| de Bothezat | |
|
S%^Tt$ - 7555000775000
|
Helicopter Разработчик: de Bothezat (Ботезат) Страна: США, Россия Первый полет: 1922 Тип: Легкий вертолет ЛТХ Доп. информация Среди выдающихся ученых России, участвовавших в создании основ теории полета самолета, широко известны имена Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина. К плеяде ученых с мировым именем, стоявших у истоков развития авиации, следует отнести и профессора Г. А. Ботезата. Его работы по теории устойчивости летательных аппаратов и теории воздушного винта, а также его авиаконструкторская деятельность оставили заметный след в истории авиационной науки и техники. Георгий Александрович Ботезат родился в Кишиневе в 1882 г. Ботезаты были представителями знатного бессарабского рода, среди которых были основатели столицы Молдавии. В их честь были названы улица и площадь в Кишиневе. После учебы дома и в частных школах Г. А Ботезат в 1902 г. поступил в Харьковский технологический институт. Закончив три курса, он уехал в Бельгию для дальнейшего обучения в Льежском электротехническом институте. В 1 908 г. Ботезат вернулся в Харьков и, сдав выпускные экзамены, получил диплом инженера с отличием. С 1908 по 1911 г. Ботезат обучался в аспирантуре в лучших высших учебных заведениях Европы - Геттингенском и Берлинском университетах, в Сорбонне (Париж). Как и Н. Е Жуковский, он выбрал для себя такие специальности, как математика и механика. В Сорбонне Ботезат с блеском защитил докторскую диссертацию, посвященную теории устойчивости самолетов (она была опубликована во Франции в виде книги). Это было одно из наиболее глубоких научных исследований на данную тему. Ботезат провел математический анализ длиннопериодического движения самолета, исследовал роль хвостового оперения, сформулировал основные теоретические условия достижения устойчивости в полете. Французские ученые высоко оценили работу молодого математика из России. В предисловии к ней П. Пенлеве писал: "Эта книга, насколько я знаю, является первым точным и полным исследованием устойчивости самолета". Другой выдающийся французский ученый - математик П. Аппель, бывший оппонентом у Г. А, Ботезата, сказал ему после защиты: "Молодой человек, если вы воплотите ваши великолепные теории в практику, вы перевернете мир". В 1911 г. Ботезат вновь вернулся в Россию. Он читал лекции в Петербургском политехническом институте и участвовал в работе созданной там аэродинамической лаборатории, преподавал теоретические основы авиации в Офицерской воздухоплавательной школе. В 1914г. ему было присвоено звание профессора. Одновременно с преподавательской деятельностью Г. А. Ботезат продолжал научные исследования в области теории динамики полета, опубликовал серию работ по устойчивости самолетов на русском и на французском языках. Надо сказать, что в начале 1910-х годов проблема устойчивости самолета занимала многих специалистов и была очень актуальной, так как на заре развития авиации множество аварий происходило по причине неустойчивости первых летательных аппаратов. Теоретические рекомендации не позволяли полностью устранить этот недостаток, поэтому большие надежды возлагались на изобретение специального устройства для автоматического поддержания равновесия в полете. Характерно высказывание начальника Главного инженерного комитета при Военном министерстве России Н. Ф. Александрова, который считал, что с появлением автоматов устойчивости "откроется ... новая эра в существовании аэроплана, и пользование этим аппаратом из трудного, опасного и достижимого лишь для избранных лиц искусства обратится в обыденный труд, не тяжелее работы шофера автомобиля". Среди ученых и изобретателей, оказавшихся в плену заманчивой, но утопической идеи "абсолютно устойчивого самолета", был и Г. А. Ботезат. Вскоре после приезда в Россию, в сентябре 1911г., он подал патентную заявку на изобретенный им "автоматически устойчивый самолет". Основная идея этого проекта заключалась в нежестком (шарнирном) соединении крыла с фюзеляжем, что, по мнению Ботезата, при надлежащем выборе положения крыльевых поверхностей относительно оси вращения должно было гарантировать самоуравновешивание самолета в полете. Главный инженерный комитет Военного министерства в 1912 г. выделил