Неудачник S-53
Разработка и постройка тяжелых вертолетов — дело более сложное, чем «воздушных автомобилей». Требовалось решить ряд сложных задач. В тяжелом вертолетостроении уже были достойные конкуренты. Молодой талантливый конструктор Ф. Пясецкий в 1941 г. приступил к постройке вертолета двухвинтовой продольной схемы. К. Л. Захарченко предпочел строить тяжелый вертолет по двухвинтовой поперечной схеме. Созданный им в 1946 г. пятитонный «Мак-Доннел» XMYD-1 стал самым тяжелым вертолетом мира, но через два года вперед вырвались британцы К. Пуллин и Я. Шапиро, построившие восьмитонный W-11 «Эр Хорс», оснащенный тремя несущими винтами.
Среди этого многообразия вскоре выявились характерные для каждой схемы проблемы. Некоторые из них оказались труднопреодолимыми при уровне науки и техники того времени. Постройка вертолетов многовинтовой и поперечной схем вскоре была прекращена. Только Франку Пясецкому, сыну эмигранта из Российской империи, удалось к 1947 г. довести до серийного производства свой трехтонный РV-3 «Дог Шип», получивший вскоре большую известность. Верный сторонник двухвинтовой продольной схемы, Пясецкий стал на долгие годы основным конкурентом Сикорского в разработке тяжелых вертолетов.
Экспериментальный S-54 полупродольной схемы
«Борьба» с Пясецким началась еще в 1946 г., когда ВМС США объявили конкурс на трех-пятиместный многоцелевой вертолет, специально предназначенный для эксплуатации на авианесущих кораблях — авианосцах, линкорах и крейсерах. Основными претендентами были PV-14 и S-53 (первый полет 22 сентября 1947 г.). Вертолет Сикорского создавался на основе S-51, но он отличался от последнего рядом особенностей, обеспечивающих его эксплуатацию на кораблях. Он имел систему складывания назад вдоль хвостовой балки лопастей. Чтобы предохранить от случайного попадания людей в рулевой винт, избежать задевания им о палубу и надстройки при посадке в плохую погоду, в отличие от S-51 он был приподнят на специальной концевой балке над хвостовой балкой. При разработке шасси учитывалась необходимость обеспечения посадки на качающуюся палубу. В полу кабины был сделан люк с лебедкой для ведения спасательных работ либо для установки фотооборудования. Комплекс навигационного оборудования предусматривал полеты ночью. Однако Сикорского ждало поражение. S-53 остался в трех опытных экземплярах. Флот выбрал вертолет Пясецкого. Установив винты с максимальным перекрытием, Пясецкий достиг большей компактности при хранении на палубе, чем у S-53 с торчащей назад хвостовой балкой. Большой заявленный диапазон продольной центровки давал определенные преимущества. В частности, облегчал спасательные работы посредством лебедки. Примененная на S-53 втулка еще старой конструкции без выноса горизонтальных шарниров ограничила диапазон центровки. В определенной мере на выбор флотом вертолета Пясецкого повлияло и увлечение в конце 40-х годов продольной схемой.
Большинство вертолетостроителей 40-х — начала 50-х годов считали, что при повышении грузоподъемности вертолетов и сохранении при этом одновинтовой схемы с увеличением диаметра несущего винта растут удельный вес несущего винта, трансмиссии, рулевого винта, мощность, затрачиваемая на рулевой винт, усложняются центровка и компоновка вертолета. Все эти недостатки, по их мнению, должна была устранить продольная схема. Отсутствие затрат мощности на рулевой винт, более низкая удельная нагрузка на несущий винт должны были обеспечить хорошую весовую отдачу, улучшить харктеристики высотности и аварийной посадки. Фюзеляж получался большого объема, обеспечивал доступ к двигателю, облегчал загрузку. Разнос несущих винтов на большие плечи должен был обеспечить хорошую продольную устойчивость, управляемость и центровку.
По всему миру, даже на Тайване, как эпидемия, началась разработка вертолетов продольной схемы. Общепринятым также было мнение, что одновинтовая схема целесообразна только для легких вертолетов.
