Императорско-королевский геликоптер

С первых дней Первой мировой все противоборствующие стороны активно применяли привязные аэростаты в качестве средства наблюдения и корректировки артиллерийского огня. Однако уязвимость «сосисок», наполненных легковоспламеняющимся водородом, а также их сильная зависимость от наземной инфраструктуры вынуждали искать альтернативные решения. Одним из них стала идея применения геликоптера (вертолёта) — летательного аппарата, способного подниматься вертикально и зависать в воздухе.

Хотя основоположником идеи геликоптера считается Леонардо да Винчи, благоприятные условия для её практической реализации сложились лишь спустя несколько веков после смерти мыслителя. В начале ХХ века уже существовали предпосылки для превращения геликоптеров из забавных игрушек в аппараты, пригодные для практического применения. Одной из наиболее перспективных к тому времени была признана схема с соосными винтами противоположного вращения, сулившая простое решение проблемы компенсации реактивного момента, возникавшего при вращении винта. Воплотить её пытались во многих странах, в том числе в Австро-Венгрии.

В 1895 году австрийский инженер Вильгельм Кресс построил летающую модель геликоптера массой 33 кг, приводимую в действие электромотором. Вдохновлённый первым успехом, Кресс разработал проект более крупного аппарата массой 352 кг. Согласно расчётам конструктора, 20-сильного двигателя этого геликоптера должно было хватить для того, чтобы поднять в воздух человека. Но проверить на практике свои расчёты Крессу не удалось из-за извечной проблемы многих изобретателей — нехватки денег. В 1896 году геликоптер соосной схемы разработал Р. Кош. Лопасти винтов его машины, так и не сумевшей взлететь, выполнялись из проволоки и обтягивались полотном.

В начале ХХ века проекты геликоптеров посыпались как из рога изобилия. В 1901 году в местечке Модлинг возле Вены свой аппарат «Хубшраубер» построил Вальдемар Порак де Варна. В 1903 году на свет появился геликоптер «Рингфлигер» инженера Георга Вельнера из Брно, в 1909-м — «Шраубенфлигер» конструктора Гейгера из Штирии. Не были реализованы проекты Людвига Оса, Ченека Халупецки, Антонина Яролимека и других. Наконец, весной 1914 года в немецком журнале «Флюгпост» появилась заметка о геликоптере инженера Адольфа Тильпа, строившемся в мастерской Ярослава Потучка. Таким образом, к началу Первой мировой войны в Австро-Венгрии был накоплен солидный опыт разработки вертолётов.

Всё для фронта!

В 1916 году начальник офицерской авиашколы в Винер-Нойштадте майор Стефан Петрочи фон Петроч, опираясь на информацию о предвоенных работах в области вертолётостроения, предложил использовать привязные геликоптеры для корректировки артогня. Сравнительно небольшие размеры таких аппаратов должны были сделать их менее уязвимыми, а привязная схема позволяла «убить нескольких зайцев». Во-первых, снималась проблема обеспечения управляемости геликоптера в полёте. Во-вторых, при использовании электродвигателя можно было подавать электроэнергию по кабелю с земли, обеспечивая неограниченную продолжительность полёта. В-третьих, обеспечивалась телефонная связь с землёй. Петрочи предлагал вооружить геликоптер пулемётом для самозащиты, в состав бортового оборудования должны были войти телефон и фотоаппарат. Пилот снабжался парашютом, уже опробованным на аэростатах, кроме того, в качестве средства аварийного спасения предусматривалась посадка на авторотации.

PKZ-1

5 мая 1916 года предложение Петрочи было одобрено военным министерством. На самолётостроительной фирме «Оффаг» под руководством инженера Карла Балабана в сжатые сроки построили несколько моделей геликоптера. Но попытка решить проблему «наскоком» оказалась неудачной — стала очевидной необходимость тщательного подбора профиля лопастей несущих винтов. Эту кропотливую работу возглавил Теодор фон Карман. Работавшие под его руководством инженеры Ю. Колин, Х. Баудиш, К. Балабан и лейтенант Оскар фон Асбот исследовали полторы тысячи (!) вариантов, прежде чем сумели найти оптимальный профиль лопастей.

