Идея создания сверхлегкого одноместного вертолета занимала умы многих конструкторов еще в 60–70 годы прошлого века. На ежегодных выставках НТТМ (научно-технического творчества молодежи) конструкторские бюро вузов, техникумов и даже ПТУ показывали свои модели и опытные образцы самолетов и вертолетов. Наиболее интересными направлениями в создании сверхлегких вертолетов тех лет были разработки студентов СКБ ХАИ вертолетов с прямоточными и пульсирующими реактивными двигателями на концах лопастей несущего винта, в Московском авиационном институте были построены аппараты с винтами в кольцевых каналах, в Минске испытывались ранцевые вертолеты с двигателями от бензопил на штангах между лопастями винта. Все эти проекты объединяет идея устранения реактивного крутящего момента на валу винта путем создания силы тяги на самом винте. Подобные схемы вертолетов изучались почти 100 лет назад профессорами Г. Вельнером, Л. Лейбензоном, Н. Жуковским.

Однако на сегодняшний день практически все серийно выпускаемые легкие вертолеты создаются по одновинтовой схеме с рулевым винтом для уравновешивания крутящего момента на валу редуктора несущего винта. Редуктор и трансмиссия с рулевым винтом – это самые дорогие и самые ненадежные элементы вертолетов. Чтобы сделать вертолет доступным для самостоятельной постройки, дешевым и безопасным, как дельтаплан и автожир, необходимо предельно упростить конструкцию вертолета. За реализацию этой идеи взялись авиационные инженеры из города Таганрога Виталий Брызгалов и Николай Ходячий, имеющие большой опыт в создании дельтапланов, воздушных винтов и легких самолетов. В основу разработки была положена схема реактивного привода винта – привода лопастей за счет приложения тяги на конце лопастей. Неднократно эта схема привлекала своей простотой начинающих инженеров и любителей-самодельщиков. В ней двигатель вращает компрессор, нагнетающий воздух в полые лопасти несущего винта, на концах которых сделаны сопла. Вытекающий из сопел воздух дает реакцию и приводит во вращение несущий винт. Система легкая, но гидравлические потери энергии очень высоки.

Более 50 лет назад академик Б.Н. Юрьев провел сравнительный анализ весовой отдачи вертолетов классической схемы с рулевым винтом и реактивного с пневмоприводом от компрессора. Анализ показал, что пневмопривод незначительно уступает по весовой эффективности схеме с механической трансмиссией. Вертолет с пневмоприводом имеет наибольшую весовую отдачу при времени полета до 2 часов и дальностях до 150–250 км. Простейшие расчеты показывают, что для полета одноместного вертолета весом до 300 кг достаточно подвести к несущему винту мощность 25 л. с., а при суммарных потерях 50% можно применить самый массовый и дешевый двигатель Rotax 503UL мощностью 50 л. с.

