Elicottero
Early design
I primi riferimenti per il volo verticale provenivano dalla Cina. Dal 400 a. C. circa, i bambini cinesi hanno giocato con giocattoli volanti di bambù (o top cinese). Questo bambù-elicottero è filata rotolando un bastone attaccato ad un rotore. La filatura crea ascensore, e il giocattolo vola quando viene rilasciato. Il libro taoista Baopuzi di Ge Hong (Master “Maestro che abbraccia la semplicità”) del iv secolo d.C. descrive alcune delle idee inerenti agli aerei ad ala rotante.,
Disegni simili al giocattolo elicottero cinese è apparso in alcuni dipinti rinascimentali e altre opere. Nel xviii e nel xix secolo gli scienziati occidentali svilupparono macchine volanti basate sul giocattolo cinese.
Non è stato fino ai primi anni 1480, quando il polimatologo italiano Leonardo da Vinci ha creato un progetto per una macchina che potrebbe essere descritta come una “vite aerea”, che qualsiasi avanzamento registrato è stato fatto verso il volo verticale. Le sue note suggerivano che costruisse piccoli modelli volanti, ma non c’erano indicazioni per alcuna disposizione per impedire al rotore di far ruotare l’imbarcazione., Man mano che la conoscenza scientifica aumentava e diventava più accettata, la gente continuava a perseguire l’idea del volo verticale.
Nel luglio 1754, il russo Mikhail Lomonosov aveva sviluppato un piccolo coassiale modellato sulla cima cinese ma alimentato da un dispositivo a molla e lo dimostrò all’Accademia Russa delle Scienze. Era alimentato da una molla, ed è stato suggerito come metodo per sollevare strumenti meteorologici., Nel 1783, Christian de Launoy e il suo meccanico, Bienvenu, usarono una versione coassiale del top cinese in un modello costituito da piume di volo di tacchino contrarotanti come pale del rotore, e nel 1784, lo dimostrarono all’Accademia delle Scienze francese. Sir George Cayley, influenzato dal fascino dell’infanzia con il flying top cinese, sviluppò un modello di piume, simile a quello di Launoy e Bienvenu, ma alimentato da elastici. Entro la fine del secolo, aveva progredito a utilizzare fogli di stagno per pale del rotore e molle per il potere., I suoi scritti sui suoi esperimenti e modelli sarebbero diventati influenti sui futuri pionieri dell’aviazione. Alphonse Pénaud avrebbe poi sviluppare giocattoli elicottero modello rotore coassiale nel 1870, anche alimentato da elastici. Uno di questi giocattoli, dato in dono dal padre, avrebbe ispirato i fratelli Wright a perseguire il sogno del volo.
Elicottero sperimentale di Enrico Forlanini, 1877
Nel 1861, la parola “elicottero” fu coniata da Gustave de Ponton d’Amécourt, un inventore francese che dimostrò un piccolo modello a vapore., Mentre celebrato come un uso innovativo di un nuovo metallo, alluminio, il modello mai sollevato da terra. Il contributo linguistico di D’Amecourt sarebbe sopravvissuto per descrivere infine il volo verticale che aveva immaginato. La potenza del vapore era popolare anche con altri inventori. Nel 1878 il veicolo senza pilota italiano Enrico Forlanini, anch’esso alimentato da un motore a vapore, salì ad un’altezza di 12 metri (39 piedi), dove si librò per circa 20 secondi dopo un decollo verticale. Il design a vapore di Emmanuel Dieuaide presentava rotori controrotanti alimentati attraverso un tubo flessibile da una caldaia a terra., Nel 1887 l’inventore parigino Gustave Trouvé costruì e pilotò un elicottero modello elettrico legato.
Nel luglio 1901, il volo inaugurale dell’elicottero di Hermann Ganswindt ebbe luogo a Berlino-Schöneberg; questo fu probabilmente il primo volo a motore più pesante dell’aria che trasportava esseri umani. Un film che copre l’evento è stato preso da Max Skladanowsky, ma rimane perduto.
