Ідея літального апарата, що підіймається вертикально, народилась ще до того, як людина вперше піднялася в повітря на чомусь важчому за повітряну кулю. Але від першого ескізу до першого працюючого гелікоптера пройшло понад чотири століття — і цей шлях сповнений несподіваних поворотів, геніальних здогадок і болісних провалів.
Найдавніші ідеї: Китай і Леонардо
Принцип гвинтового руху в повітрі люди відкрили задовго до промислової епохи. Китайська іграшка «бамбуковий стрекозя» — маленька крильчатка на палиці, що злітає вгору при швидкому обертанні — з’явилася в Китаї близько IV–V століття нашої ери. Її принцип дії — той самий, що лежить в основі несного гвинта будь-якого сучасного гелікоптера: обертання лопаті під кутом до повітряного потоку створює підйомну силу.
У Європі ця іграшка з’явилась у XIV столітті і одразу привернула увагу мислителів. Найвідомішим із них став Леонардо да Вінчі, який у 1483–1486 роках накреслив проєкт «повітряного гвинта» — Helical Air Screw. Його конструкція передбачала велику спіральну поверхню зі щільного льняного полотна, закріплену на вертикальній осі: при обертанні гвинт мав «угвинчуватися» в повітря, як штопор у корок, і підняти апарат угору. Привести машину в рух мали б чотири людини, що штовхали б важелі.
Проєкт Леонардо ніколи не був реалізований — і з двох причин. По-перше, матеріали тієї епохи не дозволяли побудувати конструкцію достатньо легкою і міцною одночасно. По-друге, і це головне, — Леонардо, судячи з усього, не розрахував фізику: четверо людей, що штовхають важелі, одночасно обертали б і гвинт, і саму платформу в протилежний бік. Реактивний момент обертання — проблема, яку інженери остаточно вирішили лише у XX столітті за допомогою хвостового гвинта.
💡 Сучасні інженери побудували діючу модель гвинта Леонардо — і виявили, що при достатній швидкості обертання він справді створює підйомну силу. Але для підняття людини потрібна була б швидкість обертання, яку людська сила не здатна забезпечити. Леонардо мав правильну ідею, але не мав двигуна.
😯 Ескізи Леонардо із проєктом «повітряного гвинта» були виявлені лише в XIX столітті — через понад 300 років після їх створення. До того моменту піонери авіації вже незалежно від нього прийшли до схожих ідей.
❓ Слово «гелікоптер» походить від грецьких слів «helix» (спіраль) і «pteron» (крило). Термін запропонував французький винахідник Гюстав де Поньон д’Амекур у 1863 році — ще до того, як будь-який гелікоптер злетів у повітря.
XIX століття: перші моделі і перші польоти
Протягом XIX століття кілька інженерів будували невеликі парові або механічні моделі гелікоптерів — і деякі з них справді піднімалися в повітря. Проте жоден не міг нести пілота: парові двигуни того часу були занадто важкими.
У 1784 році французи Лонуа і Бьєнвеню продемонстрували Академії наук механічну іграшку з двома гвинтами, що обертались у протилежних напрямках. Це була перша публічна демонстрація принципу співвісних гвинтів — конструкції, яка пізніше стане основою для кількох типів сучасних гелікоптерів.
У 1842 році британець Уільям Генрі Філліпс побудував парову модель гелікоптера масою близько 4 кг, що, за свідченнями очевидців, справді злетіла на кілька метрів. У 1877 році італієць Енріко Форланіні продемонстрував парову безпілотну модель, яка піднялася приблизно на 13 метрів і трималася в повітрі близько 20 секунд. Це був вражаючий результат для свого часу — але до практичного пілотованого апарату все ще було далеко.
Ключовою проблемою лишалося співвідношення потужності двигуна і його маси. Парова машина, здатна підняти пілота, важила б стільки, що жоден гвинт не зміг би її підняти. Вихід з’явився лише з винаходом двигуна внутрішнього згоряння.
