Helikopter
vroeg ontwerp
De vroegste referenties voor verticale vlucht kwamen uit China. Sinds ongeveer 400 v. Chr. spelen Chinese kinderen met vliegend speelgoed van bamboe (of Chinese top). Deze bamboe-copter wordt gesponnen door het rollen van een stok bevestigd aan een rotor. Het spinnen zorgt voor lift, en het speelgoed vliegt wanneer losgelaten. Het 4e-eeuwse Daoïstische boek Baopuzi van Ge Hong (抱朴子 “meester die eenvoud omarmt”) beschrijft naar verluidt enkele van de ideeën die inherent zijn aan rotary wing vliegtuigen.,
ontwerpen vergelijkbaar met de Chinese helikopter speelgoed verscheen in sommige Renaissance schilderijen en andere werken. In de 18e en vroege 19e eeuw ontwikkelden westerse wetenschappers vliegmachines op basis van het Chinese speelgoed.het was pas in het begin van de jaren 1480, toen de Italiaanse polymath Leonardo da Vinci een ontwerp maakte voor een machine die beschreven kon worden als een “luchtschroef”, dat enige vooruitgang werd geboekt in de richting van verticale vlucht. Zijn aantekeningen suggereerden dat hij kleine vliegende modellen bouwde, maar er waren geen aanwijzingen voor enige voorziening om te voorkomen dat de rotor het vaartuig zou laten roteren., Naarmate de wetenschappelijke kennis toenam en meer geaccepteerd werd, bleven mensen het idee van verticale vlucht nastreven.in juli 1754 had de Russische Michail Lomonosov een kleine coaxiaal ontwikkeld, gemodelleerd naar de Chinese top, maar aangedreven door een opgerold veermechanisme en het aan de Russische Academie van Wetenschappen gedemonstreerd. Het werd aangedreven door een veer en werd voorgesteld als een methode om meteorologische instrumenten op te heffen., In 1783 gebruikten Christian de Launoy en zijn monteur Bienvenu een coaxiale versie van de Chinese top in een model dat bestond uit het tegenwerken van Turkse vluchtveren als rotorbladen, en in 1784 demonstreerden ze het aan de Franse Academie van Wetenschappen. Sir George Cayley, beïnvloed door een fascinatie voor de Chinese vliegende top, ontwikkelde een model van veren, vergelijkbaar met die van Launoy en Bienvenu, maar aangedreven door elastiekjes. Tegen het einde van de eeuw had hij zich ontwikkeld tot het gebruik van tinplaten voor rotorbladen en veren voor de macht., Zijn geschriften over zijn experimenten en modellen zouden invloed hebben op toekomstige luchtvaartpioniers. Alphonse Pénaud zou later coaxiale rotor model helikopter speelgoed in 1870, ook aangedreven door elastiekjes ontwikkelen. Een van deze speelgoed, gegeven als een geschenk door hun vader, zou de gebroeders Wright inspireren om de droom van de vlucht na te streven.experimentele helikopter van Enrico Forlanini, 1877
in 1861 werd het woord “helikopter” bedacht door Gustave De Ponton d ‘ Amécourt, een Franse uitvinder die een klein stoom aangedreven model demonstreerde., Hoewel gevierd als een innovatief gebruik van een nieuw metaal, aluminium, het model nooit van de grond getild. D ‘Amecourt’ s taalkundige bijdrage zou overleven om uiteindelijk de verticale vlucht te beschrijven die hij voor ogen had. Stoomkracht was ook populair bij andere uitvinders. In 1878 steeg het onbemande voertuig van de Italiaanse Enrico Forlanini, ook aangedreven door een stoommachine, tot een hoogte van 12 meter (39 voet), waar het ongeveer 20 seconden zweefde na een verticale start. Emmanuel Dieuaide ‘ s stoom-aangedreven ontwerp bevatte