Вертолет S-55 (Н-19)
Вертолёт S-55 фирмы Sikorsky Aircraft, входившей в корпорацию United Aircraft, был спроектирован и построен в конце 1940-х годов, в период бурного прогресса мирового вертолётостроения, став значительным успехом его конструктора — Игоря Сикорского. К этому времени авиаконструкторы и военные перестали рассматривать геликоптёры лишь как экзотические летательные аппараты. Перед ними уже ставились боевые задачи самого широкого спектра: снабжение войск в труднодоступных районах, высадка десантов, борьба с вражескими субмаринами, фотографирование с воздуха, спасение экипажей сбитых самолётов, постановка дымовых завес, прокладка линий связи и наблюдение с воздуха.
Вертолёт мог стать также незаменимым при проведении десантных операций в ходе ядерной войны, когда большинство аэродромов и военных баз могли быть уничтожены в результате обмена ядерными ударами. В этих условиях предполагалось перед ударом противника скрытно рассредоточивать силы десанта с последующей их концентрацией в месте высадки с использованием для этой цели большого количества транспортных винтокрылых аппаратов.
Для реализации этих идей требовались надёжные машины, способные перевозить по 10-20 бойцов или около тонны груза. Состоявшие же на вооружении поисково-спасательные двух-трёхместные вертолёты на роль транспортников не годились.
В 1946 году фирма Beil разработала вертолёт Model 48А с двухлопастным винтом, способный перевозить до восьми пехотинцев с вооружением. Для проведения войсковых испытаний построили десять опытных экземпляров под обозначением YR-12, но технические проблемы не позволили запустить «48А» в серию. В то время получило распространение мнение, что спроектировать тяжёлый вертолёт по одновинтовой схеме невозможно. Наиболее реальные перспективы создания подобных аппаратов связывали с двухвинтовыми аппаратами продольной схемы, которые разрабатывала фирма американского авиаконструктора Франка Пясецкого (кстати, сына российского подданного, эмигрировавшего в США ещё до революции). Уже в 1945 году он создал по этой схеме самый большой вертолёт того времени PV-3 (HRP-1), который мог перевозить в кабине восемь солдат или 900 кг груза. Законы аэродинамики подсказывали, что длинный фюзеляж PV-3 небольшого миделя должен обладать умеренным лобовым сопротивлением, а хорошая продольная устойчивость будет обеспечиваться в широком диапазоне центровок благодаря расположению грузовой кабины между несущими винтами.
Преимущества схемы Пясецкого можно проиллюстрировать, представив себе картинку, когда тяжёлую сумку несут за ручки два человека. Независимо от формы и размещения груза в сумке, оба испытывают примерно равную нагрузку, а сама сумка находится в относительном покое и почти не раскачивается.
Сикорский же, несмотря на видимые преимущества продольной схемы, считал, что тяжёлый одновинтовой вертолёт возможен и более того — перспективен. На собственные средства компании конструктор приступил к созданию десятиместной машины S-55. В этой работе был учтён весь накопленный опыт постройки и эксплуатации вертолётов, проанализированы достоинства и недостатки уже опробованных аэродинамических схем и конструктивных решений.
Компоновочные схемы предыдущих вертолётов Сикорского S-51, S-52 и S-53 для нового проекта не годились, поскольку двигатель у них располагался по оси несущего винта, а кабина спереди — вес её уравновешивался хвостовой балкой. Однако обеспечить необходимую центровку тяжёлой транспортной машины с расположением груза перед осью винта было очень сложно. Возвращаясь к нашей иллюстрации с сумкой, получается, что если один из носильщиков бросит свою ручку, то устойчивость всей системы нарушится. Логичный выход из такого положения — держать обе ручки в одной руке. Именно так и поступил Сикорский.
На S-55 грузовую кабину расположили на месте двигателя, непосредственно на оси несущего винта, а силовую установку — в носовой части, где она уравновешивала хвостовую балку. Обеспечить равновесие аппарата при такой схеме размещения оборудования оказалось гораздо проще. Двухместную кабину пилотов смонтировали над двигателем, что обеспечило хороший обзор и высокий уровень безопасности экипажа на случай грубой посадки, падения вертолёта или обстрела с земли.
Восьмицилиндровый звездообразный поршневой двигатель крепился под углом 45°. С главным редуктором он соединялся длинным валом, располагавшимся в плоскости симметрии кабины. Для лучшего охлаждения перед мотором установили вентилятор. Горячий воздух выводился через зарешёченные вырезы по бортам носовой части фюзеляжа. Часть этого воздуха можно было направлять в кабину для её обогрева в зимнее время или при полётах на больших высотах. Такое расположение двигателя имело и ещё одно преимущество — простота доступа при его обслуживании или замене.
