Debesu vilinājums - helikopteru evolūcija

Dalīties Dalīties E-pasts Drukāt Iesūtiet ziņu Komentāri

FOTO: Wikipedia/Zephyris

Cilvēki jau kopš mūžseniem laikiem ir tiekušies iekarot debesis, ne velti pat teikas ir saglabājušas stāstu par Ikaru, kas traucies tuvāk saulei. Viens no veidiem, kā pacelties virs zemes, ir helikopters, kura aizsākumi meklējami jau vairāk nekā 2000 gadu senā pagātnē.

Par helikoptera idejas dzimšanu var runāt saistībā ar bērnu rotaļlietu – ķīniešu vilciņu –, tas ir uz kociņa izvietots propelleris un bija pazīstams jau aptuveni 400 gadu pirms Kristus. Taču tolaik īstenot plānu par cilvēka pacelšanos virs zemes nebija iespējams. Tam tikai 1483. gadā pieķērās dižais domātājs Leonardo da Vinči, izgudrojot lidaparātu ar rotorveida spārnu (gaisa skrūvi), ko darbināja līdzīgi velosipēdam – ar pedāļiem. Savukārt 1754. gadā Mihails Lomonosovs, iedvesmojoties no senajiem ķīniešu vilciņiem, radīja mazu koaksiālā rotora lidaparāta modeli, taču tas bija tikai sākums industrijai, bez kuras tagad nespēj iztikt neviena vērā ņemama valsts. 

Miljons dzīvību glābēja pirmie soļi

Pirms 95 gadiem lidmašīnas daudzējādā veidā noteica Pirmā pasaules kara iznākumu, Otrajā pasaules karā nedroši debitēja helikopteri, taču pēc kara šie ērti lietojamie lidaparāti aktīvi ienāca arī cilvēku dzīvē. Jāpiebilst, ka pēdējo četrdesmit gadu laikā dažādās glābšanas operācijās helikopteri izglābuši vairāk nekā miljons cilvēku.

Pēdējo sešdesmit gadu laikā, kas pagājuši kopš pirmā veiksmīgā helikoptera lidojuma, šis lidaparāts attīstījies, maksimāli samazinot vibrāciju, panākot efektīvu pilota doto komandu izpildi un uzlabojot lidošanas spējas. Tieši vertikālā pacelšanās un pozīcijas fiksācija jeb sastingšana bija galvenā problēma helikoptera attīstības rītausmā. Esam jau pieraduši, ka helikopters gluži kā liela kamene var sastingt gaisā, strauji doties uz priekšu, atpakaļ un uz sāniem. Modernie helikopteri spēj ne tikai to – tie var būt efektīvi un precīzi celtņi, kas spēj pacelt vai nolaist grūti pieejamās vietās apjomīgas un vienlaikus trauslas kravas.

Sikorsky Aircraft izgatavotais koaksiālā rotora helikopters X2 ir viens no žurnāla Popular Mechanics Breakthrought Awards’ 2009 balvas ieguvējiem, kas pērn atzīts par vienu no desmit visinovatīvākajiem izgudrojumiem.

FOTO: airliners.com

21. gadsimta sākumā pasaulē bija ap 40 000 šo lidaparātu, un daudzi no tiem veica neatliekamās palīdzības, glābšanas dienestu, kā arī ugunsdzēsības, policijas, robežsardzes u.c palīdzības darbus, kā arī transporta pakalpojumus, kļūstot arī par celtniecības instrumentu, ja runājam par augstsprieguma līniju, trošu ceļu, funikulieru, ūdenstorņu, naftas platformu montāžu.

