Устаревшее название «геликоптер» было заимствовано из французского языка (фр. hélicoptère ) уже в конце XIX века . Во французском языке, в свою очередь, слово создано из корней греческого языка (др.-греч. ἕλιξ , родительный падеж ἕλικος «спираль, винт» и πτερόν «крыло»).

Авторство слова «вертолёт» (от «вертится» и «летает») принадлежит Н. И. Камову . Самым ранним документом, в котором употребляется «вертолёт», является Протокол заседания Технической Комиссии Центрального Совета ОСОАВИАХИМа под председательством Б. Н. Юрьева , датированный 8 февраля 1929 года . Заседание Комиссии было посвящено рассмотрению проекта автожира КАСКР-1 инженеров Н. И. Камова и Н. К. Скржинского . Новое слово прижилось как синоним слова «геликоптер», в конце 1940-х годов полностью заменив его. Слово «автожир » осталось в русском языке в своём первоначальном значении.

Не представляется верным утверждение Л. А. Введенской и Н. П. Колесникова, что, «когда изобрели летательный аппарат, которому не нужен разбег перед взлётом, поскольку он способен вертикально подняться и полететь с любой площадки, то для его наименования создали слово „вертолёт“ (верт икально + лет еть)» , тем более, что КАСКР-1 , являющийся автожиром, не мог подниматься вертикально.

Также существует версия, что слово «вертолёт» придумал и ввёл в русский язык советский писатель-фантаст А. П. Казанцев .

Существует версия происхождения слова «вертолёт» от названия предприятия-производителя вертолётов «Vertol» (название, в свою очередь, произошло от сокращения термина «Vertical Take-off and Landing aircraft» - «воздушное судно вертикального взлёта и посадки»). В 1959 году советская делегация, в состав которой входил и разработчик первых советских серийных вертолётов М. Л. Миль , приобрела в США образцы американских вертолётов Sikorsky S-58 и Vertol V-44. Именно с этого времени слово «вертолёт» в русском языке окончательно вытеснило слово «геликоптер» для обозначения этих машин.

Основные принципы

Также существуют варианты с расположением рулевого винта на крыле вертолёта , при этом винт не только противодействует реактивному моменту и участвует в путевом управлении, но и создаёт дополнительную тягу, направленную вперёд, разгружая тем самым несущий винт во время полёта.

При использовании пары синхронизированных, противоположно вращающихся винтов, реактивные моменты взаимно компенсируются, при этом дополнительная мощность от двигателей не требуется. Однако такая схема заметно усложняет конструкцию вертолёта.

В случае, если винт приводится во вращение реактивными двигателями , закреплёнными на самих лопастях, реактивный момент почти не заметен.

Для разгрузки несущего винта на большой скорости вертолёт может оснащаться достаточно развитым крылом , для увеличения путевой устойчивости может также применяться оперение .

Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо́льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. Вследствие этого одна из половин винта создаёт бо́льшую подъёмную силу, чем другая, и возникает дополнительный кренящий момент. При этом половина винта с наступающими лопастями по отношению к набегающему воздушному потоку под действием этого потока стремится совершить взмах вверх в горизонтальном шарнире. При наличии жёсткой связи с автоматом перекоса это ведёт к уменьшению угла атаки и, следовательно, к уменьшению подъёмной силы. На другой же половине винта лопасти испытывают гораздо меньшее давление воздуха, угол установки лопастей увеличивается, увеличивается и подъёмная сила. Этот простой способ уменьшает влияние кренящего момента. Стоит отметить, что на отступающих лопастях, при определённых обстоятельствах, может наблюдаться срыв потока , а концевые участки наступающих лопастей могут преодолевать волновой кризис при прохождении звукового барьера.

Кроме того, для улучшения устойчивости во время полёта, повышения наибольших скорости и грузоподъёмности применяют дополнительные крылья (например, на Ми-6 и частично на Ми-24 - у этого вертолёта роль дополнительных крыльев выполняют пилоны подвесного оружия). За счёт дополнительной подъёмной силы на крыльях удаётся разгрузить несущий винт, снизить общий шаг винта и несколько снизить силу эффекта кренения, однако в режиме висения крылья создают дополнительное сопротивление нисходящему воздушному потоку от несущего винта, тем самым снижая устойчивость.

Одновинтовой вертолёт

Вертолёт с реактивным приводом несущего винта (реактивный вертолёт ) - вертолёт, несущий винт которого приводится во вращение при помощи реактивных двигателей или сопел , установленных на лопастях винта. В данной схеме отсутствует механический привод несущего винта, и передаваемый от винта момент незначителен. Для его компенсации и путевого управления на вертолёте устанавливают рулевые поверхности, небольшой рулевой винт или реактивные рулевые сопла.