Двухступенчатый планетарный главный редуктор крепился на потолке грузовой кабины, отделённой от двигательного отсека противопожарной перегородкой и соединённой с кабиной пилотов узким проходом. Внутри грузовой кабины могли расположиться до десяти десантников или восемь раненых на носилках. Для удобства загрузки и выгрузки на правом борту кабины предусмотрели большую сдвижную дверь.
Впервые в мире вертолёт S-55 оснастили четырёхканальным необратимым бустерным управлением.
Приборное оборудование обеспечивало полёты ночью и в плохих метеоусловиях. Радиооборудование, состоявшее из радиовысотомера, радиокомпаса и радиостанции, устанавливалось в задней части грузовой кабины.
Несущий винт-трёхлопастный. Втулка винта имела совмещённые горизонтальные и вертикальные шарниры. Лопасти цельнометаллические. Лонжерон лопасти представлял собой прессованный пустотелый D-образный профиль. Его хвостовая часть, состоявшая из оболочки с сотовым заполнителем, приклеивалась к лонжерону. Впервые винты такой конструкции использовались Си-корским на рекордном вертолёте S-52.
Возможное появление усталостных трещин в лонжероне диагностировалось путём контроля за избыточным давлением закачанного внутрь полости газа. Если газ выходил через трещину, давление в полости лонжерона падало, и из комля лопасти выдвигался штырёк красного цвета.
Рулевой винт — двухлопастный, высокорасположенный. Он приводился во вращение от концевого редуктора, который с помощью трансмиссионных валов, через ещё один промежуточный редуктор, соединялся с главным редуктором.
Фюзеляж — типа полумонокок, собирался из деталей, изготовленных из алюминиевых и магниевых сплавов.
Топливные баки общей ёмкостью 723 л находились под полом грузовой кабины. Предусматривалась возможность установки дополнительных топливных баков внутри грузовой кабины, что обеспечивало увеличение дальности полёта до 1600 км.
Тяжёлые и негабаритные грузы S-55 мог перевозить и на внешней подвеске. А для поднятия на борт лёгких грузов и людей во время спасательных операций на борту имелась небольшая лебёдка.
Четырёхстоечное колёсное шасси не убиралось. Колёса основных опор имели тормозную систему, управляемую педалями. Передние стойки — свободно ориентирующиеся.
Для балансировки вертолёта в полёте на крейсерской скорости хвостовая балка оснащалась небольшим переставным стабилизатором.
Проектирование нового геликоптера заняло менее года. Первый полёт S-55 состоялся 10 ноября 1949 года, и его тут же представили на конкурс ВВС США, которым требовался спасательный вертолёт для Стратегического авиационного командования.
По условиям конкурса, машина должна была иметь достаточное количество мест для того, чтобы за один вылет принять на борт весь экипаж потерпевшего аварию бомбардировщика В-36. Заметим, что на конкурс фирмы обязаны были представлять технику в состоянии, годном для проведения лётных испытаний.
Первый этап испытаний вертолёта S-55 проводился на авиабазе Эглин (штат Флорида), где располагалось Командование по испытанию новой авиационной техники. Ведущим лётчиком-испытателем назначили майора Бедфорда Брауна, а его помощником капитана Джозефа Д. Купера. Вертолёт оценивали в нормальных метеоусловиях. Испытания заключались в полётах на определение максимальной грузоподъёмности и подтверждение заявленных лётных характеристик.
Основные замечания пилотов касались плохой курсовой устойчивости машины и недостаточной жёсткости хвостовой балки, которая опасно колебалась при посадке. Проблемы решили установкой в хвостовой части фюзеляжа треугольного ребра-кронштейна — он поддерживал хвостовую балку, повышая жёсткость и прочность конструкции, а также улучшал аэродинамические характеристики вертолёта. Кроме этого, испытания выявили бесполезность переставного стабилизатора, и Сикорский в серийном варианте S-55 ограничился установкой фиксированного стабилизатора, а для повышения путевой устойчивости закрепил его в виде перевёрнутой буквы V.
После успешного прохождения первого этапа испытаний вертолёту присвоили военное обозначение YН-19А и передали его в распоряжение штаба 5-й воздушной армии, действовавшей в Корее, где в течение трёх месяцев пилоты проверяли его в боевой обстановке. За это время Куперу и второму пилоту Расселу Вигару удалось эвакуировать с передовых позиций 99 раненых и спасти пятерых лётчиков. В одном из вылетов на S-55 установили своеобразный рекорд — пилоты геликоптера вывезли из окружения 11 тяжелораненых бойцов.
