Za pierwszy w pełni funkcjonalny, sterowalny i stabilny helikopter uznaje się Vought-Sikorsky VS-300, skonstruowany przez Igora Sikorskiego w 1939 roku. Wcześniej powstawały jedynie koncepcje i nieudane próby, między innymi szkic Leonarda da Vinci.
Co uznaje się za pierwszy helikopter?
Helikopter, nazywany także śmigłowcem, to statek powietrzny zdolny do pionowego startu i lądowania, zawisu oraz lotu w różnych kierunkach bez konieczności korzystania z pasa startowego. Za pierwszy udany prototyp spełniający te założenia uznaje się Vought-Sikorsky VS-300.
Maszynę zaprojektował Igor Sikorski, konstruktor pochodzący z Imperium Rosyjskiego, który później rozwijał swoją działalność w Stanach Zjednoczonych. VS-300 po raz pierwszy wzbił się w powietrze w 1939 roku. Nie był jeszcze dopracowanym śmigłowcem użytkowym, ale umożliwiał kontrolowany lot pionowy i stał się podstawą dalszych konstrukcji.
Od szkicu Leonarda da Vinci do działającej maszyny
Historia helikoptera zaczęła się znacznie wcześniej niż pierwszy udany lot. Ludzie od dawna szukali sposobu na unoszenie się pionowo w powietrzu, lecz przez stulecia brakowało silników, materiałów i metod sterowania, które pozwoliłyby zrealizować ten pomysł.
Leonardo da Vinci około 1485 roku wykonał szkic urządzenia określanego czasem mianem „śmigłowca”. Projekt przedstawiał spiralną powierzchnię, która miała w teorii wkręcać się w powietrze. Była to jednak koncepcja teoretyczna, a nie działający helikopter. Ówczesne materiały i źródła napędu nie pozwalały zbudować maszyny zdolnej do lotu.
Kolejne projekty pojawiały się w XIX i na początku XX wieku. Konstruktorzy próbowali tworzyć maszyny z jednym lub kilkoma wirnikami, ale napotykali podobne problemy: zbyt małą moc, dużą masę, trudności z utrzymaniem równowagi oraz brak skutecznego sterowania.
Najważniejsze etapy drogi od pomysłu do działającego prototypu można uporządkować następująco:
- Leonardo da Vinci – stworzył wczesny szkic urządzenia wykorzystującego zasadę ruchu śrubowego, lecz nie zbudował latającej maszyny.
- Wczesne próby konstruktorów – w XIX i XX wieku powstawały prototypy, które często potrafiły jedynie oderwać się od ziemi albo pozostawały niesterowalne.
- Rozwój silników i materiałów – lżejsze konstrukcje oraz mocniejsze jednostki napędowe umożliwiły testowanie bardziej złożonych układów wirników.
- VS-300 – konstrukcja Igora Sikorskiego połączyła pionowy lot z możliwością kontrolowania położenia maszyny i stabilizowania jej podczas zawisu.
Dlaczego VS-300 był przełomem?
Najważniejszym rozwiązaniem zastosowanym w VS-300 był układ z jednym dużym wirnikiem głównym oraz mniejszym wirnikiem umieszczonym na końcu belki ogonowej. Wirnik główny wytwarzał siłę nośną i pozwalał maszynie unosić się pionowo. Wirnik ogonowy pełnił inną funkcję – pomagał utrzymać kierunek lotu.
Obracający się wirnik główny wywołuje moment obrotowy działający na kadłub. Bez dodatkowego rozwiązania kadłub obracałby się w kierunku przeciwnym do wirnika. Pilot miałby wtedy poważne trudności z utrzymaniem maszyny w stałym położeniu.
Wirnik ogonowy wytwarzał siłę przeciwdziałającą temu momentowi. Dzięki temu można było ograniczyć niepożądane obracanie się kadłuba, a także zmieniać kierunek lotu przez regulowanie jego ciągu. Rozwiązanie to nie było jedyną możliwą konfiguracją śmigłowca, ale stało się bardzo ważne dla rozwoju maszyn z pojedynczym wirnikiem głównym.
Znaczenie VS-300 nie polegało więc wyłącznie na tym, że maszyna oderwała się od ziemi. Wcześniejsze urządzenia również wykonywały krótkie podskoki lub loty testowe. Przełomem była możliwość stabilnego i sterowalnego lotu pionowego, w którym pilot mógł wpływać na wysokość, kierunek oraz położenie śmigłowca.
Co wydarzyło się po sukcesie Sikorskiego?
Doświadczenia z VS-300 pozwoliły Igorowi Sikorskiemu rozwinąć konstrukcję przeznaczoną do bardziej konkretnych zadań. W czasie II wojny światowej śmigłowce zaczęły zyskiwać zainteresowanie wojskowych, ponieważ mogły startować i lądować na niewielkiej przestrzeni oraz przewozić ludzi i wyposażenie w trudno dostępne miejsca.
Jednym z ważnych następców był Sikorsky R-4, wykorzystywany między innymi do transportu i działań ratunkowych. Był to jeden z pierwszych śmigłowców produkowanych na większą skalę i używanych operacyjnie.
Po wojnie konstrukcje tego typu stopniowo trafiały także do zastosowań cywilnych. Szczególne znaczenie miał Bell 47, który stał się rozpoznawalnym lekkim śmigłowcem wykorzystywanym między innymi w szkoleniu, obserwacji i transporcie. W ten sposób idea sprawdzona na prototypie Sikorskiego zaczęła przekształcać się w maszynę użytkową.
Pierwszym helikopterem w sensie historycznego, działającego i sterowalnego prototypu był więc VS-300, a jego najważniejszym konstruktorem Igor Sikorski. Leonardo da Vinci wyprzedził swoją epokę jako wizjoner, lecz dopiero rozwój technologii lotniczej pozwolił zamienić podobną ideę w rzeczywisty statek powietrzny.