Nel 1885, Thomas Edison ricevette 1.000 dollari (equivalenti a today 28.000 oggi) da James Gordon Bennett, Jr., per condurre esperimenti verso lo sviluppo del volo., Edison costruì un elicottero e utilizzò la carta per un ticker per creare guncotton, con il quale tentò di alimentare un motore a combustione interna. L’elicottero è stato danneggiato da esplosioni e uno dei suoi operai è stato gravemente bruciato. Edison ha riferito che ci sarebbe voluto un motore con un rapporto di tre a quattro libbre per potenza prodotta per avere successo, sulla base dei suoi esperimenti. Ján Bahýľ, un inventore slovacco, adattò il motore a combustione interna per alimentare il suo modello di elicottero che raggiunse un’altezza di 0,5 metri (1,6 piedi) nel 1901., Il 5 maggio 1905, il suo elicottero raggiunse i 4 metri (13 piedi) di altitudine e volò per oltre 1.500 metri (4.900 piedi). Nel 1908, Edison brevettò il suo progetto per un elicottero alimentato da un motore a benzina con aquiloni a scatola attaccati ad un albero da cavi per un rotore, ma non volò mai.
Primi voli
Nel 1906, due fratelli francesi, Jacques e Louis Breguet, iniziarono a sperimentare profili per elicotteri. Nel 1907, questi esperimenti hanno portato al Gyroplane No. 1, probabilmente come il primo esempio noto di un quadricottero., Anche se c’è qualche incertezza sulla data, tra il 14 agosto e il 29 settembre 1907, il Gyroplane No. 1 sollevò il suo pilota in aria per circa 0,6 metri (2 piedi) per un minuto. Il Gyroplane No. 1 si è dimostrato estremamente instabile e ha richiesto un uomo ad ogni angolo della cellula per tenerlo fermo. Per questo motivo, i voli del Gyroplane No. 1 sono considerati il primo volo con equipaggio di un elicottero, ma non un volo libero o untethered.,
L’elicottero di Paul Cornu, 1907
Nello stesso anno, il collega inventore francese Paul Cornu progettò e costruì l’elicottero Cornu che utilizzava due rotori controrotanti da 6,1 metri (20 piedi) azionati da un motore Antoinette da 24 HP (18 kW). Il 13 novembre 1907, sollevò il suo inventore a 0,3 metri (1 ft) e rimase in alto per 20 secondi. Anche se questo volo non ha superato il volo del Gyroplane No. 1, è stato segnalato per essere il primo volo veramente libero con un pilota., L’elicottero di Cornu completò altri voli e raggiunse un’altezza di quasi 2,0 metri (6,5 piedi), ma si dimostrò instabile e fu abbandonato.
Nel 1911, il filosofo ed economista sloveno Ivan Slokar brevettò una configurazione di elicottero.
L’inventore danese Jacob Ellehammer costruì l’elicottero Ellehammer nel 1912. Consisteva in un telaio dotato di due dischi controrotanti, ognuno dei quali era dotato di sei palette attorno alla sua circonferenza. Dopo i test al coperto, l’aereo è stato dimostrato all’aperto e ha effettuato diversi decolli liberi., Gli esperimenti con l’elicottero continuarono fino al settembre 1916, quando si rovesciò durante il decollo, distruggendo i suoi rotori.
Durante la prima guerra mondiale, l’Austria-Ungheria sviluppò il PKZ, un prototipo sperimentale di elicottero, con due aerei costruiti.
Sviluppo iniziale
Film muto di un volo di prova dell’elicottero di Pescara, 1922. EYE Film Institute Paesi Bassi.,
Nei primi anni 1920, l’argentino Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio, mentre lavorava in Europa, dimostrò una delle prime applicazioni di successo del passo ciclico. I rotori coassiali, controrotanti, biplani potrebbero essere deformati per aumentare e diminuire ciclicamente l’ascensore che hanno prodotto. Il mozzo del rotore potrebbe anche essere inclinato in avanti di alcuni gradi, consentendo all’aeromobile di andare avanti senza un’elica separata per spingerlo o tirarlo. Pateras-Pescara è stata anche in grado di dimostrare il principio dell’autorotazione. Nel gennaio 1924, l’elicottero di Pescara n., 1 è stato testato ma è risultato essere sottodimensionato e non poteva sollevare il proprio peso. Il suo 2F è andato meglio e ha stabilito un record. Il governo britannico finanziò ulteriori ricerche da Pescara che portarono all’elicottero n. 3, alimentato da un motore radiale da 250 cavalli (190 kW) che poteva volare fino a dieci minuti.