Сюда же можно отнести экспериментальные вертолёты с маленькими тянущими винтами на каждой лопасти несущего винта и компрессорный привод несущего винта , когда к соплам на лопастях подводится сжатый воздух от компрессора («холодный цикл») или продукты горения под большим давлением («горячий цикл»).

Одновинтовой вертолёт с рулевым винтом - вертолёт, реактивный момент несущего винта которого компенсируется дополнительным рулевым винтом , установленным на хвостовой балке (оперении). Рулевой винт служит также средством путевого управления вертолётом. Данная схема получила наибольшее распространение - по ней построено подавляющее большинство вертолётов в мире, поэтому она часто называется классической схемой .

Вертолёт со струйной системой управления - вертолёт, реактивный момент несущего винта которого компенсируется системой сопел по длине и на конце хвостовой балки. Данная система за рубежом получила название NOTAR .

Одновинтовой вертолёт с винтами-компенсаторами (комбинированный вертолёт ) - одновинтовой вертолёт, имеющий два воздушных винта , установленных на поперечных консолях (крыле или ферме). Реактивный момент несущего винта компенсируется разностью тяг воздушных винтов. Данная схема нашла применение при создании винтокрылов .

Одновинтовой вертолёт с рулевыми поверхностями - вертолёт, реактивный момент несущего винта которого компенсируется за счёт рулевых поверхностей, отклоняющих воздушный поток от несущего или толкающего хвостового винта.

• Двухвинтовой вертолёт поперечной схемы (вертолёт поперечной схемы ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных на поперечной оси вертолёта. Для этого несущие винты устанавливаются на концах крыла или фермы . Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме противоположны по знаку и уравновешивают друг-друга на крыле (ферме).

  Двухвинтовой вертолёт продольной схемы (вертолёт продольной схемы , устаревшее: вертолёт тандемной схемы ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных на продольной оси вертолёта. Для этого несущие винты устанавливаются в носовой и хвостовой частях вертолёта. Из-за особенностей взаимовлияния несущих винтов в горизонтальном полёте задний винт обычно устанавливают выше переднего. Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме противоположны по знаку и уравновешивают друг-друга на фюзеляже вертолёта.

  Разновидностью данной схемы является использование двух несущих винтов, вращающихся в одном направлении. Реактивные моменты здесь компенсируются за счёт наклона осей винтов.

  Двухвинтовой вертолёт соосной схемы (вертолёт соосной схемы , соосный вертолёт ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных на одной оси один над другим. Часто такие несущие винты считают единой конструкцией и называют соосным несущим винтом . Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме противоположны по знаку и уравновешивают друг-друга на главном редукторе вертолёта.

  Двухвинтовой вертолёт с перекрещивающимися лопастями (синхроптер ) - вертолёт, имеющий два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях и расположенных со значительным перекрытием с небольшим наклоном осей вращения. Наклон осей вращения винтов в поперечной плоскости наружу и синхронизация вращения винтов обеспечивает безопасное прохождение лопастей одного несущего винта над втулкой другого. Реактивные моменты несущих винтов в этой схеме не полностью уравновешивают друг-друга на главном редукторе вертолёта. Незначительный момент по тангажу компенсируется системой управления.

  • Трёхвинтовой вертолёт - вертолёт, имеющий три несущих винта, расположенных в плане в виде треугольника. Реактивный момент несущих винтов в случае их однонаправленного вращения компенсируется за счёт наклона осей вращения винтов .

    В случае, когда два несущих винта вращаются в одном направлении, а третий - в противоположном, появляется пара винтов, вращающихся в разных направлениях, общий реактивный момент которых взаимно уравновешивается. Для компенсации реактивного момента оставшегося непарного винта достаточно наклонить только его ось вращения.

    Разновидностью данной схемы является трёхвинтовой вертолёт с малым хвостовым несущим винтом . Данная схема в сущности представляет собой двухвинтовой вертолёт поперечной схемы с хвостовым (задним) горизонтальным рулевым винтом. В этой схеме хвостовой винт значительно меньше двух остальных несущих винтов, создающих основную подъёмную силу. Хвостовой винт служит рулём высоты и иногда рулём направления . Реактивные моменты несущих винтов в данной схеме не уравновешиваются полностью, но влияние хвостового винта незначительно.