Весной 1917 года стало ясно, что можно приступать к воплощению результатов теоретических изысканий. На этом этапе к работам подключился лейтенант флота Вильгельм Журовец, разработавший общую компоновку летательного аппарата — четырёхвинтового геликоптера продольной схемы. Фюзеляж машины представлял собой трубчатую ферму. Первая модель, построенная для проверки реализуемости концепции, так и не сумела взлететь из-за слабости двигателя (примитивного резиномотора). Для второй модели — двухвинтовой — Журовец спроектировал и построил десятицилиндровый двигатель, работавший на сжатом воздухе. При собственной массе 4 кг он развивал мощность 4 л.с. при 2400 об/мин. Запаса воздуха в баллоне, установленном на вертолёте, хватало на несколько десятков секунд работы мотора, а в процессе испытаний использовалось и внешнее питание сжатым воздухом (через шланги). В качестве шасси на этой модели, весившей 35 кг, использовались четыре надувных баллонета.

Испытания модели провели в июне 1917 года в закрытом помещении — ангаре для дирижабля на авиабазе Фишаменде. Всего состоялось около полусотни подъёмов на высоту до 15 м. В ходе испытаний в модель вносились изменения — менялось взаимное расположение винтов, конструкция стабилизаторов и прочее. Было также определено, что для обеспечения устойчивости аппарат следует удерживать минимум на трёх или четырёх тросах.

Результаты испытаний признали вполне успешными. 28 июня 1917 года фон Карман и Журовец получили патент Германии за номером 346.425 на конструкцию геликоптера, а 21 августа был выдан заказ на постройку полномасштабного аппарата, получившего название Schraubenfesselflieger (сокращённо — S.F.F). Это обозначение появилось в результате слияния слов Schraubenflieger (геликоптер) и Fessel (привязь). Распространённое название PKZ-1 (аббревиатура от Петрочи-Карман-Журовец) появилось уже после войны.

Постройкой аппарата занялась будапештская фирма MAG: предполагалось, что он будет готов к октябрю 1917 года, но этот срок был сорван из-за задержки с поставкой электродвигателя (производства фирмы «Аустро-Даймлер»). Передать машину на испытания удалось только в марте 1918 года. Четырёхвинтовой геликоптер продольной схемы весил 650 кг, из них 195 кг приходилось на электромотор. Диаметр четырёхлопастных винтов, вначале составлявший 3,9 м, вскоре был увеличен до 4,2 м. Двигатель имел паспортную мощность 250 л.с., но фактически выдавал не более 190 л.с. при 6000 об/мин. Именно силовая установка, в конце концов, поставила крест на многообещающем проекте— во время четвёртого полёта двигатель сгорел, геликоптер был повреждён и не восстанавливался.

PKZ-2

Неудача с электролётом охладила интерес военных к геликоптерам и привела к прекращению государственного финансирования работ в этой области. Но Вильгельм Журовец, осенью 1917 года разработавший альтернативный проект вертолёта (патент Германии за номером 347.578), сумел найти спонсоров, которыми стали Венгерский банк и фирма «Липтак-Актионгезельшафт». На заводе последней и строился аппарат, после войны получивший обозначение PKZ-2. В документах же того времени он проходил как S.F.F. mit Benzinmotor (соответственно, первый «Шраубенфессельфлигер» теперь фигурировал как S.F.F. mit Elektromotor). Стоит отметить, что большую помощь в создании геликоптера Вильгельму Журовцу оказывал его брат Йозеф — военный лётчик.

Отличия второй модели от первой не сводились только к замене силовой установки. Конструктор пересмотрел компоновочную схему, перейдя от четырёхвинтовой продольной к более компактной двухвинтовой соосной. Массивные двухлопастные винты фиксированного шага из махагоневого дерева имели 6 м в диаметре, скорость их вращения достигала 600 об/мин.