Ботезату на предварительные опыты и составление проекта 8000 рублей, год спустя ему была выдана дополнительная субсидия в размере 10 000 рублей. К началу первой мировой войны фигурные полеты А. Пегу, П. Н. Нестерова и других летчиков-асов продемонстрировали, что в руках опытного пилота "самолету в воздухе везде есть опора". Вместо бесплодных попыток построить "абсолютно устойчивый аЗроплан" возобладала более здравая мысль о повышении безопасности полетов за счет совершенствования техники пилотирования. Тем не менее Г. А. Ботезат не оставил идеи создать самолет с автоматической устойчивостью. В 1916 г. он занялся изготовлением биплана типа "Фарман"-16 с гироскопическим стабилизатором устойчивости. Самолет был снабжен двигателем Рено мощностью 220 л. с. По воспоминаниям председателя Технического комитета П. Т. Калиновского, во время испытаний летом 1917 г. экспериментальный самолет Ботезата при взлете потерпел аварию и больше не летал. В годы первой мировой войны Г. А. Ботезат, в то время уже признанный авторитет в области авиации, был научным консультантом при Военном министерстве России. Его привлекали для решения различных научно-технических вопросов. В частности, в 1917 г, он принимал участие в проверке прочности и аэродинамики первого в мире тяжелого бомбардировщика "Илья Муромец", занимался проблемами бомбометания с самолетов, являлся главным конструктором авиационного отдела завода "Дюфлон". С 1917 г. Ботезат состоял также президентом Научного комитета Российского аэроклуба. Несмотря на большую занятость, ученый не оставил чисто научную деятельность. В 1917 г. в Петрограде вышла его книга "Исследование явления работы лопастного винта". Так же как и разработанная им теория устойчивости самолета, это исследование явилось фундаментальным вкладом в развитие теоретической аэродинамики. На основе математических вычислений и экспериментальных данных, полученных в аэродинамической лаборатории Политехнического института (Ботезат называл такой интегрированный метод эмпирико-теоретическим), были даны характеристики 1 б режимов работы винта и определены наивыгоднейшие условия работы самолетных пропеллеров, вертолетных несущих винтов, вентиляторов и турбомоторов. "Настоящая теория является первой, дающей полную картину и точную количественную характеристику всего явления лопастного винта", - говорилось во введении к книге. Исследования Г. А. Ботезата по теории воздушного винта (кроме уже отмеченной публикации, в 1917 г. в России была опубликована еще одна работа Ботезата по винтам - "Теория плоскорадиального лопастного винта") получили известность не только в нашей стране, но и за рубежом. Видный английский ученый-аэродинамик доктор Райч писал в 1920 г., что из всех существующих работ в данной области теория Ботезата является наиболее последовательной и глубокой. К этому надо добавить, что, в отличие от большинства теоретических работ начала века по авиации, выводы исследования Ботезата по воздушным винтам имели прикладной характер и были пригодны для использования в инженерной практике. В марте 1916 г. Г. А. Ботезат выступил перед военным руководством с докладом, в котором доказывал, что успешное развитие авиации в России невозможно без создания в стране крупного государственного научно-экспериментального центра с хорошо оборудованной аэродинамической лабораторией и опытным производством. Другими словами, предлагалось создать организацию типа ЦАГИ. Для возможности круглогодичных испытаний самолетов и гидросамолетов Ботезат рекомендовал построить такой центр на юге страны, вблизи моря. Мнение одного из ведущих авиационных специалистов и ученого с мировым именем было достаточно весомым, и правительство выделило средства на создание такого научно-испытательного центра (он имел название Главный аэродром Управления военно-воздушного флота) на Черном море недалеко от Одессы. Профессор Ботезат был назначен директором новой организации. Когда произошла революция, строительство авиационного центра еще не закончилось. Принимая во внимание известность и научные заслуги Ботезата, большевики не подвергли его репрессиям, несмотря на чуждое революции "высокое" происхождение. Более того, за ним была сохранена должность руководителя Главного аэродрома УВВФ и предоставлены условия для продолжения научной и конструкторской работы. Будучи ученым, далеким от политики, Ботезат согласился сотрудничать с новым режимом. Однако это сотрудничество было недолгим. Гражданская война и хаос, охватившие Россию, не оставляли места для творческой деятельности, и ученый принял решение покинуть страну. Получив необходимые документы, Ботезат в Архангельске вступил на борт английского военного корабля и в мае 1918 г. прибыл в США. Американские власти, осведомленные о научных заслугах приехавшего из России профессора, встретили его весьма радушно. Почти сразу же после приезда Ботезат получил место научного консультанта в NACA, где ему были предоставлены все возможности для продолжения научной деятельности. Георгий Александрович занялся дальнейшими исследованиями в области теории воздушных винтов, начатыми им в России. Результаты этих работ были опубликованы в США в 1919 г. под названием "Общая теория лопастных винтов". В период работы в NACA (июль 1919 г. - июнь 1921 г.) Г. А. Ботезат занимался также теорией авиационных профилей, одним из первых указав на наличие индукционного сопротивления крыла, и проблемами устойчивости полета самолетов, разработал получивший распространение метод расчета летных характеристик самолета. Помимо научных публикаций, известности ученого в Америке способствовали многочисленные лекции по теории авиации, прочитанные им в Массачуссетском технологическом институте и в крупнейших университетах США. В Америке Ботезат называли George de Bothezat. В мае 1921 г. во время инспекторской поездки в Научно-исследовательский центр ВВС США в Дайтоне Г. А Ботезат предложил военным построить вертолет. В основу проекта была положена разработанная Ботезатом теория воздушного винта. Идея заинтересовала американское правительство, и по решению Конгресса Ботезату было выделено около 200 000 долларов на реализацию этого замысла. В июне того же года ученый был назначен руководителем Специальной исследовательской группы по постройке вертолета при Инженерном отделе авиационного Научно-исследовательского центра в Дайтоне с окладом 10 000 долларов в год. Общее руководство работами осуществлял начальник Инженерного отдела майор Т. Бейн. Вертолет был построен на основе теоретических расчетов Ботезата, без предварительных аэродинамических испытаний и опытов с моделями. Внешне он представлял собой нескладную и громоздкую конструкцию. На концах двух перекрещивающихся под прямым углом металлических ферм располагались четыре шестилопастных несущих винта диаметром по 8 м. Они приводились во вращение с помощью установленного в центре двигателя Бентли BR-2 мощностью 2 20 л. с. (в действительности мощность, развиваемая этим уже весьма изношенным ротативным двигателем, не превышала 165 л. с.) и сложной системы валов и конических зубчатых передач. Там же, в центре аппарата, было место пилота. Изменение подъемной силы, а также продольно-поперечное управление осуществлялись изменением общего шага винтов. Для путевого управления в полете на концах поперечной фермы имелись два дополнительных вертикально расположенных винта. С целью обеспечения устойчивости вертолета плоскости вращения несущих винтов были немного наклонены внутрь, этим достигался эффект, аналогичный эффекту поперечного V крыла самолета. В случае отказа двигателя винты должны были быть переведены на режим авторотации для уменьшения скорости снижения. Вертолет был установлен на четырехколесном шасси. Общий вес конструкции аппарата составлял около полутора тонн, максимальный взлетный вес - две тонны. В то время это был самый большой и самый тяжелый вертолет в мире. Первое испытание вертолета состоялось 18 декабря 1922 г. на заснеженном аэродроме Маккук в районе Дайтона. Место пилота занял сам Ботезат. Аппарат оторвался от земли на высоту около двух метров и находился в воздухе 1 мин. 42 с. Это был первый успешный полет вертолета в США. С декабря 1922 г. по апрель 1923 г. на вертолете Ботезата было выполнено более 100 испытательных полетов, летали офицеры ВВС США Бейн, Смит и Харрис. Максимальная продолжительность полетов составляла 3 мин. Вертолет мог поднимать до четырех человек (рекорд грузоподъемности для винтокрылых летательных аппаратов), достигал