Helikopteru vēsturi saista ar kādu zīmīgu atradumu. 19. gadsimta beigās tika publicēts Milānas bibliotēkā atrastais Leonardo da Vinči 1475. gada manuskripts ar aprakstu un pirmā helikoptera rasējumu. Dižais florencietis šo lidaparātu iztēlojās kā cilvēka muskuļu spēka iegrieztu milzīgu gaisa skrūvi (drāšu karkass ar tam pārvilktu kartupeļu cietē stērķelētu buru audeklu). Nesaistīti ar Leonardo da Vinči izgudrojumu (rasējumi tika atrasti vēlāk) M. V. Lomonosovs izveidoja vertikālās pacelšanās aparāta modeli, kura pacelšanos nodrošināja sapāroti propelleri uz paralēlām asīm. 1754. gadā Lomonosovs pirmo reizi pasaulē izgatavoja samazinātu helikoptera mēroga modeli, kam pulksteņa atspere iedarbināja divas dzenskrūves. Viņš zināja, ka, iedarbojoties tā saucamajam reaktīvajam griezes momentam nesošās dzenskrūves griešanās brīdī, helikoptera fizelāžai ir tendence griezties uz rotoram pretējo pusi. Šī iemesla dēļ Lomonosova modelim bija divas dzenskrūves, kas griezās pretējos virzienos.  

Motori 
Piemērotu motoru izstrādāšana ir viena no būtiskākajām sastāvdaļām jebkuras formas un idejas lidaparātam. Ja lidmašīnas var lidot ar salīdzinoši vāju motoru un tām ir svarīgas arī planēšanas īpašības, helikoptera tehniskie parametri ir tieši atkarīgi no motora jaudas un dzinēja tehniskajām iespējām. Agrīnām rotora motoru sistēmām bija ļoti sliktas aerodinamiskās spējas ar efektivitāti, zemāku par 50%. Kopš 1870. gada tvaika dzinēji ilgstoši tika uzskatīti par piemērotākajiem dažādiem transportlīdzekļiem. Tvaika motors, kā jau ārējās sadegšanas dzinējs, ir skaļš un relatīvi primitīvs kā jaudas iekārta. Amerikā Čārlzs Menlijs gadsimtu mijā radīja piecu cilindru tvaika dzinēju ar visai augstu efektivitāti un niecīgu svaru – nepilniem 70 kilogramiem. Savukārt austrālietis Lorenss Hargreivs aviobūvei devis vairākas būtiskas izstrādes tvaika un benzīna motoru jomā, jo kā pirmais radīja mūsdienu helikoptera rotormotora koncepciju, kur cilindrs rotēja ap fiksētu kloķvārpstu. Šo koncepciju lietoja virknē aviācijas motoru, tostarp arī helikopteru dzinējos.

Iekšdedzes motors aviāciju iekaroja 20. gadsimtā, īsi pirms Otrā pasaules kara, apkopojot daudzu iepriekš individuāli strādājošu izgudrotāju idejas. Agrīnie benzīna lidaparātu motori sadzīvoja ar gaisa dzesēšanu no pretvēja plūsmas, un pazīstamākie šī laika motori bija Rūķis un Le Rhone – sava laika visvieglākie rotormotrori. Tos lietoja daudzi helikopteru būves pionieri, arī ukraiņu izcelsmes amerikānis Igors Sikorskis savā 1910. gadā uzbūvētajā testu ierīcē. 

Helikopteru radītāji

Salīdzinājumā  ar lidmašīnām, kuru attīstība saistās ar tādiem uzvārdiem kā  Oto Līlientāls, Samuels Lenglejs un pirmo pilnībā kontrolēto lidojumu 1903. gadā, ko veica Orvils un Vilburs Raiti, ziņas par pirmo veiksmīgo helikoptera lidojumu ir neskaidras. Atkarībā no politiskās sistēmas abpus Atlantijas okeānam pastāv dažādas interpretācijas.