contra-roterende rotoren aangedreven door een slang van een ketel op de grond., In 1887 bouwde en vloog de Parijse uitvinder Gustave Trouvé een elektrische modelhelikopter.in juli 1901 vond de eerste vlucht van de helikopter van Hermann Ganswindt plaats in Berlijn-Schöneberg; dit was waarschijnlijk de eerste vlucht met mensen die zwaarder waren dan lucht. Een film over het evenement werd gemaakt door Max Skladanowsky, maar het blijft verloren.in 1885 kreeg Thomas Edison van James Gordon Bennett Jr. $1.000 (gelijk aan $ 28.000 vandaag) om experimenten uit te voeren met het ontwikkelen van een vlucht., Edison bouwde een helikopter en gebruikte het papier voor een beurs ticker om guncotton te maken, waarmee hij probeerde een verbrandingsmotor aan te drijven. De helikopter werd beschadigd door explosies en een van zijn arbeiders werd zwaar verbrand. Edison meldde dat er een motor met een verhouding van drie tot vier pond per geproduceerde pk nodig was om succesvol te zijn, gebaseerd op zijn experimenten. Ján Bahýľ, een Slowaakse uitvinder, paste de verbrandingsmotor aan om zijn helikoptermodel aan te drijven dat in 1901 een hoogte van 0,5 meter bereikte., Op 5 mei 1905 bereikte zijn helikopter 4 meter hoogte en vloog hij meer dan 1.500 meter. In 1908 patenteerde Edison zijn eigen ontwerp voor een helikopter aangedreven door een benzinemotor met box vliegers bevestigd aan een mast door kabels voor een rotor, maar het vloog nooit.in 1906 begonnen twee Franse broers, Jacques en Louis Breguet, te experimenteren met luchtvleugels voor helikopters. In 1907 resulteerden deze experimenten in de Gyroplane nr. 1, mogelijk als het vroegst bekende voorbeeld van een quadcopter., Hoewel er enige onzekerheid is over de datum, ergens tussen 14 augustus en 29 September 1907, tilde de Gyroplane nr. 1 zijn piloot in de lucht ongeveer 0,6 meter (2 ft) voor een minuut. De Gyroplane nr. 1 bleek extreem onstabiel en vereiste een man op elke hoek van het casco om het stabiel te houden. Om deze reden worden de vluchten van de Gyroplane Nr. 1 beschouwd als de eerste bemande vlucht van een helikopter, maar niet als een vrije of ongebonden vlucht.,in datzelfde jaar ontwierp en bouwde de Franse uitvinder Paul Cornu de Cornu-helikopter die twee 6,1-meter (20 ft) tegenroterende rotoren gebruikte, aangedreven door een 24 pk (18 kW) Antoinette-Motor. Op 13 November 1907 tilde hij zijn uitvinder op tot 0,3 meter en bleef 20 seconden hoog. Hoewel deze vlucht de vlucht van de Gyroplane No.1 niet overtrof, werd gemeld dat het de eerste echt vrije vlucht met een piloot was., Cornu ‘ s helikopter voltooide nog een paar vluchten en bereikte een hoogte van bijna 2,0 meter, maar bleek onstabiel te zijn en werd verlaten.in 1911 patenteerde de Sloveense filosoof en econoom Ivan Slokar een helikopterconfiguratie.de Deense uitvinder Jacob Ellehammer bouwde de Ellehammer helikopter in 1912. Het bestond uit een frame uitgerust met twee tegendraaiende schijven, die elk waren uitgerust met zes schoepen rond de omtrek. Na binnentests werd het toestel buiten gedemonstreerd en maakte het een aantal gratis starts., Experimenten met de helikopter gingen door tot September 1916, toen de helikopter kantelde tijdens het opstijgen, waarbij de rotoren werden vernietigd.tijdens de Eerste Wereldoorlog ontwikkelde Oostenrijk-Hongarije de PKZ, een experimenteel helikopter prototype, met twee vliegtuigen gebouwd.