Початок XX століття: перегони за перший пілотований політ
Після того як брати Райт у 1903 році здійснили перший моторний літ на літаку, стало зрозуміло: бензиновий двигун є тим ключем, якого не вистачало. Інженери всього світу кинулись будувати гелікоптери з новими моторами.
Браге і Ріше: Франція, 1907
Найбільш задокументованим кандидатом на звання «першого пілотованого підйому на гелікоптері» є французький апарат Луї Браге і Шарля Ріше — Gyroplane No.1. 29 вересня 1907 року він підняв пілота на висоту близько 60 сантиметрів від землі і тримався в повітрі приблизно хвилину. Проте апарат утримувався чотирма людьми за мотузки і не міг самостійно маневрувати — тому більшість істориків авіації не вважають це повноцінним польотом.
Пол Корню: листопад 1907
13 листопада 1907 року інший француз, Поль Корню, здійснив те, що вважається першим у світі вільним пілотованим польотом на гелікоптері. Його апарат — два великих роторних гвинти, з’єднані рамою — піднявся на висоту близько 30 сантиметрів і протримався в повітрі 20 секунд. Апарат не був прив’язаний і ніхто його не тримав. Це був справжній самостійний політ, хоча і дуже короткий.
Але конструкція Корню мала фундаментальну проблему: вона була абсолютно нестабільна і некерована. Апарат тремтів, хитався і взагалі не слухався пілота. Це наочно продемонструвало, що злетіти — лише половина задачі. Другою, значно складнішою половиною є керованість.
Літак отримує підйомну силу від крил при поступальному русі — він летить вперед і піднімається. Гелікоптер створює підйомну силу за допомогою обертових лопатей — і одночасно бореться з реактивним моментом, що намагається обернути корпус у протилежному напрямку. Контролювати три незалежні осі руху (підйом-спуск, нахил вперед-назад, нахил вліво-вправо) і при цьому компенсувати реактивний момент — набагато складніша задача, ніж керувати фіксованокрилим літаком.
Ігор Сікорський: батько сучасного гелікоптера
Ім’я, з яким найтісніше пов’язана історія практичного гелікоптера — Ігор Іванович Сікорський. І тут українська складова цієї історії є цілком доречною: Сікорський народився у Києві в 1889 році, здобув технічну освіту в Петербурзі і зробив перші кроки в авіації ще в Росії — де в 1910–1912 роках побудував два ранніх гелікоптери, що не злетіли через недостатню потужність двигунів.
Після революції 1917 року Сікорський емігрував спочатку до Франції, а потім до США, де в 1923 році заснував компанію Sikorsky Aircraft Corporation. Спочатку компанія займалася літаками, і саме літаки-амфібії Сікорського стали відомими в 1930-х роках. Але мрія про гелікоптер не залишала винахідника.
14 вересня 1939 року в Стратфорді, штат Коннектикут, Сікорський підняв у повітря прототип VS-300 — апарат, що став прямим предком усіх сучасних гелікоптерів класичної схеми. У конструкції VS-300 Сікорський реалізував рішення, яке стало стандартом галузі: один великий несний гвинт і один маленький хвостовий, що компенсує реактивний момент і забезпечує напрямковий контроль. Ця схема — одногвинтовий гелікоптер із хвостовим ротором — досі є найпоширенішою у світі.
13 травня 1940 року VS-300 здійснив перший вільний контрольований політ. А 6 травня 1941 року той самий апарат встановив світовий рекорд тривалості польоту для гелікоптерів — 1 година 32 хвилини 26 секунд. Перший серійний гелікоптер Сікорського R-4 надійшов на озброєння армії США в 1942 році і використовувався в роки Другої світової для рятувальних операцій.
💡 Ігор Сікорський є не лише «батьком гелікоптера» — він також конструктор першого у світі чотиримоторного літака «Илья Муромец» (1913) і першого трансатлантичного пасажирського гідролітака. Один геній — три революції в авіації.