1790. gadā  sers Džordžs Keilijs radīja vertikālās pacelšanās lidaparāta modeli, kas darbojās pēc ķīniešu vilciņa principa, bet pēc piecdesmit gadiem cits britu džentlmenis Horācijs Filipss radīja ar tvaiku darbināmu vertikālās pacelšanās lidaparāta darbojošos modeli. Vēlākos gados tapa ar tvaika agregātu darbināts divu rotoru modelis, bet 1874. gadā Vācijā – rotora lidmodelis, kuram bez galvenā bija arī astes galā novietots papildu rotors, kas stabilizēja lidaparātu. Līdzīgs darbības princips bija Lodigina 1869. gadā radītajam krievu helikoptera konceptam. Jāmin arī Itālijā 1878. gadā Enriko Forlanini radītais helikoptera modelis ar tvaika motoru, kas divdesmit sekunžu laikā spēja pacelties apmēram 12 metru augstumā. Apmēram tajā pašā laikā zinātnieks Tomass Alva Edisons Amerikā eksperimentēja ar maza izmēra helikopteru modeļiem un kļuva par pirmo, kurš definēja dažas no vertikālā lidojuma problēmām.

1860. gadā Ponton d’Amecourt Francijā radīja ar tvaika dzinēju darbināma helikoptera prototipu, turklāt viņš bija pirmais, kas šo lidaparātu nosauca par helikopteru, veidojot salikteni no sengrieķu vārdiem elikoeioas, kas nozīmē vēja plūsmas virpuli, un lietvārda pteron, kas nozīmē spārnu. D’Amecourt radītais gaisa kuģis ir minēts populārā zinātniskās fantastikas rakstnieka Žila Verna 1886. gadā tapušajā darbā „Mākoņu kuģis” ("The Clipper of the Clouds"), kura galvenais varonis ceļoja apkārt pasaulei milzīgā helikopterim līdzīgā mašīnā ar 37 spārniem.

FOTO: Wikipedia/Owly K

Pirms Otrā pasaules kara helikopteru būvē galvenokārt dominēja valstis, kas arī citu tehnisko izstrāžu jomā bija līderes. Augstās helikopteru izmaksas noteica tā laika lidaparātu vājo noturību manevru laikā un paklausību pilota vadībai. Savukārt par žiroplānu un žirokopteru pionieriem viennozīmīgi uzskatāmi spānis Huans de la Serva, francūzis Pols Kornī un Sikorskis. De la Serva 1919. gadā patentēja jaunu lidaparātu, kuram bija divi rotori priekšgalā un galvenais virs fizelāžas – un kuram vajadzēja īsu ieskriešanās ceļu. Šo ierīci, ko nosauca par autožīru (autogiro), militāristiem ieteica kā avioaparātu īpaši precīzai bumbu mešanai (kā atceramies, Pirmā pasaules karā bumbu mešana galvenokārt notika, ar rokām tās izmetot no lidaparāta kabīnes).

De la Serva uzbūvēja divus pilnizmēra aparātus ar vienu rotoru, un 1923. gada janvārī viņa C-4 bija vissekmīgākais vertikālās pacelšanās lidaparāts. Pēc De la Servas autožīra panākumiem talantīgo spāni uzaicināja tolaik pazīstamā Weir Company, un vēlāk tika nodibināts neatkarīgs uzņēmums Cierva Autogiro Company, kas izgatavoja vairākus lidaparātus, no kuriem vispopulārākais bija C-19. Vēlākajos gados autožīra agregātus attīstīja un būvēja vairākas britu kompānijas, piemēram, Wetslan 1934. gadā izgatavoja piecvietīgu autožīru, bet pēc Otrā pasaules kara autožīra projekti bija gan Krievijā, gan ASV, taču šie lidaparāti savu vietu jau bija atdevuši lidmašīnām un helikopteriem. 

