“Компенсированный” ротор
Используя полученный опыт, Хуан де ла Сьерва с присущей ему твердой последовательностью принялся за решение проблемы создания ротора со сцентрированной аэродинамической результирующей, который он назвал “компенсированным” ротором. Для получения такой результирующей лопасть, идущая назад по потоку, должна работать с большим углом атаки, чем та, которая идет вперед. Поскольку подъемная сила каждого сечения лопасти находится в прямой зависимости от квадрата скорости набегающего потока и от угла атаки, ла Сьерва полагал, что эти два фактора могли бы иметь такое сочетание, которое даст аэродинамическую результирующую, примерно сцентрированную с осью ротора, т. е. теория
“компенсированного” ротора основывалась на точном поддержании расчетного распределения угла атаки по длине лопасти.С целью повышения КПД ротора изобретатель провел тщательное теоретическое исследование, чтобы определить форму лопасти, ее профиль и углы атаки различных сечений, сочетание которых давало бы желаемый результат. Так появилась лопасть с симметричным профилем с сильной отрицательной закруткой. Углом установки лопастей можно было управлять из кабины, т. е. уменьшать угол установки лопасти, идущей против набегающего потока, и увеличивать идущей по потоку. С такой лопастью (по замыслу изобретателя она должна была перекашиваться в полете с помощью тросов) ла Сьерва ожидал получить ротор, аэродинамическая результирующая которого будет находиться в плоскости симметрии аппарата для всех рабочих углов атаки. Кроме того, эта система позволит управлять аппаратом в поперечной плоскости. Идея перекашивания лопастей или крыла была не нова. На первых монопланах (например, Блерио) отсутствовали элероны и поперечное управление осуществлялось тросовым перекосом тонкого крыла, которое позволяло менять углы атаки. Так, для уменьшения угла атаки опускалась вниз передняя кромка концевой части крыла, а для увеличения
— задняя.Для постройки автожира было необходимо создать производственную базу. С этой целью
18 ноября 1920 г. Хуан де ла Сьерва, его брат Рикардо и столяр Пабло Диас подписали контракт, образовав сообщество, которому принадлежала столярная мастерская для постройки “автомобилей, аэропланов и запасных частей”. Вскоре сообщество приступило к постройке С-2.По совету друзей ла Сьерва решил предать гласности свое изобретение. Для этого он направил
5 марта1921 г. в Королевскую академию точных наук, физики и естествознания, а
Черновик послания Хуана де ла Сьервы Испанской академии наук
также в Королевский аэроклуб послание, в котором в общих чертах описывал основные принципы автожира и результаты испытания С-1 *. Одновременно он сообщал, что строит новый аппарат только с одним ротором. Его послание в Королевский аэроклуб было опубликовано в журнале “Неraldo deportivo” 5 апреля 1921 г. и в официальном бюллетене Королевского аэроклуба за тот же месяц (Воletin oficial del estado del real aero club de Espana).
*
Настоящий меморандум имеет целью сообщить вкратце и в общих чертах нашей Королевской академии наук о новой системе образования подъемной силы, которую логически нельзя отнести ни к одной из указанных групп, хотя она представляет собой, несомненно, некоторые аналогии...”.
