W historii techniki niewielu jest wynalazców, których wyłączne prawa autorskie nie budzą wątpliwości ani u współczesnych, ani u potomnych.
 |
| 14. Autogyro Cierva C-19 MkIII (Anglia, 1930). Silnik – „Genet”, 80 KM. Średnica wirnika – 9,14 m. Masa startowa – 390 kg. Masa własna – 340 kg. Normalny ładunek – 250 kg. Prędkość maks. – 153 km/h. Prędkość min. – 16 km/h. Pierwszy autogyro produkowany seryjnie. |
Choć idea statku powietrznego zasadniczo nowego typu była prosta, przyszła ona tylko do jednego człowieka – hiszpańskiego konstruktora lotniczego Juana de la Ciervy. Szczęśliwemu olśnieniu towarzyszyła tragedia: zbudował on w 1919 roku dla hiszpańskiej floty powietrznej trójmotorowy dwupłat, lecz wkrótce stał się świadkiem katastrofy swojego dzieła.
Tragiczne, choć w owych czasach typowe wydarzenie, wstrząsnęło konstruktorem, choć nikt nie obwiniał go o katastrofę. Samolot, zbudowany na poziomie swojej epoki, cierpiał na wspólną dla wszystkich „rówieśników” wadę – nie znosił utraty prędkości. Pilot, próbując „utrzymać” zapadającą się maszynę, manipulował sterem i unosił nos samolotu. Osłabiony strumień powietrza zaczynał opływać skrzydło pod zbyt dużym, krytycznym kątem natarcia, w końcu odrywał się od jego powierzchni, siła nośna gwałtownie spadała, a skazany samolot spadał na ziemię.
W autorotującym, obracającym się pod wpływem napływającego strumienia powietrza wirniku nośnym Cierva zobaczył panaceum na tę lotniczą bolączkę. Niech, rozważał, statek powietrzny zwolni swój lot do prędkości niebezpiecznej dla samolotu. Zagrożenia nie ma, ponieważ masywny wirnik o długich łopatach to system bardzo bezwładny, swoisty koło zamachowe, gromadzące energię mechaniczną. W najgorszym razie aparat zacznie opadać, ale pozostanie stabilny i sterowny. Co więcej, śmigło, tracąc część energii, znów nabierze obrotów dzięki strumieniowi od dołu.
W locie poziomym z odpowiednio dużą prędkością autogyro powinien przypominać samolot: ruch postępowy naprzód zapewnia zwykły zespół śmigłowo-silnikowy, a rolę skrzydła przejmuje wirnik napędzany strumieniem powietrza. A sterowanie? Manewry w locie aparat mógł wykonywać dzięki działaniu sterów typu samolotowego, gdyż kadłuby pierwszych autogyro zachowały sylwetkę samolotową.
 |
| 15. Autogyro KASKR-1 (ZSRR, 1929). Silnik – „Rhone”, 110 KM. Średnica wirnika – 12 m. Masa startowa – 950 kg. Masa własna – 750 kg. Prędkość maks. – 110 km/h. Prędkość min. – 35 km/h. Powyższe dane odpowiadają modelowi KASKR-2 (1930) z silnikiem „Titan”, 230 KM. |
Jak wszyscy wynalazcy, którzy odważyli się doprowadzić swoją ideę do realnego wcielenia, Cierva w pełni zaznał błędów i niepowodzeń. Aparat z współosiowymi, przeciwnie obracającymi się wirnikami w ogóle nie oderwał się od ziemi – opór czołowy był zbyt duży dla 60-konnej jednostki. Co więcej, autogyro miało tendencję do przewracania się na bok. Nierównowaga sił wynikała z tego, że dolny wirnik, pracujący w strumieniu górnego, obracał się dwa razy wolniej. Niezbyt udany był także drugi aparat (1921), wyposażony już w pojedynczy trójłopatowy wirnik: uniósł się tylko na pół metra. Dopiero czwarty autogyro Ciervy, i to po piętnastu radykalnych przeróbkach, odbył 180-metrowy lot poziomy.