С подбором двигателя пришлось повозиться. Дело в том, что в Австро-Венгрии производились почти исключительно авиамоторы жидкостного охлаждения — мощные, надёжные, но слишком тяжёлые для вертолёта. Пришлось обратиться к французским образцам — на S.F.F. mit Benzinmotor установили три 100-сильных ротативных «Гнома», изготовленных фирмой «Штайр». Поскольку мощности «Гномов» оказалось маловато, вскоре их заменили 120-сильными моторами «Рон» (производства той же фирмы).

Фюзеляж S.F.F. mit Benzinmotor образовывали три радиальные фермы из труб, на которых устанавливались двигатели. Шасси состояло из четырёх надувных баллонетов — большого под центральной частью аппарата и трёх меньших под фермами (конструкция баллонетов была запатентована Журовцем). К этим же фермам крепились три привязных троса. В ходе испытаний конструкция была дополнена корзиной для наблюдателя, установленной над винтами. Такой способ размещения наблюдателя явно не облегчал его спасение в случае аварии или боевого повреждения аппарата — прыгать с парашютом не имело смысла. Поэтому рассматривалась (но не была доведена до практической реализации) идея снабжения геликоптера большим парашютом, способным безопасно доставить на землю весь аппарат. Для самообороны в корзине предполагалось установить пулемёт. Взлётная масса геликоптера с запасом топлива на час полёта, но без наблюдателя и вооружения, достигала 1200 кг.

Лётные испытания PKZ-2 начались 2 апреля 1918 года. Первая попытка оторвать аппарат от земли оказалась удачной лишь частично — мощности «Гномов» хватало только для того, чтобы поднять аппарат на 1,5 м. После замены двигателей дело пошло на лад, и уже 17 мая удалось достичь высоты в 150 м (из-за нестабильной работы двигателей в дальнейшем подъёмы проводились до высоты в 45–50 м).

После 35 полётов создатели машины сочли, что она готова для показа официальным лицам. 10 июня 1918 года на завод прибыли чины командования австро-венгерской авиации. Поскольку полёты с человеком на борту ещё ни разу не проводились, и в этот раз геликоптер подняли в воздух с пустой корзиной наблюдателя. Далее сработал пресловутый «эффект присутствия начальства». Когда произошел сбой в работе двигателя, и аппарат требовалось срочно посадить, расчёт лебёдки растерялся и «уронил» вертолёт с высоты около 2 м, серьёзно повредив его. Наблюдавшие за испытаниями офицеры сочли, что технические проблемы геликоптера слишком сложны, чтобы ожидать их решения в ближайшее время, и 21 июня работы над PKZ-2 были прекращены.

Параллельно с работами по PKZ-2 в Фишаменде альтернативную конструкцию проектировал фон Асбот совместно с инженерами К. Балабаном и С. Блудеком. На заводе «Уфаг» построили модель их аппарата, но она была уничтожена пожаром.

Несмотря на неудачу, Австро-Венгрия стала одним из государств, претендующих на звание «родины вертолёта», а аппарат PKZ-2 считается первым в мире реально летавшим геликоптером (все его предшественники не могли подняться выше нескольких десятков сантиметров). Многие конструкторы, накопившие опыт проектирования геликоптеров, продолжили свою деятельность после войны. Например, фон Карман эмигрировал в США, где стал одним из ведущих ученых-аэродинамиков, а фон Асбот в 1928–1931 годах построил четыре удовлетворительно летавших геликоптера «по образу и подобию» PKZ-2. Последний из них — свободнолетающий (не привязной) АН-4 — оснащался ротативным двигателем «Клерже» (110 л.с.). Несмотря на несовершенную систему управления и слабый мотор, этот аппарат с одним пилотом смог подняться на 30 м и преодолеть расстояние в 3,2 км со скоростью 19 км/ч.

---

Литература:

1. Grosz P. M. PKZ 2: WW 1 Austro-Hungarian Helicopter. – Albatros Productions, 1995
2. Pearce W. Petróczy-Kármán-Žurovec PKZ 2 Helicopter // oldmachinepress.com
3. Харук А. Из истории вертолетостроения: австро-венгерские эксперименты // Авиация общего назначения. – 2005. – №9
4. valka.cz