    Четырёхвинтовой вертолёт (квадрокоптер ) - вертолёт, имеющий четыре несущих винта, расположенных на концах крыльев или ферм . За счёт противоположного направления вращения в каждой паре (передней и задней) несущих винтов, реактивный момент пар винтов уравновешивается на крыльях (фермах).

    Классификация по взлётному весу

    • Сверхлёгкие - вертолёты со взлётным весом до 1000 кг;
    • Лёгкие - вертолёты со взлётным весом от 1000 до 4500 кг;
    • Средние - вертолёты со взлётным весом от 4500 до 13000 кг;
    • Тяжёлые - вертолёты со взлётным весом более 13000 кг.

    Разделение средних и тяжёлых вертолётов отличается в России и за рубежом. Поэтому некоторые вертолёты могут классифицироваться в России как средние, а за рубежом - как тяжёлые.

    В отдельных случаях может использоваться дополнительный класс сверхтяжёлых вертолётов (например: вертолёт Ми-12).

    Классификация по назначению

    • Категория A - лётно-технические характеристики вертолёта при отказе одного двигателя в любой точке траектории взлёта позволяют прекратить взлёт и совершить безопасную посадку на взлётную площадку (прерванный взлёт ) или продолжить взлёт и набор высоты (продолженный взлёт ). Также характеристики вертолёта при отказе одного двигателя в любой точке траектории посадки позволяют выполнить безопасную посадку (продолженная посадка ) или прекратить посадку и перейти в набор высоты (прерванная посадка ). Данная категория относится к многодвигательным вертолётам. При сертификации рекомендуется вертолётам со взлётным весом более 9080 кг и перевозящим более 9 пассажиров.
    • Категория B - вертолёты, не попадающие под категорию A. При отказе одного двигателя на взлёте или посадке лётно-технические характеристики вертолёта обеспечивают выполнение безопасной посадки (прерванный взлёт, продолженная посадка).

    Вертолёт может быть сертифицирован по обеим категориям.

    Классификация ICAO (по классам воздушных судов)

    Классификация FAI

    Все вертолёты отнесены к классу E-1.

    Для более правильного отражения особенностей вертолётов разной взлётной массы дополнительно введены подклассы:

    • E-1a - со взлётной массой до 500 кг;
    • E-1b - со взлётной массой от 500 до 1000 кг;
    • E-1c - со взлётной массой от 1000 до 1750 кг;
    • E-1d - со взлётной массой от 1750 до 3000 кг;
    • E-1e - со взлётной массой от 3000 до 4500 кг;
    • E-1f - со взлётной массой от 4500 до 6000 кг;
    • E-1g - со взлётной массой от 6000 до 10000 кг;
    • E-1h - со взлётной массой от 10000 до 20000 кг;
    • E-1j - со взлётной массой от 30000 до 40000 кг.

    Предыстория

    Первые идеи

    Первое упоминание о вертикально взлетающем аппарате появилось в Китае около 400 г.н.э. Аппарат представлял собой игрушку в виде палки с прикреплёнными к концу этой палки перьями в виде винта, которую следовало раскручивать в зажатых ладонях для создания подъёмной силы, а затем отпускать.

    Известны проекты различных летательных аппаратов , не являющиеся вертолётами, начиная с летательного аппарата Леонардо да Винчи (1475 год) и далее до, например, автожира Хуана де ла Сиервы (1920 год).

    Действующий физический прибор

    Независимо от идеи летательного аппарата Леонардо да Винчи , труды которого были найдены много позже, М. В. Ломоносов пытался создать летательный аппарат вертикального взлёта, который должны были обеспечивать спаренные винты (на параллельных осях [ ]), однако это устройство не подразумевало пилотируемых полётов - основным предназначением данного прибора были метеорологические исследования - всяческие измерения на разных высотах (температура, давление и т. д.). Из документов можно понять, что идея эта не нашла воплощения, в то же время можно сделать вывод о том, что это был первый настоящий прототип вертолёта. Учёному удалось только сделать физический прибор для демонстрации принципа вертикального полёта. , Вот что сказано в протоколе конференции Академии Наук (1754, июля 1; перевод с латинского) и в отчёте М. В. Ломоносова о научных работах в 1754 году (1755):

    № 4...Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретённую им машину, называемую им аэродромической [воздухобежной], которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух [отбрасывать его вниз], отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия [состояние] верхнего воздуха посредством метеорологических машин [приборов], присоединённых к этой аэродинамической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, [машина] поднималась в высоту и потом обещала достижение желаемого действия. Но это действие, по суждению изобретателя, ещё более увеличится, если будет увеличена сила пружины и если увеличить расстояние между той и другой парой крыльев, а коробка, в которой заложена пружина, будет сделана для уменьшения веса из дерева. Об этом он [изобретатель] обещал позаботиться... /
    № 5 ...Делал опыт машины, которая бы, поднимаясь кверху сама, могла поднять с собою маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вышине, которая хотя с лишком на два золотника облегчилась, однако к желаемому концу не приведена.

