Helicopter
Early design
najwcześniejsze wzmianki o locie pionowym pochodzą z Chin. Od około 400 roku p. n. e.chińskie dzieci bawiły się bambusowymi latającymi zabawkami (lub Chinese top). Ten bambusowy śmigłowiec jest obracany przez toczenie patyka przymocowanego do wirnika. Wirowanie tworzy podnośnik, a zabawka leci po zwolnieniu. Taoistyczna Książka Baopuzi autorstwa Ge Hong (子子 „mistrz, który obejmuje prostotę”) z IV wieku n. e.opisuje niektóre idee związane z obrotowymi skrzydłami samolotów.,
wzory podobne do Chińskiej zabawki helikoptera pojawiły się w niektórych renesansowych obrazach i innych pracach. W XVIII i na początku XIX wieku zachodni naukowcy opracowali maszyny latające oparte na chińskiej zabawce.
dopiero na początku 1480 roku, kiedy włoski Polimat Leonardo da Vinci stworzył projekt maszyny, która mogłaby być opisana jako „śruba powietrzna”, jakikolwiek odnotowany postęp został dokonany w kierunku lotu pionowego. Jego notatki sugerowały, że budował małe modele latające, ale nie było żadnych wskazówek, aby powstrzymać wirnik przed obracaniem się jednostki., Gdy wiedza naukowa wzrosła i stała się bardziej akceptowana, ludzie kontynuowali ideę pionowego lotu.
w lipcu 1754 r.Rosjanin Michaił Łomonosow opracował niewielki współosiowy model wzorowany na chińskim topie, ale zasilany za pomocą nawijanego urządzenia sprężynowego i zademonstrował go Rosyjskiej Akademii Nauk. Był zasilany sprężyną i został zaproponowany jako metoda podnoszenia przyrządów meteorologicznych., W 1783 Christian de Launoy i jego mechanik, Bienvenu, użyli współosiowej wersji chińskiego topu w modelu składającym się z przeciwstawnych piór lotu indyka jako łopat wirnika, a w 1784 zademonstrowali go Francuskiej Akademii Nauk. Sir George Cayley, pod wpływem dziecięcej fascynacji Chińskim latającym topem, opracował model piór, podobny do tego z Launoy i Bienvenu, ale zasilany gumkami. Pod koniec wieku zaczął używać arkuszy cyny do łopat wirnika i sprężyn do zasilania., Jego prace nad eksperymentami i modelami miały wpływ na przyszłych pionierów lotnictwa. Alphonse Pénaud w 1870 roku opracował współosiowy model śmigłowca, również napędzany gumkami. Jedna z tych zabawek, podarowana w prezencie przez ojca, zainspirowała braci Wright do realizacji marzenia o locie.
eksperymentalny śmigłowiec Enrico Forlanini, 1877
w 1861 roku słowo „helikopter” zostało wymyślone przez Gustave 'a de Ponton d' Amécourt, francuskiego wynalazcę, który zademonstrował mały model napędzany parą., Mimo że model ten był ceniony jako innowacyjne zastosowanie nowego metalu, aluminium, nigdy nie podniósł się z ziemi. Język D ' Amecourta przetrwał, by ostatecznie opisać lot pionowy, który przewidział. Moc parowa była popularna również wśród innych wynalazców. W 1878 roku włoski bezzałogowy pojazd Enrico Forlaniniego, również napędzany silnikiem parowym, wzniósł się na wysokość 12 metrów (39 stóp), gdzie zawisał przez około 20 sekund po pionowym starcie. Konstrukcja Emmanuela Dieuaide z napędem parowym zawierała wirniki przeciwbieżne zasilane wężem z kotła na ziemi., W 1887 roku Paryski wynalazca, Gustave Trouvé, zbudował i leciał na uwięzi elektryczny model śmigłowca.
w lipcu 1901 roku w Berlinie-Schöneberg odbył się dziewiczy lot śmigłowca Hermanna Ganswindta; był to prawdopodobnie pierwszy cięższy od powietrza lot z napędem silnikowym przewożący ludzi. Film opisujący to wydarzenie został nakręcony przez Maxa Skladanowsky ' ego, ale pozostaje zaginiony.