Итак, перед таганрогскими конструкторами стояла задача разработать эффективный легкий компрессор, систему воздуховодов для подачи воздуха во вращающиеся лопасти с особо толстыми профилями, с большим поперечным сечением внутренних каналов, не ухудшая при этом КПД винта при приемлемом весе, чтобы все потери не превысили 50%. Это, безусловно, вынуждало критично подойти к самой идее создания такого вертолета, и шансы получить положительный результат были 50 на 50. Такой подход заставлял творчески отнестись к проектированию, заложить в основу проекта не традиционные конструкторские решения, а те знания и опыт, которые были получены в самолетостроении. Работа по созданию вертолета была начата в июне 2001 года, а первые прокрутки лопастей и испытания компрессоров произведены в январе-феврале 2003 года. За этот период практически создали опытный образец вертолета, пригодный для начала летных испытаний, смонтировали все системы управления, отладили силовую установку с центробежным компрессором. Велико было желание разработчиков сразу после первого же запуска двигателя раскрутить несущий винт, чтобы чуть-чуть оторваться от земли, оценить тягу и вибрации ротора, тем более, что погода портилась. Этот февральский день 2003 года Николай Ходячий и Виталий Брызгалов запомнили надолго: однажды из-за неумелого управления при порыве бокового ветра вертолет перевернулся. Многие видели в передачах новостей аварии вертолетов – там ремонтировать уже нечего. Если винт зацепился за провода или за деревья – это конец винту, редуктору, трансмиссии, рулевому винту и его балке… А при реактивном приводе в этом случае потребуется замена лопастей, рихтовка каркаса и ряд специальных процедур по снятию стресса у пилота и создателей машины. Но выводы были сделаны: на испытаниях вертолет должен быть надежно прикреплен к земле, так как новой схемой еще надо научиться управлять – здесь все нетрадиционно. Лучше это делать на подвижном стенде в виде качелей с тремя степенями свободы. В настоящее время испытания вертолета и его систем продолжаются на таком стенде (см. фото). Работы ведутся в инициативном порядке за собственные деньги, в свободное время и по погоде. К этому времени определены тяга несущего винта, скорость воздуха реактивной струи из концов лопастей, гидравлические потери и давления на основных участках воздуховодов, произведена балансировка колеса центробежного компрессора, отлажен двигатель и отбалансирован несущий винт. Исследования показали, что гидравлические потери в воздуховодах пневмопривода несколько превышают расчетные, а мощности двигателя для надежного набора высоты не хватает. Замена двигателя и компрессора приведут к росту веса всего аппарата, а главное, резко возрастет его стоимость. Поэтому более правильным видится направление по совершенствованию всех элементов воздуховодов, особенно колен гофрированных рукавов подвода воздуха к лопастям. Только после получения достаточного запаса по тяге несущего винта можно будет приступать к летным испытаниям. А пока приведем расчетные характеристики нового вертолета.

Конструкция вертолета предельно проста и изящна. Кабина изготовлена из двух боковин, выклеенных из стеклопластика, с пенопластовым заполнителем, с вырезами под остекление. Боковины соединены перемычками из алюминиевых профилей. По бокам, спереди и вверху кабина имеет остекление из поликарбонатного пластика. В кабине имеется накладной пол, сиденье летчика, педали управления рулем, слева РУД, впереди панель приборов, вверху Г-образная ручка управления наклоном оси ротора вертолета, непосредственно соединенная с осью. Внизу к кабине крепятся две стальные рессоры с лыжами из алюминиевых труб. Сзади к нижним узлам соединения кабины и рессоры прикреплена моторама, там же крепятся пояса хвостовой балки. Такая конструкция позволяет агрегатировать – изготавливать отдельно основные элементы: кабину, шасси, силовую установку, хвостовую балку и системы.

Силовая установка включает двигатель РМЗ-500 мощностью 50 л. с. Это аналог двигателя Rotax 503, но изготовленный на Рыбинском моторном заводе из импортных комплектующих. К двигателю присоединен центробежный вентилятор с рабочим колесом диаметром 450 мм. Он обеспечивает давление воздуха 1000 кг/м2 при расходе воздуха до 3 м3 /с. Выходной патрубок центробежного компрессора направлен в сторону втулки ротора. За двигателем крепится хвостовая балка с рулем направления, имеющим горизонтальную ось вращения, так что при его наклоне создается боковая сила от потока воздуха, отбрасываемого несущим винтом.

Несущий винт – двухлопастный. Лопасти клееной конструкции изготовлены из стеклоугле-пластика с пенопластовым заполнителем в матрице. Внутри каждой лопасти имеется два продольных канала, на конце лопасти – сопло, через которое вытекает воздух со скоростью до 150 м/с. Бросается в глаза большая толщина лопасти – 17%, хотя используется традиционный вертолетный профиль серии NACA-230. Управление вертолета балансирное, а его особенностью является оригинальная втулка со сферическим шарниром и механизмом распределения воздуха в лопасти. Ось подвески лопастей легко отклоняется в сферическом шарнире на угол 15? вправо и влево и вперед-назад, но не проворачивается. Управление по высоте осуществляется за счет изменения оборотов двигателя и как следствие – оборотов винта и его тяги. Есть в конструкции и другие «изюминки», обо всем в заметке не напишешь, это не технический отчет. Кого заинтересует идея создания сверхлегкого вертолета, могут сами встретиться с разработчиками, чтобы предложить им свою помощь, свой опыт и сотрудничество. Собственно, с этой целью так подробно и описана конструкция вертолета.