В марте
1921 г. ла Сьерва построил летающую модель автожира и опробовал ее. Модель имела пятилопастный ротор, тянущий винт приводился в движение резиновым мотором. На демонстрацию модели автожира ла Сьерва пригласил представителей Королевской академии наук и технической комиссии Королевского аэроклуба, среди которых был начальник аэродинамической лаборатории на Куатро-Вьентос, спортивный комиссар ФАИ * Эмилио Эррера; именно ему впоследствии было суждено регистрировать первые достижения нового летательного аппарата. В присутствии именитых гостей ла Сьерва закрутил тянущим винтом резиновый жгут, раскрутил ротор модели в нужном направлении и поставил ее на землю. Как только он отпустил винт, автожир разбежался и взлетел, набрал высоту в несколько метров и затем по мере уменьшения скорости стал медленно снижаться, демонстрируя устойчивый полет. Было видно, что потеря поступательной скорости вызывает лишь незначительную потерю высоты. Лопасти продолжали вращаться, и модель не падала, а плавно снижалась.Модель покрыла расстояние в несколько десятков метров, и ее полет произвел на присутствующих большое впечатление. Все сошлись во мнении, что автожир раньше вертолета выйдет на арену практического использования. Когда Эрреру попросили прокомментировать полет, тот ответил, что раньше он думал, что первым кто-то разобьется на геликоптере Пескары, теперь же уверен, что это случится на автожире. В такой необычной форме один из авторитетнейших авиационных инженеров Испании выразил мысль о том, что автожир скорее геликоптера займет свое место в практической жизни. В одном Эррера оказался неправ: автожир показал себя таким надежным летательным аппаратом, что в течение
10 лет в основном экспериментальных полетов на нем не было ни одного смертельного случая.28
марта 1921 г. ла Сьерва представил заявку на дополнение к своему патенту № 74322. Эта заявка охватывала три его изобретения:—
“компенсированный” ротор;—
раскрутку ротора при начале движения автожира посредством шнура, намотанного на барабан на оси ротора и закрепленного другим концом на земле;—
поперечное управление путем дифференциального отклонения полуплоскостей руля высоты, которые одновременно могли работать и как руль высоты.К заявке были приложены чертежи в трех проекциях С-2. Дополнительный сертификат к патенту № 74322 был выдан
20 апреля 1921 г. за № 77569 [7, р. 32].Постройка протекала медленно. Финансовые возможности не позволяли изобретателю ускорить ее. Кроме того, поставка дуралюмина для лонжеронов лопастей, заказанных во Франции, задерживалась. Ла Сьерва, которому не терпелось проверить свою теорию “компенсированного” ротора, решил построить раньше другой аппарат, более простой и быстрый в изготовлении. Так появился С-3, который должен был послужить для проверки идеи “компенсированного” ротора и, кроме того, оригинальной схемы поперечного управления. В хронологическом ряду построенных и испытанных автожиров С-3 явился вторым, а С-2, который был заложен раньше, но закончен позже, оказался третьим. В литературе иногда эти автожиры путают.
На С-3 поставили трехлопастный ротор с простым приспособлением для закручиваниялопастей в полете. Лопасть имела симметричный профиль и была выполнена как обычное однолонжеронное крыло самолета. В отличие от предыдущего и всех последующих автожиров С-3 имел широкие лопасти, что облегчало их перекос. Фюзеляж был заимствован от моноплана “Соммер”. Мотор вначале поставили “Гном” мощностью
50 л. с., а затем заменили его на “Рон” 80 л. с. Испытания начались в июне 1921 г. Летчиком-испытателем стал Хосе Родригес. Незадолго до этого он получил диплом летчика и, естественно, рвался в небо.
*
ФАИ — Международная авиационная федерация (FAI — Federation Aeronautique Internationale).
На испытаниях по мере разбега автожира ротор ускорял свое вращение, но, когда автожир достигал скорости отрыва, машина подпрыгивала и валилась вправо. Каждая попытка взлететь сопровождалась поломками, и испытания шли с перерывами. Последние испытания провел Алехандро Гомес Спенсер
* (впоследствии он совершит первый полет на автожире) и получил такие же результаты: аппарат при разбеге сразу же после отрыва колес от земли валился вправо.
Автожир С-3. 1921 г.
Несмотря на неудачи, ла Сьерва планомерно продолжал работу. В общей сложности он модифицировал С-3 девять раз. В конце концов конструктор пришел к выводу, что причиной декомпенсации ротора является отсутствие жесткости лопастей, необходимой для управления в поперечной плоскости. Из-за эластичности лопастей аэродинамические силы создавали их нежелательную крутку. В конце 1921 г. ла Сьерву уже захватила новая идея, реализация которой, как он полагал, позволит избежать асимметрии результирующей подъемной силы. С-2 был уже почти готов, и испытания С-3 были прекращены.