w 1885 roku Thomas Edison otrzymał 1000 USD (równowartość 28 000 USD dzisiaj) od Jamesa Gordona Bennetta, Jr., na przeprowadzenie eksperymentów mających na celu rozwój lotu., Edison zbudował helikopter i użył papieru do znacznika giełdowego do stworzenia guncottona, za pomocą którego próbował zasilić silnik spalinowy. Helikopter został uszkodzony przez eksplozje, a jeden z jego pracowników został poważnie spalony. Edison poinformował, że potrzeba silnika o stosunku trzech do czterech funtów na wyprodukowaną moc, aby odnieść sukces, na podstawie jego eksperymentów. Ján Bahýľ, Słowacki wynalazca, przystosował silnik spalinowy do zasilania swojego modelu śmigłowca, który osiągnął wysokość 0,5 metra (1,6 stopy) w 1901 roku., 5 maja 1905 roku jego śmigłowiec osiągnął 4 metry wysokości i przeleciał ponad 1500 metrów. W 1908 roku Edison opatentował własny projekt śmigłowca napędzanego silnikiem benzynowym z latawcami SKRZYNKOWYMI przymocowanymi do masztu za pomocą kabli do wirnika, ale nigdy nie latał.
pierwsze loty
w 1906 roku dwaj bracia francuscy, Jacques i Louis Breguet, rozpoczęli eksperymenty z płotami dla śmigłowców. W 1907 roku eksperymenty te zaowocowały Wiatrakowcem nr 1, prawdopodobnie najwcześniejszym znanym przykładem quadkoptera., Chociaż istnieje pewna niepewność co do daty, gdzieś pomiędzy 14 sierpnia a 29 września 1907 roku, wiatrakowiec nr 1 wzniósł pilota w powietrze o około 0,6 metra na minutę. Wiatrakowiec nr 1 okazał się bardzo niestabilny i wymagał ludzi na każdym rogu płatowca, aby utrzymać go stabilnie. Z tego powodu loty wiatrakowca nr 1 są uważane za pierwszy załogowy lot śmigłowca, ale nie za lot wolny lub bez etatu.,
Paul Cornu ' s helicopter, 1907
w tym samym roku francuski wynalazca Paul Cornu zaprojektował i zbudował śmigłowiec Cornu, który używał dwóch 6,1-metrowych wirników napędzanych silnikiem Antoinette o mocy 24 km (18 kW). 13 listopada 1907 roku podniósł swój wynalazek do 0,3 metra i pozostawał w powietrzu przez 20 sekund. Mimo że lot ten nie przewyższył lotu wiatrakowca nr 1, uznano go za pierwszy prawdziwie wolny lot z pilotem., Śmigłowiec Cornu wykonał jeszcze kilka lotów i osiągnął wysokość prawie 2,0 metra (6,5 stopy), ale okazał się niestabilny i został porzucony.
w 1911 roku Słoweński filozof i ekonomista Ivan Slokar opatentował konfigurację śmigłowca.
Duński wynalazca Jacob Ellehammer zbudował śmigłowiec Ellehammer w 1912 roku. Składał się z ramy wyposażonej w dwie przeciwobrotowe tarcze, z których każda była wyposażona w sześć łopatek wokół swojego obwodu. Po testach wewnętrznych samolot został zademonstrowany na zewnątrz i wykonał kilka wolnych startów., Eksperymenty z śmigłowcem trwały do września 1916 roku, kiedy to przewrócił się podczas startu, niszcząc wirniki.
podczas I wojny światowej Austro-Węgry opracowały PKZ, eksperymentalny prototyp śmigłowca, z dwoma zbudowanymi samolotami.
wczesny rozwój
niemy film z lotu testowego śmigłowca Pescary, 1922. EYE Film Institute Netherlands.,
Argentyńczyk Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio, pracując w Europie, zademonstrował jedno z pierwszych udanych zastosowań boiska cyklicznego. Współosiowe, kontrastowe, dwupłatowe wirniki mogą być wypaczone, aby cyklicznie zwiększać i zmniejszać wytwarzany podnośnik. Piasta wirnika mogła być również przechylona do przodu o kilka stopni, dzięki czemu samolot mógł poruszać się do przodu bez oddzielnego Śmigła do pchania lub ciągnięcia. Pateras-Pescara był również w stanie wykazać zasadę autorotacji. Do stycznia 1924 roku śmigłowiec Pescary nr., 1 został przetestowany, ale okazało się, że jest za słaby i nie może podnieść własnego ciężaru. Jego 2F wypadł lepiej i ustanowił rekord. Rząd brytyjski sfinansował dalsze badania Pescary, które zaowocowały śmigłowcem nr 3, napędzanym 250-konnym (190 kW) silnikiem radialnym, który mógł latać do dziesięciu minut.