Il 14 aprile 1924, il francese Étienne Oehmichen stabilì il primo record mondiale di elicottero riconosciuto dalla Fédération Aéronautique Internationale (FAI), pilotando il suo elicottero quadrotor 360 metri (1.180 ft)., Il 18 aprile 1924, Pescara ha battuto il record di Oemichen, volando per una distanza di 736 metri (2,415 ft) (quasi 0,80 chilometri o .5 miglia) in 4 minuti e 11 secondi (circa 13 km/h o 8 mph), mantenendo un’altezza di 1,8 metri (6 piedi). Il 4 maggio, Oehmichen ha completato il primo volo in elicottero a circuito chiuso di un chilometro in 7 minuti e 40 secondi con la sua macchina numero 2.
Negli Stati Uniti, George de Bothezat costruì l’elicottero quadrotor de Bothezat per l’United States Army Air Service, ma l’esercito annullò il programma nel 1924 e l’aereo fu demolito.,
Albert Gillis von Baumhauer, un ingegnere aeronautico olandese, iniziò a studiare progettazione di velivoli ad ala rotante nel 1923. Il suo primo prototipo “volò” (“saltò” e si librò nella realtà) il 24 settembre 1925, con il capitano dell’esercito olandese Floris Albert van Heijst ai comandi. I controlli che van Heijst ha utilizzato sono state le invenzioni di von Baumhauer, il ciclico e collettivo. I brevetti furono concessi a von Baumhauer per i suoi controlli ciclici e collettivi dal ministero dell’aviazione britannico il 31 gennaio 1927, con il numero di brevetto 265.272.,
Nel 1927, Engelbert Zaschka dalla Germania costruì un elicottero, equipaggiato con due rotori, in cui un giroscopio fu usato per aumentare la stabilità e funge da accumulatore di energia per un volo a vela per effettuare un atterraggio. L’aereo di Zaschka, il primo elicottero, che abbia mai funzionato così bene in miniatura, non solo sale e scende verticalmente, ma è in grado di rimanere fermo a qualsiasi altezza.
Nel 1928, l’ingegnere aeronautico ungherese Oszkár Asbóth costruì un prototipo di elicottero che decollò e atterrò almeno 182 volte, con una durata massima di volo singolo di 53 minuti.,
Nel 1930, l’ingegnere italiano Corradino D’Ascanio costruì il suo D’AT3, un elicottero coassiale. La sua macchina relativamente grande aveva due rotori controrotanti a due pale. Il controllo è stato ottenuto utilizzando ali ausiliarie o servo-linguette sui bordi finali delle pale, un concetto che è stato successivamente adottato da altri progettisti di elicotteri, tra cui Bleeker e Kaman. Tre piccole eliche montate sulla cellula sono state utilizzate per il controllo aggiuntivo di beccheggio, rollio e imbardata., Il D’AT3 deteneva modesti record di velocità e altitudine FAI per l’epoca, tra cui altitudine (18 m o 59 ft), durata (8 minuti e 45 secondi) e distanza percorsa (1.078 m o 3.540 ft).
Primo rotorcraft pratico
L’ingegnere aeronautico e pilota spagnolo Juan de la Cierva inventò l’autogiro nei primi anni 1920, diventando il primo rotorcraft pratico. Nel 1928, de la Cierva volò con successo un autogiro attraverso la Manica, da Londra a Parigi. Nel 1934, un autogiro divenne il primo velivolo a decollare e atterrare con successo sul ponte di una nave., Nello stesso anno, l’autogiro fu impiegato dai militari spagnoli durante la rivolta delle Asturie, diventando il primo dispiegamento militare di un rotocraft. Autogyros sono stati impiegati anche nel New Jersey e Pennsylvania per la consegna di posta e giornali prima dell’invenzione dell’elicottero. Anche se manca una vera capacità di volo verticale, il lavoro sull’autogiro costituisce la base per l’analisi dell’elicottero.