Вертолёту пришлось участвовать и в специальных операциях по доставке в тыл диверсионных групп и в вывозе элементов конструкции и оборудования истребителей МиГ-15. Последняя задача поручалась экипажу в случае, если «МиГ» будет сбит в 200-километровой зоне от западного побережья Северной Кореи. Когда Куперу и Вигару сообщили, что обнаружен сбитый «МиГ», они немедленно вылетели к месту их падения. В полёте на малой высоте S-55 прикрывали истребители S-51 «Мустанг», на средней — F-80 «Шутинг Стар», а на большой — F-86 «Сейбр».
Сбитый истребитель обнаружили на труднодоступном горном уступе. После посадки в дело вступила специально обученная команда, расчленившая «МиГ» с помощью пил и ручных гранат. Вся разборка и погрузка деталей заняла 45 минут. На обратном пути пилоты прошли прямо над укреплённым районом корейцев, которые открыли по машине сильный огонь из всех видов оружия. Вертолёт получил повреждения, но продолжил полёт. Добравшись до побережья, летчики совершили посадку, самостоятельно устранили повреждения и перегрузили часть бесценного груза на летающую лодку SА-16.
По прибытии в США Браун написал отчёт, в котором изложил свои замечания по вертолёту. В документе отмечалось, что на S-55 можно с успехом решать задачи по спасению и транспортировке грузов. А вот с ролью машины для целеуказания и управления действиями тактической авиации вертолёт справился плохо. Офицеры управления жаловались на большую вибрацию и низкую скорость S-55. Технический состав отметил частые отказы стеклоочистителей, тормозов колёс и системы обогрева кабины.
Возвратившийся из Кореи вертолёт доставили на авиабазу Эглин. Теперь его проверяли в экстремальных условиях в специальном климатическом ангаре. Это чудо техники использовалось американцами ещё с 1941 года. Конструктивно ангар состоял из нескольких отсеков. В основной с размерами 61×76 м закатывали летательный аппарат, а в других отсеках находились холодильные устройства, насосы для подачи воды, вентиляторы и т. д. Обычный цикл испытаний составлял двое суток, в продолжении которого температуру сначала понижали до -53° С, затем повышали до +74°, одновременно увеличивая влажность, имитируя тем самым тропический климат.
Выявленные в ходе испытаний недостатки фирма устранила, и зимой 1950/51 года вертолёт переправили на Аляску. Джозефу Куперу предстояло совершить несколько полётов по переброске грузов. В частности, S-55 вывез имущество с двух разбившихся военных самолётов и спас пилота лёгкого самолёта, совершившего вынужденную посадку в труднодоступном районе из-за потери ориентировки. Ещё раз Купер отличился, спасая группу обслуживающего персонала бомбардировочного полигона — домик этой группы сгорел, и люди остались без крова в лютый мороз.
Несмотря на свои очевидные успехи, машина Сикорского потерпела поражение в конкурсе. На вооружение Стратегического авиационного командования приняли вертолёт продольной схемы Пясецкого РV-22 (Н-21), хотя он был представлен на конкурс гораздо позже. Дело в том, что грузоподъёмность S-55 показалась заказчику недостаточной, в то время как на борт В-36 могли брать двойной комплект пилотов и штурманов, что увеличивало количество свободных мест в вертолёте до 22-х, a S-55 на такое число пассажиров не был рассчитан.
Тем не менее, он очень понравился военным, и в 1950 году его заказали Армия, ВВС, ВМФ и Береговая охрана США. В декабре того же года под обозначением Н-19А Chickasaw началось серийное производство и поставки S-55 в войска. Название вертолёту дали в честь индейского племени Чикасо (Chickasaw), проживавшего в районе реки Миссисипи. В десантно-транспортном варианте для корпуса морской пехоты «Чикасо» имел обозначение HRS-1, а в поисковоспасательном варианте для ВМС -HO4S-1.
Практически сразу после принятия на вооружение вертолёты отправили в Корею, где в сложных боевых условиях винтокрылые аппараты прекрасно себя зарекомендовали.
Учитывая опыт войны в Корее, серийное производство S-55 только наращивалось, а заказы на него с каждым годом росли. Одновременно с этим машина постоянно модернизировалась. К 1955 году армейский Н-19В получил новый двигатель R-1300-3D мощностью 700 л.с., несущий винт увеличенного до 16,5 м диаметра и отклонённую на 3° вниз хвостовую балку. Наклонить балку решили после нескольких аварий, в которых её отрубало несущим винтом. В этот же период под названием H-19D начали выпускать и штурмовой вариант S-55, вооружённый блоками с неуправляемыми ракетами и крупнокалиберным пулемётом.
В марте 1952 года вертолёт получил соответствующий сертификат, и компания «Нью-Йорк Эйруэйз» стала использовать S-55 для регулярных грузовых перевозок, а через год и пассажиров.
Всего за 12 лет серийного производства завод фирмы в Бриджпорте построил 1281 (257 гражданских и 1024 военных) S-55 стоимостью по 150 000 долларов каждый.