14 kwietnia 1924 Francuz Étienne Oehmichen ustanowił pierwszy rekord świata śmigłowcem uznany przez Fédération Aéronautique Internationale (FAI)., 18 kwietnia 1924 roku Pescara pobił rekord Oemichena, lecąc na odległość 736 metrów (2415 stóp) (prawie 0,80 kilometra or .5 mil) w 4 minuty i 11 sekund (około 13 km/h lub 8 mph), utrzymując wysokość 1,8 metra (6 stóp). 4 maja Oehmichen wykonał pierwszy kilometrowy (0,62 mi) lot śmigłowcem o zamkniętym obwodzie w 7 minut i 40 sekund ze swoją maszyną nr 2.
w USA George de Bothezat zbudował śmigłowiec quadrotor de Bothezat dla United States Army Air Service, ale armia anulowała program w 1924 roku, a samolot został złomowany.,
Albert Gillis von Baumhauer, Holenderski inżynier lotniczy, rozpoczął naukę projektowania wiropłatów w 1923 roku. Jego pierwszy prototyp „przeleciał” („hopped” i zawisł w rzeczywistości) 24 września 1925 roku, z holenderską armią powietrzną Kapitan Floris Albert van Heijst za sterami. Kontrole, których używał van Heijst, były wynalazkami von Baumhauera, cyklicznymi i kolektywnymi. Patenty zostały przyznane von Baumhauerowi za jego cykliczne i zbiorowe kontrole przez brytyjskie ministerstwo lotnictwa 31 stycznia 1927 roku, pod numerem patentu 265,272.,
w 1927 roku Engelbert Zaschka z Niemiec zbudował śmigłowiec, wyposażony w dwa wirniki, w którym żyroskop został użyty do zwiększenia stabilności i służy jako akumulator energii do szybowcowego lotu do lądowania. Samolot zaschki, pierwszy śmigłowiec, który kiedykolwiek pracował tak pomyślnie w miniaturze, nie tylko wznosi się i schodzi pionowo, ale jest w stanie pozostać nieruchomy na dowolnej wysokości.
w 1928 roku Węgierski inżynier lotniczy Oszkár Asbóth skonstruował prototyp śmigłowca, który wystartował i wylądował co najmniej 182 razy, z maksymalnym czasem lotu wynoszącym 53 minuty.,
w 1930 roku włoski inżynier Corradino D 'Ascanio zbudował swój d' AT3, współosiowy śmigłowiec. Jego stosunkowo duża maszyna miała dwa, dwudźwigarowe, przeciwbieżne wirniki. Sterowanie uzyskano za pomocą pomocniczych skrzydeł lub serwomechanizmów na krawędziach spływu łopatek, co zostało później przyjęte przez innych projektantów śmigłowców, w tym Bleekera i Kamana. Trzy małe śmigła zamontowane na płatowcu zostały użyte do dodatkowego sterowania skokiem, walcem i odchyleniem., D ' AT3 posiadał skromne rekordy prędkości i wysokości lotu FAI, w tym wysokości (18 m lub 59 stóp), czasu trwania (8 minut 45 sekund) i odległości przelotu (1078 m lub 3540 stóp).
pierwszy praktyczny wiropłat
Hiszpański inżynier lotniczy i pilot Juan de la Cierva wynalazł autogyro na początku lat 20., stając się pierwszym praktycznym wiropłatem. W 1928 roku de la Cierva pomyślnie przeleciał autogyro przez kanał La Manche, z Londynu do Paryża. W 1934 roku autogyro stał się pierwszym wiropłatem, który pomyślnie wystartował i wylądował na pokładzie statku., W tym samym roku autogyro zostało wykorzystane przez hiszpańskie wojsko podczas rewolty w Asturii, stając się pierwszym wojskowym wyposażeniem rotocraft. Autogyros były również wykorzystywane w New Jersey i Pensylwanii do dostarczania poczty i gazet przed wynalezieniem śmigłowca. Mimo braku możliwości lotu pionowego prace nad autogyro stanowią podstawę do analizy śmigłowców.