    Проект д’Амекура

    Первый лётчик

    Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский механик велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября 1907 года он сумел, на сконструированном им вертолёте, подняться вертикально в воздух на высоту 50 см и провисеть в воздухе 20 секунд. Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолёт управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определённый запас манёвренности. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

    Схема с автоматом перекоса

    До изобретения автомата перекоса управлять полётом вертолёта предполагалось с помощью отклоняемых поверхностей (рулей) или с помощью дополнительных боковых винтов. С помощью автомата перекоса стало возможным управлять вертолётом непосредственно несущим винтом . 18 мая 1911 года выдающийся инженер Б. Н. Юрьев опубликовал «схему одновинтового вертолёта с рулевым винтом и автоматом перекоса лопастей » . До настоящего времени этот механизм используется на большинстве вертолётов. В 1912 году Юрьев построил первую модель одновинтового вертолёта с рулевым винтом. Однако, из-за отсутствия денег он не смог запатентовать свои изобретения и продолжить разработки.

    Устойчиво управляемый полёт

    В 1922 году профессор Георгий Ботезат , эмигрировавший после революции из России в США, построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 м и находиться в полёте несколько минут.

    Хронология

    • 24 апреля 1924 года аргентинский инженер Рауль Патерас Пескара установил первый мировой рекорд дальности полёта на вертолёте Pescara No. 3 - 736 м.
    • 4 мая 1924 года французский инженер Эмиль Эмишен пролетел на своём вертолёте 1100 м по замкнутому треугольному маршруту. Полёт продолжался 7 мин 40 с.
    • В 1930 году итальянская машина конструкции д’Асканио пролетела 1078 м, став первым вертолётом, преодолевшим расстояние свыше 1 км.
    • 14 августа 1932 года А. М. Черёмухин установил на первом советском вертолёте ЦАГИ 1-ЭА неофициальный мировой рекорд высоты полёта - 605 м.
    • 21 декабря 1935 года вертолёт соосной схемы Gyroplane конструкции Луи Бреге и Рене Дорана впервые развил скорость 100 км/ч.
    • В 1936 году немецкий инженер Фокке создал вертолёт Focke-Wulf Fw 61
    • 14 сентября 1939 года И. И. Сикорский оторвал вертолёт VS-300 собственной конструкции от земли.
    • 4 марта 1940 года Правительство СССР издало Постановление о создании нового вертолёта, к разработке которого приступило ОКБ-3

Вертолет создавался одновременно с самолетом, и долгое время эти машины были конкурентами. Однако во втором десятилетии XX в. стало очевидным, что вертолет может решать совершенно иные задачи: взлетать с места без предварительного разбега и садиться на очень маленькую площадку, неподвижно висеть в воздухе, передвигаться поступательно во всех направлениях.

Прообраз вертолетов был придуман еще итальянским художником и изобретателем Леонардо да Винчи , который в 1480 г. нарисовал летательный аппарат с громадным винтом. Через триста лет русский ученый Михаил Ломоносов продемонстрировал модель «воздухобежной машины» с двумя винтами, приводимыми в действие часовыми механизмами. В 1877 г. итальянский врач Карло Форланини и француз Гюстав де Понтон д"Амекур пытались изготовить модели вертолетов с паровым двигателем.

К началу XX в. появился двигатель внутреннего сгорания . Он-то и был установлен на летательном аппарате под названием жироплан, созданном французскими инженерами Луи и Жаком Бреге в 1907 г. Жироплан, удерживаемый канатами, поднялся в воздух на 60 см и продержался над землей в течение минуты. В том же году французский велоконструктор Поль Корню осуществил первый свободный полет на аппарате собственной конструкции, длившийся лишь 20 сек. при высоте подъема менее 2 м.

Были и другие изобретатели, которые создавали различные конструкции со сложной многовинтовой схемой. Схему вертолета с одним несущим винтом, ставшую впоследствии классической, опубликовал в 1911 г. русский инженер Борис Юрьев. Он же придумал автомат перекоса - механизм, до сих пор используемый в современных машинах. Но у Юрьева не было денег, чтобы построить вертолет. Три года спустя английский инженер Эдвин Мамфорд осуществил на своем вертолете первый полет с поступательной скоростью.