С 1952 года британская фирма Westland Aircraft Ltd начала постройку S-55 по лицензии под обозначением WS-55 Whirlwind (с англ. — вихрь). Первый полёт лицензионного аппарата состоялся 12 ноября того же года. За одиннадцать лет англичане построили 485 машин.
В 1952 году S-55 стал первым в мире вертолётом, совершившим перелёт через Атлантический океан и воплотившим в реальность американскую мечту о переброске винтокрылых машин в Европу своим ходом, подобно самолётам, по маршруту Лабрадор — Гренландия -Исландия — Шотландия — Германия. Перелёт выполняли два поисково-спа-сательных Н-19А, оборудованные тремя дополнительными топливными баками.
Утром 15 июля машины поднялись в воздух с военно-воздушной базы около Спрингфилда, что к северу от вертолётного завода в Бриджпорте. Пилотами первой с собственным именем Hopalong («Длинный прыжок») были капитаны Винсент Мак Говерн и Харри Джеффенс; вторую, получившую название Whirl а way («Вихрь, несущийся вдаль»), пилотировали капитан Джордж Хэмбри и первый лейтенант Харольд Мур.
31 июля в 16 часов, после труднейшего в истории авиации полёта в сложных метеоусловиях, геликоптеры приземлились в Шотландии. Длина пройденного маршрута составила 6375 км. Промежуточные посадки выполнялись в пунктах Вестовер (США), Преск Эйл (США), Гус-бей (Канада), Нассарссуак (Гренландия), Кефлавик (Исландия), Престуик (Шотландия), Гаага (Голландия) и Висбаден (ФРГ). В общей сложности они провели в воздухе 51 час 55 минут. Средняя скорость рекордного полёта равнялась 130 км/ч, высота — 230 м. Протяжённость последнего непрерывного участка составила 1508 км, таким образом, S-55 установил ещё и новый мировой рекорд дальности, ранее также принадлежавший машине Сикорского S-48.
Исторический перелёт доказал принципиальную возможность переброски вертолётов своим ходом через океан. К сожалению, до настоящего времени обе легендарные машины не сохранились, а в музее ВВС США находится Н-19В (с наклонённой балкой), покрашенный под Hopalong. Перелёт был широко разрекламирован и способствовал увеличению продаж S-55.
Вслед за Англией лицензию на производство S-55 приобрели французы. Фирма NCASE «Сьюд-Авинасьон» построила 87 экземпляров под названием E’Iéphant Joyeux («Радостный слон»).
Ещё 71 машину типа S-55 произвела по лицензии японская корпорация «Мицубиси».
S-55 служил платформой для проведения самых различных экспериментов. В одном из них лопасти несущего винта стандартного вертолёта морской пехоты НRS-2 оборудовали небольшими жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), работающими на перекиси водорода. Примерный вес одного ЖРД -0,4 кг. Топливный бак куполообразной формы закрепили на втулке винта, а трубопроводы к ЖРД проложили в полости лонжеронов. Запас ракетного топлива не превышал 30 кг и мог обеспечить работу трёх ЖРД в течение семи минут. Главное назначение такой необычной дополнительной силовой установки — увеличить взлётную мощность, дав тем самым винтокрылому аппарату возможность совершить посадку по-вертолётному в случае отказа основного мотора.
Испытания показали серьёзное улучшение характеристик вертолёта при включении ЖРД. Например, если раньше НRS-2 на уровне моря мог эвакуировать шесть человек, а на высоте 5000 м -только троих, то теперь он на любой высоте мог взять на одного человека больше, да и ещё взлететь вертикально. Однако концентрированная перекись водорода представляла собой серьёзную опасность для машины и её экипажа, и военные решили, что данная система непригодна к эксплуатации в обычных полевых условиях.
Вертолёты S-55 использовались военно-воздушными силами Аргентины, Австралии, Бельгии, Бразилии, Брунея, Великобритании, Венесуэлы, Ганы, Греции, Гватемалы, Гондураса, Доминиканской республики, Франции, Израиля, Италии, Испании, Катара, Китая, Колумбии, Канады, Кувейта, Никарагуа, Нигерии, Пакистана, Португалии, США, Тайваня, Тайланда, Уругвая, Филиппин, Шри-Ланки, Южной Кореи, Японии и Югославии.
Крупные заказы на S-55 и другие вертолёты позволили Сикорскому улучшить финансовое положение компании и приступить к разработке новых винтокрылых аппаратов.
S-55 была уготована завидная судьба. Некоторые из них летают до сих пор. Созданные в середине прошлого века с использованием множества новых технических решений, ставших сегодня классическими, эти машины и сегодня могут поспорить по своим характеристикам с современными «одноклассниками».