Pirmie lēkātāji

1907. gadā brāļi Raiti ASV piedzīvoja pirmo sekmīgo lidojumu ar fiksētu spārnu lidaparātu – franču meistara Pola Kornī īpaši pārveidotu velosipēdu, ko uz priekšu dzina cilvēka muskuļu spēks. Savukārt 1904. gadā franču zinātnieks un akadēmiķis Šarls Rišē izgatavoja mazu bezpilota helikopteru, kas diemžēl neguva panākumus, tāpēc daudzi ir palaiduši garām faktu, ka pie šī projekta strādāja arī viens no nākotnes aviācijas pionieriem, Rišē students Luijs Brežē. Dažus gadus vēlāk viņš kopā ar savu brāli Žaku veica patstāvīgus eksperimentus ar helikopteru konceptiem, un jau 1907. gadā brāļi Beržē izveidoja pirmo sekmīgi lidojošo helikopteru. Viņu neveiklais Gyroplane No1 tika veidots ar vieglmetāla sijām un aprīkots ar 40 ZS motoru.

Pašā 20. gadsimta sākumā Cariskajā Krievijā neatkarīgi viens no otra Sikorskis un Boriss Jurjevs sāka izgatavot vertikālās pacelšanās lidaparātus. Tā 1909. gadā pēc Kornī un citu franču aviatoru pieredzes Sikorskis radīja bezpilota koaksiālo helikopteru prototipus. Diemžēl šīs mašīnas nebija spējīgas lidot, jo nespēja pārvarēt postošo vibrāciju, un nebija nodrošinātas ar atbilstošas jaudas dzinējiem.

Mazāk pazīstamais Sikorska krievu konkurents Boriss Jurjevs helikopterus Krievijā būvēja līdz pat 1912. gadam. Sekmīgi vertikālās pacelšanās lidaparātu projekti bija arī austrietim Stefanam Petročī un dāņu aviācijas pionierim Jensam Ellehammeram, taču par šīm personām īpaši daudz vēstures liecību nav saglabājušās. Cita lieta – tēvs un dēls Emīls un Henrijs Berlineri no ASV, kas jau 1909. gadā radīja vertikālās pacelšanās lidaparāta prototipu. Pēc 11 gadiem College Park lidostā Merilendā sekmīgi pacēlās Berlineru izgatavotais helikopters ar koka spārniem, savukārt 1924. gadā tika sekmīgi izmēģināts viņu konstruētais biplāns, ko vēlāk nopirka Merilendas kompānija Erco Company, kas kļuva pazīstama kā vieglo lidmašīnu un propelleru ražotāja.

Vēl jāpiemin, ka 1922. gadā krievu emigrants Džordžs de Botežats kopā ar Ivanu Džeromu īpaši ASV armijas vajadzībām radīja unikālu helikopteru – Quadrotor. Tas bija lidaparāts ar rotējošu spārnu katras no alumīnija caurulēm veidotas formas galā, un tam izdevās ne vien sekmīgi pacelties, bet arī veikt vairākus īsus lidojumus nelielā augstumā un ātrumā.

No šiem izgudrotājiem nolēma neatpalikt arī Krievijā dzimis inženieris Nikolā Florīns. Pirmais viņa radītais helikopters avarēja, taču otrais apmēram 4,5 metru augstumā lidoja ilgāk par deviņām minūtēm.

Savukārt no 1930. līdz 1936. gadam pazīstamie franču aviācijas pionieri Luijs Brežē un Renē Dorā nospēlēja nozīmīgu lomu koaksilās vārpstas helikopteru attīstībā – viņu izgatavotais helikopters nolidoja 62 minūtes, veicot 44 km. Turpmāko abu izgudrotāju radītā helikoptera attīstību apturēja Otrais pasaules karš.  