Дальнейшее развитие техники и изучение аэродинамики винтокрылых машин позволило добиться серьезных успехов. Вертолеты стали перемещаться в любую сторону, выполнять виражи и развороты на месте. Появились модели, способные совершать дальние безопасные полеты на большой высоте. Такими моделями стали «бреге-доран» во Франции и «фокке-вульф» в Германии. Они представляли собой двухвинтовые вертолеты поперечной схемы и были настолько успешными, что поперечная схема еще долгое время привлекала внимание конструкторов.

И все-таки в вертолетостроении постепенно утвердилась одновинтовая схема. Это произошло благодаря американскому авиаконструктору Игорю Сикорскому, который усовершенствовал классическую схему Юрьева. В 1942 г. вертолет Сикорского был принят на вооружение армии США и запущен в серийное производство. А годом позже британский королевский ВМФ обзавелся более мощной моделью «Си-корский R-4».

В ходе корейской войны (1950-53) вертолет использовался для доставки войск и вывоза раненых, а во время вьетнамской войны (1954-75) - в качестве воздушной артиллерии.

Вертолет Генриха Фокке (конец 1930-х) имел два трехлопастных несущих винта и тянущий пропеллер, позволявший развивать горизонтальную скорость свыше 120 км/ч. На этом вертолете был установлен мировой рекорд продолжительности полета -1 ч. 20 мин.

Наверное многим будет интересно узнать, что первый эскиз летательного аппарата, способного вертикально подниматься и садиться, был обнаружен в рукописях выдающегося итальянского художника и ученого 15-го столетия Деонардо да Винчи. Он выдвинул идею геликоптера, который приобретал подъемную силу в результате вращения винта с вертикальной осью. Правда, конструкция подобного аппарата не учитывала наличие реактивного момента, в результате которого корпус аппарата вращался бы в противоположном направлении вращению винта. Первую модель геликоптера, где был учтен реактивный момент несущего винта, построил русский ученый М.В. Ломоносов. В 1754 году он сделал доклад в Российской академии наук об «аэродинамической машине», предназначенной для исследования и измерения температуры верхних слоев атмосферы. Модель имела фюзеляж и два винта, которые вращались в разные стороны. Часовая пружина служила двигателем.

В 1835 -1865 годах во Франции были изобретены несколько моделей винтокрылых аппаратов. В 1863 году французским изобретателем Г. де Ланделлем был разработан проект аппарата, получивший название «аэронеф». У аппарата был тянущий винт, крылья, подъемные винты, расположенные на вертикальных мачтах. В 1869 году русский ученый А.Н. Лодыгин представил проект аппарата с электрическим двигателем — «электролет». Созданием вертолета в 90-е годы XIX столетия начинает заниматься создатель аэродинамики — русский ученый Н.Е. Жуковский вместе с учениками. В 1907 году французам Л. и Ж. Бреге вместе с профессором Ш. Рише удалось сконструировать вертолет, поднявшийся в воздух. В мае 1911 года, после ряда неудачных попыток, русский изобретатель Игорь Сикорский продемонстрировал свою новую модель вертолета, которая смогла подняться в воздух и немного пролететь. Особая роль в развитии вертолетостроения принадлежит русскому ученому Б.Н. Юрьеву. В 1911 году он разработал модель одновинтового вертолета, снабженного хвостовым рулевым винтом. На Международной выставке воздухоплавания, проходившей в 1912 году в Москве, вертолет Юрьева получил Малую золотую медаль. Испанец Пескар продемонстрировал в 1923 году свою модель вертолета, продержавшуюся в воздухе 10 минут и пролетевшую 300 м на высоте 3 метров. Вертолет Эмишена пролетел в 1924 году около 120 м, но машина могла разворачиваться на месте, зависать в воздухе, лететь задним ходом.

В 1930 году Б.Н. Юрьев совместно с конструкторами Центрального аэрогидродинамического института построили первый экспериментальный одноместный одновинтовой вертолет 1-ЭА, поднявшийся на высоту 605 метров. У машины было 2 рулевых винта, 2 мотора «Рон», впервые был установлен изобретенный Юрьевым автомат перекоса, который затормозит падение вертолета, если откажет двигатель. В 1941 году Б.Н. Юрьев совместно с И.П. Братухиным разработали конструкцию двухвинтового вертолета «Омега», продемонстрированного в 1946 году на воздушном параде под Москвой в Тушино. В 1939 году русский изобретатель И. Сикорский, эмигрировавший в 1919 году в США, создает свой вертолет S-46. После устранения некоторых недостатков Сикорский создает в 1941 году вертолет S-47, предназначенный для военных целей.