И. И. Сикорский был единственным на Западе, кто скептически относился к продольной схеме и твердо верил в большие возможности одновинтовой. Он хорошо помнил, сколько проблем вызвала обдувка несущим винтом установленных сзади рулевых винтов на вертолете VS-300. Игорь Иванович решил опробовать возможность использования продольной установки винтов на экспериментальной летающей лаборатории. Для этого в декабре 1948 г. на одном из S-47 (R-4) на конце хвостовой балки вместо рулевого вертикального винта был установлен на специальном пилоне горизонтальный винт меньшего, чем несущий, диаметра. Вертолет оригинальной «полупродольной» схемы, получивший обозначение S-54, провел в воздухе только 4 часа 25 минут. Этого было достаточно, чтобы прийти к выводу, что энергетические затраты при полете на крейсерском режиме на привод рулевого винта при одновинтовой схеме не превышают потерь от взаимовлияния несущих винтов при продольной схеме.
Средний многоцелевой вертолет S-55
В конце 1948 г. Игорь Иванович Сикорский приступил непосредственно к проектированию машины классической одновинтовой схемы, способной поднимать до десяти пассажиров. Конструктору, как и много лет назад в России при создании эпохального «Гранда», пришлось убеждать многих, но теперь уже в реальности создания столь крупного вертолета по классической одновинтовой схеме.
1 мая 1949 г. правление корпорации «Юнайтед Эркрафт» дало официальное разрешение на ведение работ по проектированию винтокрылого «Гранда» — S-55.
Выбранная для S-55 компоновка была признана авиационными специалистами всего мира гениальной. Сикорский разместил грузо-пассажирскую кабину под осью несущего винта, непосредственно под главным редуктором. Теперь изменение загрузки практически не влияло на положение центра тяжести. Двигатель же Сикорский расположил в самом носу вертолета. В качестве силовой установки был использован звездообразный двигатель «Пратт-Уитни» R-1340 «Уосп» мощностью 600 л.с. Установленный спереди грузо-пассажирской кабины двигатель уравновешивал длинную хвостовую балку с рулевым винтом. На выходном валу двигателя находился осевой вентилятор, совмещенный с гидромуфтой сцепления и свободного хода. Вся конструкция и компоновка вертолета была тщательно продумана с точки зрения упрощения эксплуатации и производства.
Двухместная кабина пилотов находилась «на втором этаже» перед главным редуктором, над грузопассажирской кабиной, откуда был великолепный обзор. Трансмиссионный вал от двигателя к главному редуктору проходил между сиденьями пилотов. Грузо-пассажирская кабина размером 3,05x1,6x1,82 м вмещала до десяти десантников или шесть раненых на носилках и сопровождающего медработника. Для удобства загрузки и выгрузки по борту имелась большая сдвижная дверь. Первые S-55 могли поднимать 600–800 кг. В дальнейшем их грузоподъемность возросла до 1 т. На вертолете также устанавливались система внешней подвески грузоподъемностью до 1 т и боковая гидролебедка — до 125 кг. Топливные баки размещались под полом кабины.
Несущий винт имел трехлопастную схему. Освоение в производстве цельнометаллических лопастей способствовало созданию шестнадцатиметрового в диаметре несущего винта. Для S-55 были созданы лопасти c одноконтурным D-образным прессованным лонжероном. К лонжерону пристыковывалась законцовка с обшивкой из легкого сплава с сотовым заполнителем из фольги. Подобная конструкция лопастей использовалась потом вплоть до середины 70-х годов.
Втулка разрабатывалась по образцу используемой на S-52, т. е. с совмещенными вертикальным и горизонтальным шарнирами со сравнительно большим разносом, что также способствовало улучшению пилотажных характеристик вертолета и увеличению диапазона центровок. Двухлопастной рулевой винт приводился от главного редуктора посредством трансмиссионных валов, промежуточного и концевого редукторов. Втулка рулевого винта была карданного типа с повернутой осью. Металлическая лопасть состояла из носовой части, согнутой из дюралевого листа, П-образного лонжерона, нервюр и дюралевой обшивки.