высоты до 10 м, развивал скорость до 5 0 км/ч, был способен неподвижно зависать над землей. Во время испытаний не случилось ни одной аварии. Полеты необычной машины приезжали посмотреть многие именитые американцы и зарубежные визитеры - бывший президент США Г. Гувер, один из основоположников американской военной авиации генерал У. Митчелл, военный министр Н. Бейкер, известный английский авиаконструктор и промышленник сэр Ф. Хендли Педж и др. Знаменитый Томас А. Эдисон охарактеризовал полеты вертолета Ботезата как выдающееся научно-техническое достижение, а майор Т. Бейн, принимавший непосредственное участие в создании и испытаниях этой машины, в письме Г. А. Ботезату в мае 1923 г. писал, что его вертолет "является самым значительным событием в аэронавтике со времени первого полета братьев Райт". Несмотря на всеобщий интерес и благоприятные отзывы очевидцев, вертолет Г. А. Ботезата так и остался экспериментальной машиной, одной из самых необычных в истории вертолетостроения. Как отмечалось в официальном отчете ВВС США, при всех положительных свойствах (хорошая устойчивость, большая грузоподъемность вследствие высокого КПД несущих винтов, удовлетворительная управляемость в полете) вертолет не может быть рекомендован для серийного производства из-за чрезвычайной сложности конструкции, трудоемкости регулировки и опасности аварии в случае поломки в приводе к одному из винтов. В заключение был сделан вывод о преимуществе вертолетов одновинтовой схемы. Руководствуясь этим отчетом, военное командование в 1923 г. отказалось от продления контракта с Г.А. Ботезатом. На основе своего вертолета Ботезат в 1923 г. сконструировал оригинальное транспортное средство - "Виндмобил" (Windmobile). Это было что-то наподобие гибрида телеги и ветряной мельницы. Шесть пропеллеров той же конструкции, что и у вертолета, были соединены трансмиссией с трехколесной тележкой. Во время ветра пропеллеры начинали вращаться, и "Виндмобил" двигался по земле. По свидетельству очевидцев, аппарат с десятью пассажирами при испытаниях развивал большую скорость и мог двигаться даже против ветра. Но при всей оригинальности замысла это была лишь занятная игрушка, а не средство транспорта. После того как правительство отказало Г. А Ботезату в финансовой поддержке, он решил заняться частным бизнесом. В 1926 г. он основал в Нью-Йорке собственную фирму "Де Ботезат Импеллер Компани" и стал ее президентом. Целью ее создания было воплощение в жизнь изобретений Ботезата, в частности разработанного в соответствии с теорией воздушного винта нового типа вентилятора. В отличие от распространенных в промышленности цетробежных воздуходувок, это устройство основывалось на принципе осевого компрессора. После нескольких лет, потраченных на доказательство преимуществ нового типа вентилятора, последовали первые заказы. ВМФ США закупил несколько таких устройств для военных кораблей. Вскоре вентиляторы Ботезата стали применяться в быту и в промышленности. В частности, соосные вентиляторы данной конструкции были установлены в знаменитом Рокфеллер-Центре в Нью-Йорке. В годы второй мировой войны изобретенные Ботезатом вентиляционные устройства стояли на американских танках. Наряду с коммерческой деятельностью Г. А. Ботезат продолжал заниматься научной работой. Сфера его научных интересов была весьма широка. Врожденный талант и отличное образование, полученное им в юности, способствовали успеху его исследований даже в таких новых для него областях, как теоретическая физика, философия, социология и экономика. Среди наиболее важных научных работ Георгия Александровича 1920 - 1 930 гг. следует назвать новый подход к решению дифференциальных уравнений ("The operative algebra and configurational calculus"), критический анализ теории относительности А. Энштейна ("Back to Newton"), фундаментальное исследование по теории устойчивости вертолетов ("Helicopter stability"), неопубликованную работу по филосифии ("The fundamentals of cognitive rationalism"). Когда в конце 1920-х годов в США разразился экономический кризис, Ботезат занялся математическим анализом мировых экономических процессов, на основании которого дал рекомендации по преодолению экономической депрессии ("Ап analysis of the business process", 