У большинства вертолетов вместо крыльев установлен большой несущий винт с вертикальной осью вращения. На хвосте вертолета расположен второй воздушный винт, поменьше, его ось вращения направлена горизонтально для компенсации вращающегося момента. Такую схему имеют вертолеты Ми-1, Ми-6, Ми-26 и многие другие, созданные под руководством выдающегося конструктора М.Л. Миля. Другим выдающимся конструктором Н.И. Камовым была предложена другая схема в конструкции вертолетов. В данной схеме на ось один над другим насаживаются два несущих винта, которые вращаются в разные стороны. Компенсация вращающегося момента происходит без использования хвостового винта. Для вертолета В-12 в конструкторском бюро М.Л. Миля использовали схему, по которой 2 огромных винта крепились на специальных фермах по бокам фюзеляжа. Впрочем, какая бы схема не использовалась, неизменно одно — машина может взлетать без разбега, «зависать» в воздухе, свободно перемещаться вперед, назад и в сторону. Вертолеты широко используются как в мирных, так и в военных целях. Они доставляют людей и грузы в труднодоступные районы, где нет посадочных площадок и удобных дорог. С их помощью устанавливают опоры линий электропередачи, пролеты мостов, тушат пожары, охраняют границы государства и многое другое.

Только в XX веке она получила практическое воплощение.

В 1853-1860 годах во Франции Понтон д’Амекур разработал проект летательной машины - «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны.

Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге (Louis & Jacques Bréguet) под руководством профессора Шарля Рише (Charles Richet), поднялся в воздух на 50 см. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащен двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединенных в виде четырех вращающихся бипланных крыльев. Суммарная тяга всех винтов составляла 560-600 кг. Максимальная высота полета на режиме висения - 1,525 м была достигнута 29 сентября. Также существуют данные о том, что в 1905 году француз М. Леже создал аппарат с двумя противоположно вращающимися винтами, который мог на некоторое время отрываться от земли .

Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню (Paul Cornu). 13 ноября он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолет управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определенный запас маневренности. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

Этимология

Вертолёт в современном понимании этого слова до войны носил название «геликоптер». Это слово было заимствовано из французского языка (фр. hélicoptère ) уже в конце XIX века .

Слово «вертолёт» появилось в 1929 году , когда был применено Н. И. Камовым к автожиру КАСКР-1 , который, однако, не был вертолётом в современном смысле слова. В том же значении фиксируется в словаре Ушакова: «вертолёт, а м. (нов. авиац.). То же, что автожир» . По всей видимости, слово «вертолёт» было создано по подобию французского «gyroplane» (имеющего то же значение и существующего с 1907 года) так же, как по аналогии с «aéroplane» (тогда ещё бытовавшему во французском языке), был придуман «самолёт». То есть, первый элемент «верт-» (от слова «вертеть») соответствует французскому «gyro-», восходящему ко греческому «γῦρος».

Не представляется верным утверждение Л. А. Введенской и Н. П. Колесникова, что, «когда изобрели летательный аппарат, которому не нужен разбег перед взлётом, поскольку он способен вертикально подняться и полететь с любой площадки, то для его наименования создали слово вертолёт (верт икально + лет еть)» , тем более, что КАСКР-1 , являющийся автожиром, не мог подниматься вертикально.

Другим вариантом является два больших несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях на одной оси. Второй винт называется аэродинамически симметричным соосным несущим винтом. Этот вариант использован, например, в российском Ка-50 . Вертолёты такой схемы показывают более высокую тяговооружённость , однако в случае недостаточной продуманности конструкции, могут обладать повышенной вероятностью схлёстывания лопастей винтов при резком боковом манёвре.

Есть ещё вертолёты, которые используют эффект Коанды (прилипание струи жидкости или газа к твёрдой поверхности), чтобы компенсировать вращательный момент без дополнительных винтов.

Максимальная скорость вертолёта ограничена ввиду недопустимости постоянного достижения скорости звука на крайних участках лопастей (общая максимальная скорость на краю лопасти равна радиусу диска вращения ротора, умноженному на обороты в секунду + скорость самого вертолёта), что привело бы к разрушению конструкции.

