Взятися за цю статтю мене спонукав коментар у Twitter, в якому один з користувачів намагався «виправити» іншого, запропонувавши використовувати слово «гвинтокрил» замість начебто помилкового «гелікоптер». І я б не звернув на це уваги, якби наступного дня не почув слово «гвинтокрил» в офіційному українському перекладі серіалу FUBAR від Netflix з Арнольдом Шварценеггером у головній ролі.

І ні, це не проблема «дієвидла», коли замість широковживаного іноземного слова вигадується начебто українське. Обидва слова, і «гелікоптер», і «гвинтокрил», є у словниках української мови, але… це не синоніми. Гелікоптер та гвинтокрил – це зовсім різні літальні апарати, які використовують різні принципи утворення підіймальної сили. Давайте розбиратися.

Гвинтокрилі літальні апарати або роторкрафти

У загальному випадку гвинтокрилі літальні апарати (англ. rotorcraft) – це літальні апарати важчі за повітря, з поворотними крилами або лопатями гвинта/гвинтів, які створюють підіймальну силу, обертаючись навколо вертикальної щогли.

До роторкрафтів відносяться: гелікоптери (англ. helicopter), автожири (англ. autogyro), гвинтокрили (англ. gyrodyne), жироплани (англ. rotor kite). Підклас гелікоптерів – мультикоптери (англ. multirotor). Часом до гвинтокрилих літальних апаратів додають ще циклокоптери (англ. cyclogyro) та конвертоплани (англ. сonvertiplane), це хоч і не зовсім вірно, але ми їх теж розглянемо.

А тепер про кожен з класів гвинтокрилих літальних апаратів трохи детальніше.

Гелікоптери

Більшість апаратів з несучим гвинтом, які ви бачите у повітрі, у військових хроніках, фільмах, іграх тощо – це гелікоптери, або вертольоти. І коли ми кажемо «більшість», ми маємо на увазі 99% від усіх гвинтокрилих літальних апаратів.

Зліт гелiкоптера, зависання та переміщення у повітрі забезпечується несучим гвинтом, що обертається в горизонтальній площині. При цьому переміщення машини відбувається за допомогою нахилу несучого гвинта у відповідному напрямку. Грубо кажучи, нахил гвинта змінює вектор сили і гелікоптер зміщується вперед/назад/вбік. Звісно ж, насправді тут працює багато сил та законів фізики і все трохи складніше.

Назва

Перед тим, як перейти до типів гелікоптерів, давайте розберемося з назвою. Слово «гелікоптер» прийшло в українську, як, до речі, і в англійську, ще наприкінці XIX сторіччя з французької (фр. hélicoptère). Його у 1861 р. вигадав Гюстав Понтон д’Амекур – нумізмат, археолог та винахідник, а також друг письменника-фантаста Жуля Верна, який у 1861–1862 роках отримав французький та англійський патенти на проєкт гелікоптера. Слово hélicoptère утворено від грецьких helix (гр. ἕλιξ) – спіраль, вихор, гвинтова поверхня і pteron (гр. πτερόν) – крило. І так, якщо перекладати це напряму з грецької, то буде саме «гвинтокрил», але, як я вже казав, це трохи інша літальна машина.

Щодо слова «вертоліт», то воно прийшло в українську з російської у 1929 р. Цікаво, що росіяни назвали словом «вертолёт» не гелікоптер, а… автожир КАСКР-1 Камова та Скржинського. Потім це слово стало загальним в російській мові для всіх гелікоптерів.

Обидва слова, і «гелікоптер», і «вертоліт», є в словниках української мови. Але правильніше використовувати саме «гелікоптер», як такий, що походить від оригінального французького терміну і з’явився в українській мові першим.

Сікорський

Незважаючи на поширену, але хибну думку, наш співвітчизник Ігор Сікорський, який у 1918 р. втік від скажених росіян спочатку у Францію, а потім в США, не винайшов гелікоптер.

Ці лаври належать невідомим китайським ремісникам, які виготовляли іграшкові «бамбукові вертольоти» ще за 400 років до нашої ери. Або Леонардо да Вінчі. Або тому самому Гюставу Понтону д’Амекуру, який придумав назву і отримав патент на подібний апарат.