Jeśli jedna łopata porusza się w kierunku lotu, prędkość napływającego na nią strumienia powietrza sumuje się z prędkością samego aparatu i prędkością ruchu łopaty do przodu, wynikającą z jej obrotu względem kadłuba. Druga łopata w tym czasie porusza się do tyłu i od jej prędkości obrotowej odejmuje się prędkość lotu aparatu. Stąd siła nośna prawej i lewej łopaty różni się: większa jest tam, gdzie prędkości się sumują, mniejsza – gdzie się odejmują. Powstaje więc silny moment poprzeczny, który przewraca autogyro w stronę cofającej się łopaty.
Cierva rozwiązał ten problem, mocując łopaty do piasty wirnika nie sztywno, jak to było w początkowych modelach, lecz za pomocą przegubu poziomego. Teraz, niezależnie od asymetrii rozkładu siły nośnej na tarczy wirnika, łopaty nie przekazywały momentu na piastę ani na kadłub, a swobodnie kołysały się względem przegubu w zależności od wielkości siły nośnej w danym momencie obrotu.
 |
| 16. Autogyro CAGI-2EA (ZSRR, 1931). Silnik – „Titan”, 230 KM. Średnica wirnika – 12 m. Masa startowa – 1032 kg. Masa własna – 765 kg. Prędkość maks. – 160 km/h. Prędkość min. – 58 km/h. Pułap praktyczny – 4200 m. Wznoszenie przy ziemi – 4 m/s. |
Niestety, problemy nie skończyły się wraz z wprowadzeniem w autogyro przegubów poziomych. Wirnik, zyskując stabilność, nie chciał przechylać się w prawo ani w lewo, gdy pilot zamierzał sterować poprzecznie. W modelu C-5 (1923) Cierva poradził sobie i z tym zadaniem – zainstalował po bokach kadłuba długie belki z lotkami typu samolotowego.
Udoskonalony, szósty model w 1924 roku przyciągnął powszechną uwagę. C-6 wykonał dwa loty trwające 8 minut, a następnie przelot z jednego lotniska na drugie, pokonując 12 km. Prędkość okazała się niezła – około 100 km/h. Dzięki bezwładności wirnika autogyro pokazał niemal pionowe opadanie z minimalnym rozbiegiem przy lądowaniu.
W 1925 roku na zaproszenie rządu brytyjskiego Cierva demonstruje autogyro w Anglii. Pokazy się udały, choć przyćmiła je awaria podczas oblotu C-6 przez angielskiego pilota. Na wysokości 60 m od aparatu nagle odpadła jedna z czterech łopat. Trzy pozostałe, na szczęście, nadal się obracały i choć bliżej ziemi odpadła kolejna, pilot doznał tylko stłuczeń.
Konstruktor po raz kolejny obrócił awarię na korzyść sprawy. Analizując uszkodzenie, w dosłownym sensie spojrzał w korzeń problemu. Okazało się, że u nasady łopat w locie powstaje jeszcze jeden silny moment w płaszczyźnie obrotu. Zgodnie z prawami mechaniki łopata, uczestnicząca w dwóch ruchach – obrocie i wychyleniach względem przegubu poziomego – dąży do drgań w płaszczyźnie obrotu. Tego właśnie nie mogła robić przed wprowadzeniem przegubu pionowego. Po wykonaniu dużej liczby drgań w locie łopata nie wytrzymała znacznych, zmiennych obciążeń.
Teraz autogyro posiadał wszystkie elementy, by stać się naprawdę latającą maszyną. C-8, zbudowany w latach 1927–1928, Cierva demonstrował w Europie, przelatując nim z Paryża do Londynu.
Na rok 1929 datowany jest pierwszy radziecki autogyro, skonstruowany ze środków OSOAWIACHIM przez inżynierów N. Kamowa i N. Skrzyńskiego. Zainspirowany modelem Ciervy C-8, radziecki KASKR w wielu elementach różnił się od zagranicznego pierwowzoru, podobnie jak inny nasz aparat pierwszej generacji – CAGI-2EA, który wzorowany był na C-19...
Na winiecie autogyro CIERVA C-2 (Hiszpania, 1921). Kadłub typu samolotowego z tradycyjnym usterzeniem, sterami wysokości i kierunku. Wirnik trójłopatowy, kąt ustawienia łopat można było zmieniać na ziemi.