Misters helikopters

Par mūsdienu helikoptera radītāju parasti uzskata Sikorski jeb Misteru helikopteru, kā ukraiņu izcelsmes emigrantu sauca ASV. Viņš bija apsēsts ar vertikālās pacelšanās lidaparātiem, bet pilnībā savas idejas īstenoja pēc emigrācijas uz ASV 20. gadsimta 30. gadu sākumā. 1938. gadā Sikorskis beidzot sagaidīja labāko motoru, vieglākos materiālus un vispārbaudītāko mehāniku. Viņa pirmdzimtais S1 gan nespēja nest pats savu svaru, bet S2 varēja veikt garus lēcienus, nevis lidojumus, jo atbilstošās jaudas motors tam vēl bija jāgaida.

Kopā  ar Sikorska rūpnīcas strādniekiem Konektikutas štatā 1939. gadā tika radīts VS-300 jeb Igora murgs, kā to nosauca pats konstruktors un kā to joprojām dēvē aviācijas vēsturnieki. Lidaparātam trūka jaudas, jo VS-300 rotormotors attīstīja tikai 75 ZS, tāpēc tam bija grūtības pakarāties gaisā un Sikorska helikopters zvalstījās uz sāniem un nefiksēti lidinājās turp un atpakaļ. Uzlabotajam VS-300A bija 90 ZS motors, bet arī šī jauda būtiski neuzlaboja lidaparāta kvalitāti.

FOTO: Wikipedia/Zephyris

1941. gadā  Sikorskis demonstrēja R-4, bet pēc diviem gadiem divvietīgo R-5, kas bija pirmais sērijveida helikopters, kuram Otrā pasaules kara laikā Klusā okeāna operācijās bija konkrēti kaujas uzdevumi. R-5 izrādījās tik veiksmīgs, ka pēc kara tā licenci iegādājās britu kompānija Westland Helicopters un to kā WS-51 sāka tirgot arī Eiropā.

Ja turpinām runāt par Sikorski, jāmin, ka 1960. gadā viņš atklātībā parādīja unikālo S-61 Sea King un īpaši smagu kravu celtni S-64 Sky Crane. Vēlāk S-70 Blackhawk kļuva par Sikorska kompānijas sveicienu 21. gadsimtam. Īpašs produkts, kas apkopoja visu Vjetnamā iegūto pieredzi, bija Sikorsky rūpnīcas un Boeing kopīgi izstrādātais militārais helikopters RAH-66 Comanche, ko uzskatīja par jaunās tūkstošgades uzbrukuma helikopteru. Pēdējā Sikorsky civilās aviācijas veiksme bija 1998. gadā tapušais S-92 Helibus.

Atgriezīsimies nedaudz senākā pagātnē. 1944. gadā Cierva - Weir Company, pārstrādājot Sikorska R-4 un R-5, sāka ražot savu helikopteru W-9, kas tika uzlabots, un dienas gaismu ieraudzīja modeļi W-11 un W-14. Pēdējais no tiem bija viens no labākajiem divvietīgajiem mācību helikopteriem, kas tika ražots līdz pat 1960. gadam.

Pieminēšanas vērts ir Artūra Jonga 1940. gadā radītais helikopters Bell-47, kas bija pirmais oficiāli sertificētais komerciālo reisu helikopters. Trīsdesmit gadu laikā Bell-47 izgatavots 5000 eksemplāros ASV un vairāk nekā 1000 eksemplāros pēc licences divdesmit dažādās pasaules valstīs. Savukārt 1943. gadā Frenks Pjaseckis radīja vienvietīgu helikoptera prototipu PV-2, kas bija otrais amerikāņu sekmīgais helikopteru prototips pēc jau minētā Sikorska SV-300. Pēc veiksmīgiem izmēģinājumiem Pjaseckis nodibināja Piasecki Helicopter Corporation un sāka izgatavot divu rotoru tandēma helikopteru PV-3 Dogship, kas kļuva populārs ar iesauku Lidojošais banāns.

