузка».

У Focke-Achgelis, а точнее — у самого Генриха Фокке, уже был опыт конструирования гироглайдеров. Первым полноразмерным гироглайдером в истории стал построенный годом ранее в единственном экземпляре десантный Focke-Achgelis Fa 225. В его конструкции Фокке использовал фюзеляж от серийного десантного планера DFS 230, установив на него автожирный ротор, — машина была сконструирована всего за семь недель и совершила первый полет в начале 1943 года, но в серию не пошла из-за отсутствия видимых преимуществ перед обычным планером.

А вот Fa 330 представлял собой сверхлегкий (68−75 кг в зависимости от модификации) одноместный открытый автожир без двигателя и тянущего пропеллера. Подъемная сила создавалась за счет 7,32-метрового трехлопастного ротора, а минимальная скорость «Трясогузки», при которой глайдер был стабилен, составляла всего 27 км/ч. Принцип действия гироглайдера предполагался следующий. Два члена команды вытаскивали сложенную машину из специального отсека рубки на палубу подлодки, собирали ее (это занимало порядка 20 минут, а при участии третьего человека 10) и пристегивали к 150-метровому тросу. Ротору задавали первоначальное вращение с помощью шкива, за счет набегающего во время движения лодки потока воздуха ротор раскручивался, гироглайдер взлетал, и его отпускали в полет на привязи. Машина поднималась до высоты порядка 120 м, что позволяло «видеть» на расстояние до 35 км (с верхней точки рубки — максимум 8−10 км). По окончании разведки кабель сматывали, и гироглайдер притягивался прямо на палубу или на воду рядом с лодкой. Длина леера могла достигать 300 м — при подъеме гироглайдера на 200−220 м и скорости 80 км/ч пилот имел обзор до 50 км вокруг!

Focke-Achgelis Fa 330 был признан удачной конструкцией и пошел в серию — было построено как минимум 110 экземпляров. Но тут же вскрылись недостатки. В частности, «летающий перископ» был прекрасно заметен, да и сама лодка во время его запуска должна была находиться на поверхности. Это сводило на нет все преимущества скрытности. В результате известен только один случай, когда «Трясогузка» принесла объективную пользу: 6 августа 1943 года на подлодке U-177 с нее был замечен, а затем и успешно потоплен двумя торпедами греческий торговый корабль Efthalia Mari.

Параллельно с немцами над боевыми автожирами работали и британцы. Эмигрант из Австрии инженер Рауль Хафнер, будучи фанатом автожиров, в 1940—1941 годах создавал для Британского военного ведомства различные схемы одноместных гироглайдеров для непосредственной доставки солдата на поле боя или заброски десантника в стан врага и тогда же разработал свой первый полноразмерный гироглайдер Hafner H.8 Rotachute.

К сентябрю 1941 года первая разновидность «роташюта» была готова — он представлял собой компактный аппарат длиной 3 м, массой 34 кг и диаметром двухлопастного ротора 4,6 м. Конструкция держалась на трубчатой раме, обтянутой парусиной; лопасти были деревянными. В январе 1942-го начались испытания Rotachute, 11 февраля машина совершила первый полет. Ее разгоняли по земле по специальным полозьям, но уже ко второй модели была разработана система старта с движущегося на высокой скорости военного джипа. К концу 1943 года Хафнер построил несколько «роташютов», доведя систему почти до совершенства, но армия так и не приняла на вооружение странный одноместный планер-вертолет. К слову, зафиксированный рекорд скорости гироглайдера составил 174 км/ч!

Самое смешное, что Хафнер не сдался: старт с джипа подкинул ему новую идею — разработать «насадку» на автомобиль, чтобы весь он превращался в гироглайдер! Ныне эта странная конструкция известна как Hafner Rotabuggy — она представляла собой массивную хвостовую часть и трехлопастный ротор размахом 14,22 м, укреплявшиеся на типовом шасси Willys MB. Многочисленные испытания, проводившиеся вплоть до сентября 1944 года, показали, что система жизнеспособна: летающий багги вполне успешно буксировался самолетом, а также взлетал (для этого нужно было достигнуть скорости в 72 км/ч), но появление десантных планеров, способных перевозить военную технику вплоть до танков, свело все усилия Хафнера на нет: его конструкция проигрывала более традиционным машинам как по удобству эксплуатации, так и по скорости. Ротабагги отправился в утиль, а мечты Хафнера о «ротатанке» остались мечтами.

Но идея безмоторного автожира не могла не расцвести и в мирное время — строятся же спортивные планеры! Инициатором и пионером этой схемы в невоенном применении стал Игорь Бенсен (неанглифицированная фамилия звучала как Бензин) — уроженец Ростова-на-Дону, во время гражданской вoйны увезенный родителями в Европу, а затем уже в сознательном возрасте перебравшийся в США. Поработав авиационным инженером в ряде компаний, в том числе в известных Kellett Autogiro Corporation и Kaman Aircraft, Бенсен в 1952 году — на тот момент ему было 35 лет — основал собственную фирму Bensen Aircraft, планируя заниматься производством вертолетов и автожиров.

Компания Бенсена разорилась в 1987 году, но его чертежи для домашнего изготовления легких автожиров разошлись по рукам (поскольку компания исповедовала принципы «открытых источников») и доступны в интернете по сей день — множество любителей строят автожиры-копии Bensen B-8, самой, видимо, удачной из моделей компании. Сверхлегкие, экстремально простые разработки Бенсена были достаточно популярны среди любителей воздушного спорта. Его компания стала первой в истории авиации, поставлявшей летательные аппараты в форме кит-комплектов для домашней сборки.

Изучив разработки немцев и Хафнера, Бенсен, работая в General Electric, еще в 1946 году построил свой первый гироглайдер B-1, очень напоминающий Focke-Achgelis Fa 330. Первые три модели, выпущенные его собственной компанией, B-5, B-6 и B-7, также были именно гироглайдерами. B-5 начал поставляться в виде кит-комплекта в 1953 году — собрать его из алюминиевых трубок мог в гараже любой подросток. Разгонять гироглайдер нужно было с помощью автомобиля. Модель B-6 имела еще более минималистский дизайн: рама, сиденье, рукоять управления, ротор диаметром 6,1 м — и все. Машина взлетала на скорости 31 км/ч при буксировке автомобилем и могла разогнаться почти до 100 км/ч (впрочем, отцеплять ее от автомобиля не рекомендовалось). Последним гироглайдером Бенсена стал B-8 — чуть увеличенная версия предыдущих.

Впоследствии Бенсен разрабатывал сугубо моторизированные модели (а также предлагал модификации гироглайдеров с мотором — они получали индекс «М», например B-7M), но гироглайдеры B-7 и B-8 оставались в серии вплоть до начала 1980-х.

Сегодня гироглайдеры в натуральную величину делают лишь энтузиасты, причем в основном по непревзойденным чертежам Бенсена — его B-8 в варианте как планера, так и автожира разошлись по миру тысячными сериями, а количество самопальных копий и вовсе не поддается подсчету. Зато целый ряд компаний производит игрушки, работающие по принципу гироглайдера, например Air Zone Gyro Glider — крошечный автожир, выстреливаемый из детского пистолета и летящий благодаря авторотации довольно далеко.

Поставил ли Игорь Бенсен точку в разработке гироглайдеров? Кто знает. Возможно, вам придет в голову идея, как сделать эту машину еще более простой, надежной и безопасной. И ей найдется еще какая-либо сфера применения, помимо развлекательной.