Досягнення Ігоря Сікорського – створення першого гелікоптера, який вироблявся серійно – Sikorsky R-4. Він здійснив перший політ у січні 1942 р. і був прийнятий на озброєння армією США у 1943 р. Було виготовлено 131 таку машину, а компанія, заснована Сікорським, і досі залишається одним з найбільших постачальників військових гелікоптерів у світі. Sikorsky UH-60 Black Hawk (1974) взагалі один з наймасовіших гелікоптерів в історії і його виробництво все ще триває.

Типи гелікоптерів

Класична схема гелікоптера – один несучий гвинт та кермовий гвинт або фенестрон (закритий гвинт). Кермовий гвинт необхідний для компенсації обертального моменту несучого гвинта та управління за курсом. За такою схемою побудована більшість гелікоптерів, особливо цивільних.

Гелікоптери з поздовжньою або тандемною схемою компонування (англ. tandem rotors) мають два гвинти, розташованих один за іншим. Гвинти обертаються у протилежних напрямках, компенсуючи крутний момент. Зазвичай це великі вантажно-транспортні гелікоптери. Найвідоміший з них – військово-транспортний Boeing CH-47 Chinook. Взагалі-то гелікоптери з тандемною схемою дуже цікаві і футуристичні машини родом з 1950-60-х років, радимо подивитися на моделі від Piasecki Helicopter та Bristol Aeroplane Company.

Гелікоптери з поперечною схемою гвинтів (англ. transverse rotor) – навпаки, мають два гвинти, розташовані на бокових консолях, або крилах. І у цьому випадку гвинти теж обертаються у протилежних напрямках, компенсуючи крутний момент. Така схема була популярна у 1940-60 рр. Один з перших німецьких гелікоптерів Focke-Achgelis Fa 223 Drache (1940) мав саме таку конструкцію. Зараз поперечна схема компонування використовується лише для конвертопланів.

Співвісна схема гвинтів (англ. coaxial rotor) – найбільш розповсюджена для сучасних двогвинтових гелікоптерів. У цьому випадку два несучих гвинти обертаються в протилежних напрямках навколо загальної геометричної осі. Цю схему використовують усі гелікоптери радянського/російського КБ Камов, включаючи той самий «найсучасніший» Ка-52, який досить вдало знищують хлопці та дівчата з ЗСУ, а також швидкісні Sikorsky–Boeing SB-1 Defiant та Sikorsky Raider X.

Синхрокоптери або гелікоптери з перехресними гвинтами (англ. intermeshing rotor) – це апарати з двома гвинтами, які теж обертаються у взаємно протилежних напрямках, при цьому осі обертання валів розташовані під кутом одна до іншої, а площини обертання перетинаються. Такі гвинти синхронізовані за допомогою жорсткого механічного зв’язку між валами, який запобігає зхлестуванню. Насправді синхрокоптерів дуже небагато саме через складну конструкцію механізму синхронізації. Найвідоміший та найсучасніший з них – Kaman K-MAX, який виглядає дійсно незвично.

Мультикоптери (англ. multirotor). – це багатороторні апарати. Великих гелікоптерів за такою схемою майже не будували через складність, а ось численні цивільні та бойові квадро-, гекса- та октокоптери нам добре відомі. На відміну від традиційних гелікоптерів, мультикоптерам не потрібен складний апарат перекосу гвинта: зміна напрямку або розворот відбувається через зміну швидкості обертання одного чи декількох гвинтів.

Зовсім вже рідкісний тип гелікопетрів, гелікоптери з тіп-джетами (англ. tip jet) – реактивними соплами/двигунами на закінців’ях лопатів. Тут немає двигуна, який крутить гвинт, тому немає і обертального моменту, лопаті розганяються за допомогою реактивних струменів, як «холодних», тобто стиснутого повітря, так і «гарячих», тобто реактивних. За межі експериментів така схема так і не вийшла, але деякі дослідні зразки навіть літали.

Розділ про гелікоптери вийшов найбільшим, бо, як ми вже зауважили на початку, саме гелікоптери складають левову частку (99%) усіх роторкрафтів.

Гвинтокрили

Гвинтокрили або ґвинтокрили (англ. gyrodyne), – це, грубо кажучи, гібриди літака та гелікоптера, у яких є і несучий гвинт, і крила. Несучий гвинт використовується лише для вертикального зльоту та посадки, а звичайні пропелери або реактивні двигуни – під час горизонтального польоту. При цьому під час горизонтального польоту ротор обертається лише за рахунок набігаючого повітря, тож працює ефект авторотації, як і у автожирів. Підіймальна сила генерується як завдяки авторотації гвинта, так і невеликим звичайними крилами.