vroege ontwikkeling
stille film van een testvlucht met de helikopter van Pescara, 1922. EYE Film Instituut Nederland.,in het begin van de jaren twintig toonde de Argentijnse Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio tijdens zijn werk in Europa een van de eerste succesvolle toepassingen van cyclisch veld. Coaxiale, contra-roterende, tweedekkerrotoren kunnen worden kromgetrokken om cyclisch de lift die ze produceren te verhogen en te verlagen. De rotornaaf kon ook een paar graden naar voren worden gekanteld, waardoor het vliegtuig naar voren kon bewegen zonder een aparte propeller om hem te duwen of te trekken. Pateras-Pescara kon ook het principe van autorotatie demonstreren. In januari 1924 werd Pescara ‘ s helikopter No., 1 werd getest, maar bleek onvoldoende te zijn en kon zijn eigen gewicht niet tillen. Zijn 2F deed het beter en zette een record. De Britse regering financierde verder onderzoek door Pescara wat resulteerde in helikopter Nr. 3, aangedreven door een 250-pk (190 kW) radiale motor die tot tien minuten kon vliegen.op 14 April 1924 zette de Fransman Étienne Oehmichen het eerste wereldrecord neer dat werd erkend door de Fédération Aéronautique Internationale (FAI) met zijn quadrotor-helikopter van 360 meter., Op 18 April 1924 versloeg Pescara Oemichen ‘ s record met een vliegafstand van 736 meter (bijna 0,80 kilometer).5 mijl) in 4 minuten en 11 seconden( ongeveer 13 km / h of 8 mph), het handhaven van een hoogte van 1,8 meter (6 voet). Op 4 mei voltooide Oehmichen de eerste helikoptervlucht van één kilometer in 7 minuten en 40 seconden met zijn No.2 machine.in de Verenigde Staten bouwde George de Bothezat de quadrotor helicopter de Bothezat voor de United States Army Air Service, maar het leger annuleerde het programma in 1924 en het toestel werd gesloopt.,Albert Gillis von Baumhauer, een Nederlandse luchtvaartingenieur, begon in 1923 met het bestuderen van rotorcraft design. Zijn eerste prototype “vloog” (“sprong” en zweefde in werkelijkheid) op 24 September 1925, met Kapitein Floris Albert Van Heijst aan de besturing. De controles die van Heijst gebruikte waren von Baumhauer ‘ s uitvindingen, de cyclische en collectieve. Patenten werden op 31 januari 1927 aan von Baumhauer verleend voor zijn cyclische en collectieve controles door het Britse ministerie van luchtvaart onder patentnummer 265.272.,in 1927 bouwde Engelbert Zaschka uit Duitsland een helikopter, uitgerust met twee rotoren, waarin een gyroscoop werd gebruikt om de stabiliteit te vergroten en dient als een energieaccumulator voor een glijvlucht om een landing te maken. Zaschka ‘ s vliegtuig, de eerste helikopter, die ooit zo succesvol werkte in miniatuur, stijgt en daalt niet alleen verticaal, maar is in staat om stil te blijven op elke hoogte.in 1928 bouwde de Hongaarse luchtvaartingenieur Oszkár Asbóth een prototype van een helikopter die minstens 182 keer opsteeg en landde, met een maximale vluchtduur van 53 minuten.,in 1930 bouwde de Italiaanse ingenieur Corradino D ‘Ascanio zijn d’ AT3, een coaxiale helikopter. Zijn relatief grote machine had twee, tweebladige, tegendraaiende rotoren. Controle werd bereikt door het gebruik van hulpvleugels of servo-tabs op de achterranden van de bladen, een concept dat later werd overgenomen door andere helikopterontwerpers, waaronder Bleeker en Kaman. Drie kleine propellers gemonteerd op het casco werden gebruikt voor extra pitch, roll, en yaw controle., De D ‘ AT3 hield bescheiden Fai snelheid en hoogte records voor de tijd, met inbegrip van hoogte (18 m of 59 ft), duur (8 minuten 45 seconden) en afstand gevlogen (1.078 m of 3.540 ft).de eerste praktische rotorcraft werd in het begin van de jaren twintig uitgevonden door de Spaanse luchtvaartingenieur en piloot Juan de la Cierva. In 1928 vloog de la Cierva met succes een autogyro over het kanaal, van Londen naar Parijs. In 1934 werd een autogyro het eerste rotorvliegtuig dat succesvol opsteeg en landde op het dek van een schip., Datzelfde jaar werd de autogyro in dienst genomen door het Spaanse leger tijdens de opstand in Asturië en werd het de eerste militaire inzet van een rotocraft. Autogyros waren ook werkzaam in New Jersey en Pennsylvania voor het leveren van post en kranten voorafgaand aan de uitvinding van de helikopter. Hoewel het echte verticale vliegvermogen ontbreekt, vormt het werk aan de autogyro de basis voor helikopteranalyse.