Successo a rotore singolo
In Unione Sovietica, Boris N. Yuriev e Alexei M., Cheremukhin, due ingegneri aeronautici di lavoro a Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI o Centrale Aerohydrodynamic Istituto), costruito e volato il TsAGI 1-EA ascensore singolo rotore di un elicottero, che ha utilizzato un open tubo quadro, un quattro-lama ascensore principale del rotore, e twin set di 1,8 metri (5.9 piedi) di diametro, a due lame anti-coppia di rotori: un set di due al naso e un set di due in coda. Alimentato da due propulsori M-2, copie potenziate del motore rotativo Gnome Monosoupape 9 Type B-2 da 100 CV della prima guerra mondiale, lo TsAGI 1-EA ha effettuato diversi voli a bassa quota., Il 14 agosto 1932, Cheremukhin riuscì a portare la 1-EA ad un’altitudine non ufficiale di 605 metri (1.985 piedi), frantumando il precedente risultato di d’Ascanio. Poiché l’Unione Sovietica non era ancora membro della FAI, tuttavia, il record di Cheremukhin rimase non riconosciuto.
Nicolas Florine, un ingegnere russo, costruì la prima macchina a rotore biposto per eseguire un volo libero. Volò a Sint-Genesius-Rode, presso il Laboratoire Aérotechnique de Belgique (ora Istituto von Karman) nell’aprile del 1933, e raggiunse un’altitudine di sei metri (20 piedi) e una resistenza di otto minuti., Florine ha scelto una configurazione co-rotante perché la stabilità giroscopica dei rotori non si annullerebbe. Pertanto, i rotori dovevano essere inclinati leggermente in direzioni opposte per contrastare la coppia. Utilizzando rotori hingeless e co-rotazione anche ridotto al minimo lo stress sullo scafo. All’epoca, era uno degli elicotteri più stabili esistenti.
Il Bréguet-Dorand Gyroplane Laboratoire fu costruito nel 1933. Era un elicottero coassiale, controrotante. Dopo molti test a terra e un incidente, prese il volo per la prima volta il 26 giugno 1935., In breve tempo, l’aereo stava stabilendo record con il pilota Maurice Claisse ai comandi. Il 14 dicembre 1935, stabilì un record per il volo a circuito chiuso con un diametro di 500 metri (1.600 piedi). L’anno successivo, il 26 settembre 1936, Claisse stabilì un record di altezza di 158 metri (518 piedi). E, infine, il 24 novembre 1936, stabilì un record di durata del volo di un’ora, due minuti e 50 secondi su un circuito chiuso di 44 chilometri (27 miglia) a 44,7 chilometri all’ora (27,8 mph). L’aereo fu distrutto nel 1943 da un attacco aereo alleato all’aeroporto di Villacoublay.,
American single-rotor beginnings
L’inventore americano Arthur M. Young ha iniziato a lavorare su elicotteri modello nel 1928 utilizzando motori hover elettrici convertiti per guidare la testa del rotore. Young inventò la barra stabilizzatrice e la brevettò poco dopo. Un amico comune presentò Young a Lawrence Dale, che una volta visto il suo lavoro gli chiese di unirsi alla Bell Aircraft company. Quando Young arrivò a Bell nel 1941, firmò il suo brevetto e iniziò a lavorare sull’elicottero. Il suo budget era di US US 250.000 (equivalente a today 4,3 milioni oggi) per costruire due elicotteri funzionanti., In soli sei mesi completarono il primo Bell Model 1, che generò il Bell Model 30, in seguito succeduto dal Bell 47.
la Nascita di un’industria
Igor Sikorsky e il primo al mondo in produzione di massa dell’elicottero, il Sikorsky R-4, 1944
Henrich Focke a Focke-Wulf è stato concesso in licenza per produrre la Cierva C. 30 autogiro nel 1933. Focke progettò il primo pratico elicottero bimotore trasversale al mondo, il Focke-Wulf Fw 61, che volò per la prima volta il 26 giugno 1936., L’Fw 61 ha battuto tutti i record mondiali di elicotteri nel 1937, dimostrando un inviluppo di volo che era stato raggiunto solo in precedenza dall’autogiro.