sukces pojedynczego wyciągu-wirnika
w Związku Radzieckim, Boris N. Juriew i Aleksiej M., Cheremukhin, dwóch inżynierów lotniczych pracujących w Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI lub Centralny Instytut Aerohydrodynamiczny), skonstruowało i poleciało śmigłowcem TsAGI 1-EA z pojedynczym wirnikiem, który używał otwartej ramy rurowej, czterołopatowego głównego wirnika podnoszącego i dwóch zestawów o średnicy 1,8 metra (5,9 stopy), dwułopatowych wirników przeciwwybuchowych: jeden zestaw dwóch na nosie i jeden zestaw dwóch na ogonie. Napędzany dwoma silnikami m-2, ulepszonymi kopiami silnika obrotowego Gnome Monosoupape 9 typu B-2 100 CV z I wojny światowej, TsAGI 1-EA wykonał kilka lotów na niskich wysokościach., 14 sierpnia 1932 roku Cheremukhin zdołał wznieść 1-EA na nieoficjalną wysokość 605 metrów, niszcząc wcześniejsze osiągnięcie D ' Ascanio. Ponieważ Związek Radziecki nie był jeszcze członkiem FAI, jednak rekord Czeremuchina pozostał nierozpoznany.
Nicolas Florine, rosyjski inżynier, zbudował pierwszą maszynę z podwójnym wirnikiem tandemowym do wykonywania swobodnego lotu. Latał w Sint-Genesius-Rode, w Laboratoire Aérotechnique de Belgique (obecnie Instytut von Karmana) w kwietniu 1933 roku i osiągnął wysokość sześciu metrów (20 stóp) i trwałość ośmiu minut., Florine wybrał konfigurację współobrotową, ponieważ stabilność żyroskopowa wirników nie anulowała się. Dlatego wirniki musiały być lekko przechylone w przeciwnych kierunkach, aby przeciwdziałać momentowi obrotowemu. Zastosowanie wirników bez zawiasów i współobrotów również zminimalizowało stres na kadłubie. W tym czasie był to jeden z najbardziej stabilnych śmigłowców na świecie.
Laboratorium wiatrakowców Bréguet-Dorand powstało w 1933 roku. Był to współosiowy śmigłowiec, przeciwbieżny. Po wielu próbach naziemnych i wypadku po raz pierwszy wzbił się w powietrze 26 czerwca 1935 roku., W krótkim czasie samolot ustanawiał rekordy z pilotem Maurice Claisse za sterami. 14 grudnia 1935 roku ustanowił rekord w locie zamkniętym o średnicy 500 metrów (1600 stóp). W następnym roku, 26 września 1936, Claisse ustanowił rekord wysokości 158 metrów(518 stóp). Ostatecznie 24 listopada 1936 ustanowił rekord czasu lotu wynoszący godzinę, dwie minuty i 50 sekund na zamkniętym torze o prędkości 44 km / h (27,8 mph). Samolot został zniszczony w 1943 roku przez alianckie naloty na lotnisko Villacoublay.,
Amerykański jednoślad
amerykański wynalazca Arthur M. Young rozpoczął prace nad modelami śmigłowców w 1928 roku przy użyciu przerobionych silników elektrycznych do napędzania głowicy wirnika. Young wynalazł Pasek stabilizatora i opatentował go wkrótce po tym. Wspólny przyjaciel przedstawił Younga Lawrence 'owi Dale' owi, który widząc jego pracę, poprosił go o dołączenie do Bell Aircraft company. Kiedy Young przybył do Bell w 1941 roku, podpisał swój patent i rozpoczął prace nad śmigłowcem. Jego budżet wynosił 250 000 dolarów amerykańskich (równowartość 4,3 miliona dolarów dzisiaj) na budowę dwóch pracujących śmigłowców., W ciągu zaledwie sześciu miesięcy ukończyli pierwszy Bell Model 1, który zrodził Bell Model 30, później zastąpiony przez Bell 47.
narodziny przemysłu
Igor Sikorsky i pierwszy na świecie seryjnie produkowany śmigłowiec Sikorsky R-4, 1944
Heinrich Focke w firmie Focke-Wulf otrzymał licencję na produkcję samochodu ciężarowego Cierva C. 30 w 1933. Focke zaprojektował pierwszy na świecie praktyczny śmigłowiec z dwoma wirnikami, Focke-Wulf Fw 61, który po raz pierwszy oblatał 26 czerwca 1936 roku., Fw 61 pobił wszystkie rekordy świata śmigłowców w 1937 roku, demonstrując obwiednię lotu, która została wcześniej osiągnięta przez autogyro.