Когда вертолёт летит вперёд, лопасти, движущиеся вперёд, имеют бо́льшую скорость относительно воздуха, чем движущиеся назад. В результате одна из половин винта создаёт бо́льшую подъёмную силу, чем другая, и вертолёт поворачивает вбок. Чтобы этого не происходило, используется механизм компенсации, встроенный в автомат перекоса , чтобы угол наклона лопастей в левой и правой половине винта был бы различен.

• Одновинтовые с рулевым винтом. Для компенсации реактивного момента используется рулевой винт, создающий тягу в направлении вращения НВ. Традиционно эту схему называют «классической схемой». По этой схеме построено большинство существующих вертолетов;
• Одновинтовые со струйной системой управления. Для компенсации реактивного момента используется система управления погранслоем на хвостовой балке и реактивное сопло на конце. На Западе известна как NOTAR, что расшифровывается, как «NO TAil Rotor» или «Без хвостового винта», что звучит не корректно ввиду наличия множества схем, подпадающих под это определение. Пример: MD 520N ; MD 900 Explorer.
• Одновинтовые с реактивным принципом вращения лопастей. Также именуются реактивными вертолетами. Двигатели расположены на лопастях и на вал несущего винта не передается сильных моментов, как в случае расположения двигателей в фюзеляже. Такая схема исключает наличие реактивного момента от несущего винта. Существуют различные варианты этой схемы: с установкой прямоточных воздушно-реактивных двигателей на законцовках лопастей (собственно реактивный вертолёт), либо с соплами на законцовках лопастей и подачей горячего выхлопа на них от расположенного в фюзеляже газотурбинного двигателя («привод горячего цикла»), либо компрессорный привод «холодного цикла»: газотурбинный двигатель в корпусе вертолёта приводит компрессор, а сжатый воздух от него подводится через трубопроводы к соплам на законцовках лопастей. Было построено несколько экспериментальных машин с реактивным приводом. Только привод компрессорного типа использовался на серийно строившемся вертолёте. Пример: Sud-Ouest SO.1221 «Djinn».
• Двухвинтовые продольной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счет наличия двух одинаковых винтов, вращающихся в противоположные стороны и расположенных в передней и задней частях фюзеляжа. Пример: CH-47 Chinook , Як-24 .
• Двухвинтовые поперечной схемы. Аналогична предыдущей, но винты расположены на фермах либо крыльях по бокам фюзеляжа. Пример: В-12 (самый крупный из когда-либо взлетавших вертолетов).
• Двухвинтовые соосной схемы. Компенсация реактивного момента происходит за счет наличия двух одинаковых винтов вращающихся в противоположные стороны и расположенных на одной оси. Пример: Большинство вертолетов УВЗ им. Камова .
• Двухвинтовые с перекрещивающимися плоскостями роторов. Также именуются синхроптерами. Оси вращающихся в противоположные стороны роторов наклонены по оношению друг к другу, плоскости вращения роторов пересекаются, для исключения столкновения лопастей вращение их синхронизировано. Пример: Kaman HH-43 Huskie.
• Многовинтовые (вертолетные-платформы). Компенсация происходит за счет наличия равного количества противоположно вращающихся винтов.
• Винтокрылы. Эта схема отличается от вышеперечисленных тем, что для создания пропульсивной тяги используется тянущий/толкающий винт или реактивный двигатель. Тут название «винтокрыл» означает, что при горизонтальном полёте винт используется как крыло (не создает пропульсивную силу). Пример: Ка-22 .
• Конвертопланы. Эта схема переходного летательного аппарата, который взлетает как вертолет с помощью винта, а в горизонтальном полете летит как самолет, используя винты как пропеллеры. Конвертопланы разделяются на аппараты
• с поворотной винтомоторной группой (тилтротор) - крыло неподвижно, поворачивается двигатель (если он расположен на крыле) с винтом (Пример: V-22 Osprey);
• с поворотным крылом (тилтвинг) - поворачивается крыло вместе с расположенной на нем винтомоторной группой;
• вертикальные - элементы конструкции не поворачиваются, но аппарат стоит «на хвосте» (Heinkel Lerche II, Wespe - не построены по причине поражения

Возможность полета всегда волновала человека. Наблюдение за птицами вызывало естественное желание подняться в воздух с помощью искусственных крыльев. Махолеты вплоть до начала XIX века были наиболее распространенным типом проектов летательных аппаратов тяжелее воздуха. Несмотря на давнюю повсеместную известность воздушного змея, идея подъема в воздух при помощи поступательно движущегося крыла почему-то не была популярной среди исследователей. «Змеи» и первые ракеты использовались преимущественно для увеселения, а в качестве пилотируемых летательных аппаратов, как правило, не рассматривались. Зато способность вращающегося винта проникать в воздушную среду казалась энтузиастам полета не менее естественной, чем взмахи птичьих крыльев. Так, в Средние века идея использования для полетов вращающийся винт уже была популярной.