Single lift-rotor succes
in de Sovjet-Unie, Boris N. Yuriev en Alexei M., Cheremukhin, twee luchtvaartingenieurs werkzaam bij het Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI of het Central Aerohydrodynamic Institute), bouwde en vloog de TsAGI 1-EA single lift-rotor helikopter, die een open buis frame, een vierbladige belangrijkste lift rotor, en twee sets van 1,8 meter (5,9-voet) diameter, twee-Blade anti-torque rotors gebruikt: een set van twee aan de neus en een set van twee aan de staart. Aangedreven door twee M-2 motoren, up-rated kopieën van de Gnome Monosoupape 9 Type B-2 100 CV output roterende motor van de Eerste Wereldoorlog, De TsAGI 1-EA maakte een aantal lage hoogte vluchten., Op 14 augustus 1932 wist Cheremoechin de 1-EA op een Onofficiële hoogte van 605 meter te krijgen, wat d ‘Ascanio’ s eerdere prestatie verbrijzelde. Omdat de Sovjet-Unie nog geen lid was van de FAI, bleef Cheremoechin ‘ s record echter onbekend.
Nicolas Florine, een Russische ingenieur, bouwde de eerste twee tandem rotormachine om een vrije vlucht uit te voeren. Hij vloog in April 1933 in Sint-Genesius-Rode, aan het Laboratoire Aérotechnique de Belgique (nu von Karman Instituut), en bereikte een hoogte van zes meter en een uithoudingsvermogen van acht minuten., Florine koos voor een co-roterende configuratie omdat de gyroscopische stabiliteit van de rotoren niet zou annuleren. Daarom moesten de rotoren iets in tegengestelde richting worden gekanteld om het koppel tegen te gaan. Het gebruik van scharnierloze rotoren en co-rotatie minimaliseerde ook de spanning op de romp. Op dat moment was het een van de meest stabiele helikopters in het bestaan.het laboratorium van Bréguet-Dorand Gyroplane werd gebouwd in 1933. Het was een coaxiale helikopter, contra-roterend. Na veel grondproeven en een ongeluk vloog het toestel voor het eerst op 26 juni 1935., Binnen korte tijd zette het toestel records met piloot Maurice Claisse aan de besturing. Op 14 December 1935 vestigde hij een record voor een gesloten circuit met een diameter van 500 meter. Het jaar daarop, op 26 September 1936, legde Claisse een hoogterecord van 158 meter neer. En, tot slot, op 24 November 1936, zette hij een vluchtduur record van een uur, twee minuten en 50 seconden over een 44 kilometer (27 mijl) gesloten circuit op 44,7 kilometer per uur. Het toestel werd in 1943 vernietigd door een geallieerde luchtaanval op de luchthaven van Villacoublay.,de Amerikaanse uitvinder Arthur M. Young begon in 1928 te werken aan modelhelikopters met omgebouwde elektrische zweefmotoren om de rotorkop aan te drijven. Young vond de stabilisatorstang uit en patenteerde hem kort daarna. Een vriend stelde Young voor aan Lawrence Dale, die hem vroeg om bij de Bell Aircraft company te komen. Toen Young in 1941 bij Bell aankwam, tekende hij zijn patent over en begon te werken aan de helikopter. Zijn budget was US $ 250.000 (gelijk aan $4,3 miljoen vandaag) om twee werkende helikopters te bouwen., In slechts zes maanden tijd voltooiden ze de eerste Bell Model 1, die de Bell model 30 voortbracht, later opgevolgd door de Bell 47.