Durante la seconda guerra mondiale, la Germania nazista utilizzò elicotteri in piccolo numero per l’osservazione, il trasporto e l’evacuazione medica. Il Flettner Fl 282 Kolibri synchropter-utilizzando la stessa configurazione di base del pionieristico Fl 265 di Anton Flettner—è stato utilizzato nel Mediterraneo, mentre l’elicottero bimotore Focke Achgelis Fa 223 Drache è stato utilizzato in Europa., I bombardamenti estesi delle forze alleate impedirono alla Germania di produrre elicotteri in grandi quantità durante la guerra.
Negli Stati Uniti, l’ingegnere russo Igor Sikorsky e Wynn Laurence LePage gareggiarono per produrre il primo elicottero militare statunitense. LePage ha ricevuto i diritti di brevetto per sviluppare elicotteri modellati dopo l’Fw 61 e ha costruito l’XR-1. Nel frattempo, Sikorsky optò per un più semplice design a rotore singolo, il VS-300, che si rivelò essere il primo pratico design di elicottero a rotore singolo di sollevamento., Dopo aver sperimentato configurazioni per contrastare la coppia prodotta dal singolo rotore principale, Sikorsky si stabilì su un singolo rotore più piccolo montato sul braccio di coda.
Sviluppato dal VS-300, l’R-4 di Sikorsky fu il primo elicottero prodotto in serie su larga scala, con un ordine di produzione per 100 aerei. L’R-4 fu l’unico elicottero alleato a servire nella seconda guerra mondiale, principalmente per la ricerca e il salvataggio (da parte dell’USAAF 1st Air Commando Group) nella campagna di Birmania, in Alaska e in altre aree con terreni difficili., La produzione totale ha raggiunto 131 elicotteri prima che l’R-4 fosse sostituito da altri elicotteri Sikorsky come l’R-5 e l’R-6. In tutto, Sikorsky produsse oltre 400 elicotteri prima della fine della seconda guerra mondiale.
Mentre LePage e Sikorsky costruirono i loro elicotteri per l’esercito, Bell Aircraft assunse Arthur Young per aiutare a costruire un elicottero utilizzando il design del rotore a due pale di Young, che utilizzava una barra stabilizzatrice ponderata posta ad un angolo di 90° Il successivo elicottero Model 30 ha mostrato la semplicità e la facilità d’uso del design., Il modello 30 fu sviluppato nel Bell 47, che divenne il primo elicottero certificato per uso civile negli Stati Uniti. Prodotto in diversi paesi, il Bell 47 è stato il modello di elicottero più popolare per quasi 30 anni.,
Turbina età
Nel 1951, sotto la spinta dei suoi contatti presso il Dipartimento della Marina, Charles Kaman ha modificato il suo K-225 synchropter — un disegno per un doppio rotore elicottero concetto lanciata per la prima volta da Anton Flettner nel 1939, con la già citata Fl 265 con motore a pistoni design in Germania – con un nuovo tipo di motore, il motore turboalbero. Questo adattamento del motore a turbina forniva una grande quantità di potenza all’elicottero di Kaman con una penalità di peso inferiore rispetto ai motori a pistoni, con i loro pesanti blocchi motore e componenti ausiliari., L ‘ 11 dicembre 1951, il Kaman K-225 divenne il primo elicottero a turbina al mondo. Due anni dopo, il 26 marzo 1954, un HTK-1 della Marina modificato, un altro elicottero Kaman, divenne il primo elicottero a due turbine a volare. Tuttavia, fu il Sud Aviation Alouette II che sarebbe diventato il primo elicottero ad essere prodotto con un motore a turbina.
Elicotteri affidabili in grado di volare stabile sono stati sviluppati decenni dopo aerei ad ala fissa. Ciò è in gran parte dovuto ai requisiti di densità di potenza del motore più elevati rispetto agli aeromobili ad ala fissa., I miglioramenti nei carburanti e nei motori durante la prima metà del 20 ° secolo sono stati un fattore critico nello sviluppo degli elicotteri. La disponibilità di motori turboalbero leggeri nella seconda metà del 20 ° secolo ha portato allo sviluppo di elicotteri più grandi, più veloci e dalle prestazioni più elevate. Mentre gli elicotteri più piccoli e meno costosi usano ancora motori a pistoni, i motori a turboalbero sono il propulsore preferito per gli elicotteri oggi.