😯 Перший прототип VS-300 спочатку не міг летіти вперед — лише вгору і назад. Сікорський вдосконалював конструкцію протягом двох років, поки не досяг повного контролю над усіма напрямками руху. Кожна польотна сесія була по суті публічним науковим експериментом.
❓ Під час ранніх випробувань VS-300 Сікорський літав у своєму знаменитому темному пальті і капелюсі — образ, що став культовим на фотографіях тієї епохи. Він казав, що одягається так, щоб нагадувати собі: це серйозна справа, а не пригодницька витівка.
Українські внески: Братухін і не тільки
Паралельно з роботами Сікорського в СРСР розвивалась власна школа гелікоптеробудування. Особливе місце тут займає Микола Камов — конструктор, що розробив знамениту співвісну схему (два гвинти на одній осі, що обертаються в протилежних напрямках, без хвостового ротора). Гелікоптери марки Ка — «Камов» — із цією схемою досі є одними з найефективніших морських і спеціальних гелікоптерів у світі.
Інший радянський конструктор, Михайло Міль, засновник марки Мі, створив серію найбільш масових гелікоптерів XX століття. Мі-1 (1950), Мі-4, Мі-8 — остання модель є найбільш виробленим у світі гелікоптером: побудовано понад 17 000 машин різних модифікацій, і вони досі літають у десятках країн. Мі-6 (1957) і Мі-12 (1968) у свій час були найбільшими гелікоптерами в світі.
Хронологія ключових подій в історії гелікоптера
| Рік | Подія | Хто |
|---|---|---|
| ~IV–V ст. | Китайська іграшка «бамбуковий стрекозя» | Невідомі майстри, Китай |
| 1483–1486 | Проєкт «повітряного гвинта» | Леонардо да Вінчі |
| 1784 | Механічна модель зі співвісними гвинтами | Лонуа і Бьєнвеню, Франція |
| 1877 | Парова модель, підйом на 13 м | Форланіні, Італія |
| 1907 (вересень) | Перший підйом пілота (з утриманням) | Браге і Ріше, Франція |
| 1907 (листопад) | Перший вільний пілотований політ, 20 секунд | Поль Корню, Франція |
| 1939 | Перший зліт VS-300 — прототипа сучасного гелікоптера | Ігор Сікорський, США (родом із Києва) |
| 1942 | Перший серійний гелікоптер R-4 у армії США | Sikorsky Aircraft |
| 1950 | Серійний Мі-1 — початок масового виробництва в СРСР | Михайло Міль |
| 2021 | Перший політ гелікоптера на іншій планеті | NASA Ingenuity, Марс |
Гелікоптер на Марсі: нова сторінка історії
19 квітня 2021 року на поверхні Марса здійснив перший у своїй історії політ невеликий гелікоптер Ingenuity агентства NASA. Це стало першим у історії контрольованим польотом літального апарата з двигуном на іншій планеті. Місія планувалася на п’ять польотів — але Ingenuity здійснив понад 70 польотів до виходу з ладу в 2024 році.
Марсіанська атмосфера надзвичайно розріджена — щільність повітря там становить лише близько 1% від земного рівня. Щоб створити достатню підйомну силу, гвинти Ingenuity обертаються зі швидкістю близько 2400 обертів на хвилину — приблизно в п’ять разів швидше за гвинти звичайного земного гелікоптера. Ця задача потребувала вирішення проблем, з якими земні конструктори ніколи раніше не стикались.
Від Леонардового гвинта, що так і не злетів, до марсіанського Ingenuity — п’ять з половиною століть ідеї, проб і помилок, геніальних рішень і технічних обмежень. Гелікоптер є, мабуть, найскладнішим із усіх апаратів, що людина навчилась будувати і контролювати — і саме тому його історія така захоплива: кожен крок вперед коштував тих, хто його робив, неймовірних зусиль.