1931; "The depression, its real causes and remedy", 1933). В 1936 г. Г. А. Ботезат вновь занялся созданием вертолетов и организовал фирму "Helicopter Corporation of America". На должность вице-президента и летчика-испытателя Георгий Александрович пригласил русского летчика-аса времен первой мировой войны Б. В. Сергиевского. Новая машина коренным образом отличалась от первого вертолета Ботезата. Конструктор сделал все, чтобы избежать недостатков прежнего аппарата. Вертолет имел соосное расположение винтов, был легкий и компактный. Диаметр винтов составлял 8,1 м, вес конструкции вертолета равнялся 270 кг. Для того чтобы максимально упростить трансмиссию, двигатель установили над местом пилота, между винтами. Угол установки лопастей изменялся одновременно у всех лопастей, этим обеспечивалось управление по вертикали. Управление в горизонтальной плоскости достигалось наклоном оси винтов. Корпус вертолета представлял собой простейшую ферменную конструкцию на колесном шасси. Г.А. Ботезат работал над вертолетом с большим увлечением. По воспоминаниям помогавшего ему Б. В. Сергиевского, Георгий Александрович приезжал в мастерские ежедневно в 9 часов утра и, несмотря на пошатнувшееся здоровье, оставался там до позднего вечера. Он как будто предчувствовал скорую смерть и торопился осуществить задуманное. Надо сказать, что работать с Ботезатом было непросто. Как свидетельствовал Сергиевский, "Георгий Ботезат был истинным гением, но ▒иногда он бывал слишком темпераментным, мог неожиданно "взорваться", и в эти минуты голос его поднимался до высоких пронзительных нот. Затем он вновь становился мягким и деликатным джентльменом". В конце 1930-х годов начались испытания вертолета. При первых пробах его прикрепляли к земле тросами, чтобы ограничить высоту подъема и предотвратить опасность опрокидывания. Затем перешли к испытаниям в свободном полете. Они проводились на аэродроме Рузвельта в Лонг-Айланде, Нью-Йорк. В течение нескольких месяцев Б. В. Сергиевский много раз поднимал машину в воздух. Для безопасности высота подъема была небольшой - до полутора метров. Испытания вертолета прервала смерть Г. А. Ботезата. Он скончался 1 февраля 1940 г. в возрасте 58 лет. После смерти Ботезата вертолет был модифицирован: фюзеляж закрыли обшивкой, установили более мощный двигатель Bentley (220 л.с.). В результате возросшего веса и изменения положения центра тяжести вертолет стал неустойчивым и опрокинулся в одном из полетов. К счастью, это случилось на небольшой высоте и летчик остался жив. В целом описанный выше вертолет Ботезата нельзя назвать удачной конструкцией. Как справедливо отмечал Н. И. Камов, "кажущаяся компактность механических агрегатов при таком конструктивном решении соосной схемы не оправдывается, так как центр тяжести поднимается настолько высоко, что при узкой колее шасси возникает опасность опрокидывания аппарата на земле даже при небольшом ветре. Кроме того, несущая система с незакапотированным мотором создает большое сопротивление". К этому можно добавить, что вертолет страдал неустойчивостью не только на земле, но и в воздухе. Георгий Александрович Ботезат был, несомненно, выдающимся ученым-теоретиком, одним из основоположников теории устойчивости летательных аппаратов и теории воздушных винтов. Но в авиаконструкторской деятельности ему не хватало инженерной интуиции и практического опыта: казалось бы, безупречные с теоретической точки зрения летательные аппараты его конструкции оказывались малопригодными для практического использования. И примеров тому, что научный талант не является гарантом успешной конструкторской работы, в истории авиации немало. Вспомним хотя бы неудачные испытания самолета известного американского ученого С. Ленгли в 1903 г. или сравнительно ограниченное применение крыльевых профилей НЕЖ, разработанных Н. Е. Жуковским на основе его теории. ЛТХ: Модификация Helicopter Диаметр несущего винта, м 8.10 Длина, м 19.80 Высота, м 3.05 Ширина, м 19.80 Масса, кг пустого максимальная взлетная 1633 Тип двигателя 1 ПД Le Rhône Мощность, л.с. 1 х 180 Максимальная скорость, км/ч 48 Крейсерская скорость, км/ч Практическая дальность, км Скороподъемность, м/мин Практический потолок, м 5 Экипаж, чел 1 Полезная нагрузка: 3-4 пассажира |