Pagājušā gadsimta 50. gados helikoptera attīstība notika milzu soļiem, turklāt gan ASV, gan Eiropā. Būtisku lomu helikopteru vēsturē nospēlēja Bell Helikopter OH-58D ar četru lāpstiņu propelleri. Tieši šī kompānija izveidoja ciešu sadarbību ar AgustaWestland, kas pašlaik ir viens no vadošajiem helikopteru būvētājiem pasaulē ar ražošanu un birojiem Itālijā, Lielbritānijā un ASV. AgustaWestland tirgus daļa VIP un korporatīvo helikopteru tirgū ir 90%. Pašlaik šīs kompānijas helikopteri lido vairāk nekā 180 valstīs. Vērā ņemams ir fakts, ka 2008. gadā Krievijas prezidenta Dmitrija Medvedeva un Itālijas premjerministra Silvio Berluskoni klātbūtnē tika parakstīts līgums par Agusta Westland AW139 helikoptera montāžu Krievijā.  

Helikopteri Krievijā

Krievijā helikopteru vēsture sākās 1930. gadā, kad krievi radīja autožīrus pēc spāņa Huana de la Servas dizaina. Pēc Otrā pasaules kara Miļa, Kamova un Jakovļeva konstruktoru biroji radīja veiksmīgas helikopteru modeļu sērijas. Īpaši jāatzīmē Miļa vienrotora helikopters Mi-1, ko nomainīja turbīnas dzinēja helikopters Mi-2. Tā pēctecis Mi-4 līdzinājās Sikorska S-55, taču bija lielāks un ietilpīgāks un ar lielāku tāldarbību. Vēl pavisam nesen šis modelis tika ražots Polijā un Ķīnā. 1957. gadā tika uzbūvēts Mi-6 – viens no smagākajiem jebkad būvētajiem helikopteriem ar rotormotoru. Helikopters svēra 42 500 kg, bet tā rotoru spārnu diametrs bija 35 metri. Pašlaik lielākais lidojošais helikopters ir 1982. gadā uzbūvētais Mi-26, savukārt militārā jomā slavens ir krievu uzbrukuma helikopters – iznīcinātājs Mi-28. Šim agregātam ir identiska konfigurācija un militārā nozīme kā amerikāņu AH-64 Apache, kas sevi labi parādījis daudzās kaujas misijās.

Bijušās PSRS valstīs un Austrumeiropā Miļa konstruktoru birojā tapušie helikopteri par 95% aizpilda visu helikopteru floti. 1947. gadā dibinātajā Maskavas rūpnīcā izgatavoja 15 dažādu helikopteru tipu (vairāk nekā 200 variantu), ar kuriem 96 reizes sasniegti dažādi pasaules rekordi. Par spīti ekonomiskajai situācijai Krievijā un pasaulē, Miļa helikopteru rūpnīca Maskavā ir viena no progresīvākajām, lielākajām un modernākajām helikopteru ražotnēm pasaulē.

Runājot par PSRS gadiem, jāsaka, ka tajos netika taupīti ne spēki, ne līdzekļi, lai radītu arvien jaunus helikopteru modeļus, turklāt padomijas inženieriem ne vienu reizi vien izdevās kādā jomā būt pirmajiem. Tā, piemēram, radās KA-50 – pirmais helikopters pasaulē, kas aprīkots ar katapultēšanās sistēmu pilotam. Pirms katapultēšanās helikopters uz sešām sekundēm atslēdz rotorus, lai pilotu nesavainotu, tiek atvērta kabīnes augšējā daļa un pēc tam ar reaktīvās sistēmas palīdzību tiek izšauts pilota krēsls. Sistēma glābj pilotu pie ātruma līdz 400 km/h un līdz 4000 m augstumā.

Par helikopteriem, to vēsturi un nākotnes attīstību varētu stāstīt vēl ļoti ilgi, jo katra lielvalsts šajā jomā cenšas ielikt savu artavu, arvien vairāk padarot helikopteru par mūsu dzīves neatņemamu sastāvdaļu, kas noder gan civiliem, gan militāriem mērķiem.

Uz augšu