На слід плутати гвинтокрили та конвертоплани. У останніх і для зльоту, і для горизонтального польоту використовуються одні й ті самі гвинти, які розвертаються.

Насправді гвинтокрилів / гіродинів було дуже мало і все це лише експериментальні машини, які ви не побачите у небі. Просуванням концепції займалася англійська компанія Fairey Aviation. Найвідоміший їх гвинтокрил, Fairey Rotodyne, існував в одиничному екземплярі.

В СРСР збудували чотири екземпляри гвинтокрила Ка-22 для швидкісного транспортування оперативно-тактичних балістичних ракет разом з пусковими установками в недоступну місцевість. Ка-22 виявився вкрай складним в керуванні. З 1950-х років минулого сторіччя гвинтокрили вже не створюють.

Як ви бачите, гвинтокрили та гелікоптери – це різні апарати, не слід використовувати ці назви як синоніми.

Автожири

Автожири (англ. autogyro) – це гвинтокрилі літальні апарати, які використовують пасивний вертикальний гвинт для створення підіймальної сили за рахунок авторотації. Грубо кажучи, гвинт тут – це крило, що обертається. Такі апарати мають звичайний тягнучий або штовхаючий гвинт (останнім часом саме штовхаючий) і злітають скоріш як літак з дуже короткою пробіжкою.

Перший автожир створив іспанський інженер Хуан де Ла Сьєрва, він піднявся у повітря 9 січня 1923 р. Автожири були першими апаратами з коротким зльотом і підіймальним гвинтом, гелікоптери підхопили прапор трохи пізніше.

Переважна більшість автожирів була створена до Другої світової війни, потім їх виштовхнули з ринку гелікоптери. Але окремі моделі автожирів, зазвичай це одномісні апарати в мікроформаті, існують і зараз. Багато таких машин будує італійська компанія Magni Gyro.

Жироплани

Жироплани (англ. rotor kite або gyrokite) – це автожири без двигунів, тобто планер з гвинтом замість крил. Для створення підіймальної сили використовується той самий ефект авторотації. Як і звичайний планер, жироплан буксирується за літаком або скидається з іншого літака.

Жироплани у 1950-х роках виготовляла американська компанія Bensen Aircraft. Зараз такі апарати створюються хіба що ентузіастами.

Циклокоптери

Циклокоптери (англ. cyclogyro) – це, як ми вже зауважили на початку, не гвинтокрилі літальні апарати, тому що тут немає «гвинтів, які створюють підіймальна силу, обертаючись навколо вертикальної щогли». Проте тут є два гребних колеса, як у старовинних гребних пароплавів.

Англійський інженер-самоук Джонатан Едвард Колдуелл отримав патент на циклокоптер ще у 1927 р., але не побудував жодного. Декілька прототипів було створено у Німеччині у 1930-х роках. У XXI сторіччі до ідеї повернулися, і зараз розробляється декілька БПЛА та літаючих автомобілів-циклокоптерів.

Конвертоплани

Як можна побачити з назви, конвертоплани (англ. convertiplane) – це літальні апарати, які можуть змінюватися під час польоту. Зліт та посадку вони здійснюють як гелікоптери, а горизонтальний політ – як звичайні літаки. У таких апаратів більше саме від літаків, ніж від гелікоптерів.

Зміна кута тяги досягається через обертання або лише двигунів (англ. tilt rotor), або усієї площини крила (англ. tilt wing). Останнім часом концепція tilt rotor перемагає.

Найвідоміший конвертоплан – військовий транспорт Bell Boeing V-22 Osprey, який використовують американські спецпризначенці, а також його заміна Bell V-280 Valor. Була спроба створити і цивільний апарат такого класу – AgustaWestland AW609, але його розробка триває вже майже 20 років.

Сподіваємось, тепер ви будете розрізняти типи гвинтокрилих літальних апаратів і апаратів, які плутають з ними. Повертаючись до питання на початку статті. Так гелікоптер чи гвинтокрил?! Однозначно гелікоптер, справжні гвинтокрили ви побачите сьогодні хіба що в музеї.