podczas II Wojny Światowej nazistowskie Niemcy używały śmigłowców w niewielkich ilościach do obserwacji, transportu i ewakuacji medycznej. Synchropter Flettner FL 282 Kolibri-wykorzystujący tę samą podstawową konfigurację, co pionierski FL 265 Antona Flettnera – był używany na Morzu Śródziemnym, podczas gdy dwururowy śmigłowiec Focke Achgelis FA 223 Drache był używany w Europie., Intensywne bombardowania przez aliantów uniemożliwiły Niemcom produkcję dużych ilości śmigłowców w czasie wojny.
w Stanach Zjednoczonych, rosyjski inżynier Igor Sikorsky i Wynn Laurence LePage rywalizowali o wyprodukowanie pierwszego śmigłowca amerykańskiej armii. LePage otrzymał prawa patentowe do rozwoju śmigłowców wzorowanych na Fw 61 i zbudował XR-1. W międzyczasie Sikorsky zdecydował się na prostszą konstrukcję VS-300, która okazała się pierwszym praktycznym śmigłowcem z pojedynczym wirnikiem., Po eksperymentach z konfiguracjami, aby przeciwdziałać momentowi obrotowemu wytwarzanemu przez pojedynczy wirnik główny, Sikorsky osiadł na jednym, mniejszym wirniku zamontowanym na wysięgniku ogonowym.
opracowany z VS-300, Sikorsky R-4 był pierwszym wielkoskalowym śmigłowcem produkowanym seryjnie, z zamówieniem na 100 samolotów. R-4 był jedynym śmigłowcem alianckim, który służył w II wojnie światowej, głównie do poszukiwań i ratownictwa (przez USAAF 1st Air Commando Group) w kampanii birmańskiej; na Alasce; i w innych obszarach o trudnym terenie., Całkowita produkcja wyniosła 131 śmigłowców, zanim R-4 został zastąpiony przez inne śmigłowce Sikorsky, takie jak R-5 i R-6. W sumie Sikorsky wyprodukował ponad 400 śmigłowców przed końcem II Wojny Światowej.
podczas gdy LePage i Sikorsky budowali swoje śmigłowce dla wojska, Bell Aircraft zatrudnił Arthura Younga do pomocy w budowie śmigłowca wykorzystującego konstrukcję Dwułopatkowego wirnika Younga, który używał ważonego stabilizatora umieszczonego pod kątem 90° do łopatek wirnika. Kolejny śmigłowiec Model 30 pokazał prostotę konstrukcji i łatwość obsługi., Model 30 został opracowany w Bell 47, który stał się pierwszym śmigłowcem certyfikowanym do użytku cywilnego w Stanach Zjednoczonych. Produkowany w kilku krajach Bell 47 był najpopularniejszym modelem śmigłowca przez prawie 30 lat.,
wiek turbiny
w 1951 roku, za namową swoich kontaktów w departamencie Marynarki Wojennej, Charles Kaman zmodyfikował swój synchropter K-225 — projekt dwururnikowego śmigłowca, który po raz pierwszy został zapoczątkowany przez Antona Flettnera w 1939 roku, z wyżej wspomnianym silnikiem tłokowym Fl 265 w Niemczech-z nowym rodzajem silnika, silnikiem turbośmigłowym. Ta adaptacja silnika turbinowego zapewniła dużą moc śmigłowcowi Kaman o mniejszej masie niż silniki tłokowe, z ich ciężkimi blokami silników i elementami pomocniczymi., 11 grudnia 1951 roku Kaman K-225 stał się pierwszym śmigłowcem z napędem turbinowym na świecie. Dwa lata później, 26 marca 1954 roku, zmodyfikowany granatnik HTK-1, kolejny śmigłowiec Kaman, stał się pierwszym dwururbinowym śmigłowcem, który latał. Jednak to Sud Aviation Alouette II stał się pierwszym śmigłowcem produkowanym z silnikiem turbinowym.
niezawodne śmigłowce zdolne do stabilnego lotu w powietrzu zostały opracowane kilkadziesiąt lat po samolotach o stałym skrzydle. Wynika to w dużej mierze z wyższych wymagań dotyczących gęstości mocy silników niż samoloty stacjonarne., Ulepszenia paliw i silników w pierwszej połowie XX wieku były kluczowym czynnikiem w rozwoju śmigłowców. Dostępność lekkich silników turbośmigłowych w drugiej połowie XX wieku doprowadziła do rozwoju większych, szybszych i wysokowydajnych śmigłowców. Podczas gdy mniejsze i tańsze śmigłowce nadal używają silników tłokowych, silniki turbośmigłowe są obecnie preferowanym napędem dla śmigłowców.