geboorte van een industrie
Igor Sikorsky en de eerste in massa geproduceerde helikopter ter wereld, de Sikorsky R-4, 1944
Heinrich Focke at Focke-Wulf kreeg in 1933 een vergunning om de Cierva C. 30 autogyro te produceren. Focke ontwierp ‘ s werelds eerste praktische transverse twin-rotor helikopter, de Focke-Wulf Fw 61, die voor het eerst vloog op 26 juni 1936., De Fw 61 brak alle wereldrecords van de helikopter in 1937 en demonstreerde een vluchtenvelop die alleen eerder door de autogyro was bereikt.tijdens de Tweede Wereldoorlog gebruikte Nazi-Duitsland in kleine aantallen helikopters voor observatie, transport en medische evacuatie. De Flettner FL 282 Kolibri synchropter-met dezelfde basisconfiguratie als Anton Flettner ‘ s eigen baanbrekende Fl 265—werd gebruikt in de Middellandse Zee, terwijl de Focke Achgelis Fa 223 Drache Twin-rotor helikopter werd gebruikt in Europa., Uitgebreide bombardementen door de geallieerden verhinderden dat Duitsland tijdens de oorlog grote hoeveelheden helikopters produceerde.in de Verenigde Staten namen de in Rusland geboren ingenieur Igor Sikorsky en Wynn Laurence LePage deel aan de productie van de eerste helikopter van het Amerikaanse leger. LePage kreeg de patentrechten om helikopters te ontwikkelen met een patroon naar de Fw 61, en bouwde de XR-1. Ondertussen koos Sikorsky voor een eenvoudiger ontwerp met één rotor, de VS-300, dat het eerste praktische ontwerp met één hefrotor was., Na te hebben geëxperimenteerd met configuraties om het koppel van de enkele hoofdrotor tegen te gaan, vestigde Sikorsky zich op een enkele, kleinere rotor gemonteerd op de staartboom.de R-4 van Sikorsky, ontwikkeld op basis van de VS-300, was de eerste grootschalige massaproductie helikopter met een productieorder voor 100 vliegtuigen. De R-4 was de enige geallieerde helikopter die diende in de Tweede Wereldoorlog, voornamelijk voor search and rescue (door de USAAF 1st Air Commando Group) in de Birma campagne; in Alaska; en in andere gebieden met ruw terrein., De totale productie bereikte 131 helikopters voordat de R-4 werd vervangen door andere Sikorsky helikopters zoals de R-5 en de R-6. In totaal produceerde Sikorsky meer dan 400 helikopters voor het einde van de Tweede Wereldoorlog. terwijl LePage en Sikorsky hun helikopters voor het leger bouwden, huurde Bell Aircraft Arthur Young in om een helikopter te bouwen met behulp van Young ‘ s tweebladige wankelrotorontwerp, dat een gewogen Stabilisatorstang gebruikte die onder een hoek van 90° ten opzichte van de rotorbladen werd geplaatst. De daaropvolgende Model 30 helikopter toonde de eenvoud en het gebruiksgemak van het ontwerp., Het model 30 werd ontwikkeld tot de Bell 47, die werd de eerste helikopter gecertificeerd voor civiel gebruik in de Verenigde Staten. De Bell 47 werd in verschillende landen geproduceerd en was bijna 30 jaar lang het populairste helikoptermodel.,in 1951 wijzigde Charles Kaman, op aandringen van zijn contacten bij het Departement van de marine, zijn k-225 synchropter — een ontwerp voor een tweelotorig helikopterconcept dat Voor het eerst werd ontwikkeld door Anton Flettner in 1939, met het eerder genoemde FL 265-ontwerp met zuigermotor in Duitsland-met een nieuw type motor, de turboshaft Motor. Deze aanpassing van de turbinemotor leverde een grote hoeveelheid vermogen aan Kaman ‘ s helikopter met een lager gewicht dan zuigermotoren, met hun zware motorblokken en hulpcomponenten., Op 11 December 1951 werd de Kaman K-225 de eerste turbine-aangedreven helikopter ter wereld. Twee jaar later, op 26 maart 1954, werd een aangepaste HTK-1, Een andere Kaman helikopter, de eerste tweemotorige helikopter die vloog. Echter, het was de Sud Aviation Alouette II die de eerste helikopter zou worden geproduceerd met een turbine-motor.
tientallen jaren na vliegtuigen met vaste vleugels werden betrouwbare helikopters ontwikkeld die stabiel konden zweven. Dit is grotendeels te wijten aan hogere eisen ten aanzien van de vermogensdichtheid van de motor dan vliegtuigen met vaste vleugels., Verbeteringen in brandstoffen en motoren tijdens de eerste helft van de 20e eeuw waren een cruciale factor in de ontwikkeling van helikopters. De beschikbaarheid van lichtgewicht turboshaft motoren in de tweede helft van de 20e eeuw leidde tot de ontwikkeling van grotere, snellere en beter presterende helikopters. Terwijl kleinere en goedkopere helikopters nog steeds gebruik maken van zuigermotoren, turboshaft motoren zijn de voorkeur motor voor helikopters vandaag.