Несущий винт, как источник подъемной силы, не имеет прямых аналогов в природе. Отдаленное сходство с вертолетами можно усмотреть разве что в способности летать у птиц колибри и некоторых видов насекомых. Немного напоминают несущий винт семена-крылатки клена и ясеня, которые иногда оказываются довольно далеко от родного дерева. Старейший же искусственный предшественник вертолета — бумеранг, предположительно был изобретен австралийскими аборигенами около 10 тысяч лет назад. Однако было бы слишком смело предполагать, что колибри, семя-крылатка или бумеранг послужили прототипами несущего винта. Скорее всего, для «вертолетостроителей» античности и раннего Средневековья прототипами послужили другие разновидности винтов и лопаточных машин: водоподъемная спираль и ветряная мельница. А понимание лопасти винта именно как движущегося по кругу крыла пришло к пионерам полета только в результате настоящих инженерных экспериментов в оборудованных лабораториях.

Прообраз несущего винта появился столь же рано, как и лопаточные машины других типов. Правда, в отличие от них несущий винт не получил практического применения и использовался только в качестве игрушки. Существует предположение, что широко распространенная игрушка «летающая палочка» (или «воздушный волчок»), представляющая собой маленький винт, ось которого раскручивают руками или обмотанной вокруг нее веревкой, а затем отпускают, была известна в Китае еще в самом начале нашей эры. В Европе «воздушные волчки» активно закрутились в XIV—XV веках.

Винтокрылые игрушки

Первое сохранившееся упоминание о вертолете относится к 320 году н. э. Китайский ученый Го Хун в своем опусе среди различных фантастических способов «вознесения на ужасные высоты и путешествия в безбрежных пространствах» предложил делать «летающие колесницы», поднимающиеся в воздух при помощи вращающихся лопастей. Даосист рассматривал путешествия «на ужасных высотах» и как средство борьбы с врагом. Первый сохранившийся до наших дней европейский проект вертолета появился одновременно с проектом другого военного средства — танка. Эти два плана содержатся на одной странице рукописи великого Леонардо да Винчи и датируются 1488—1489 годами. Для привода в действие механизмов Леонардо предлагал использовать пружину. Замена раскрутки винта от наземного стартера источником энергии, расположенным на самой модели, стала важным шагом в создании реального вертолета.

Попыток создать аппарат с вертикальным тяговым винтом предпринималось очень много. Русский ученый Ломоносов, также занимался изучением вертолета на макетах.

Аэронавтика начиналась усилиями увлеченных и энергичных людей: романтиков-благотворителей, спортсменов в поисках новых экстремальных ощущений и талантливых механиков, фанатично преданных своему делу. Поля Корню (1881-1944 гг.) можно отнести к последней категории.

Производитель велосипедов и мастер по ремонту из Лизье (Франция), этот скромный человек был полон идей и решимости. Он бредил зарождающейся авиацией и особенно вертолетами, которые, как он верил «окажутся более полезными, чем аэропланы»

В 24 года Поль Корню создал первую работающую модель вертолета. Этот летательный аппарат весил 13 кг и имел два «ротора», размещенных с обеих сторон металлической рамы, в которой размещался маломощный мотор в 2 л.с. Эта модель совершила несколько прыжков в воздух на глазах у зрителей, дав Корню уверенность в том, что он на правильном пути.

Позднее он занялся разработкой большой машины на деньги частных спонсоров. Корню начал строить этот летательный аппарат в 1906 году. Он работал в одиночку и продвигался довольно медленно. Вертолет, разработку которого он завершил в 1907 году, имел V-образную раму, несущую двигатель «Антуанэтт» мощностью 24 л.с. и пилота. Трансмиссия обеспечивалась ремнем длиной 24 метра, соединяющим двигатель с двумя большими шкивами, на которых крепились двухлопастные винты по обеим сторонам конструкции. Плоскости рулевого управления размещались непосредственно под винтами.

Во время первых испытаний Корню столкнулся с теми же проблемами, которые проявились в его рабочей модели: нехватка мощности двигателя для массы в 260 кг, недостаточная сила сцепления трансмиссионного ремня и неудачные пропорции секций винта.

Впервые в вертолетостроении Корню применил автомат перекоса, который им запатентирован в 1908 году.