Helikopter - Narodziny śmigłowca

Pierwsze plany wirnikowej maszyny latającej pojawiły się w 1475 roku w notatkach Leonarda da Vinci. Helikopter lub śmigłowiec jest zaś najczęściej kojarzony z Igorem Sikorskim. Jest on uważany za ojca i projektanta pierwszych seryjnie produkowanych i użytych bojowo maszyn. Jednak nie jest to do końca prawdą. Nie ulega wątpliwości, iż jego wkład w początkowych fazach rozwoju tego typu maszyn jest znaczny. Jednak nie powinno się pomijać tego co było między Leonardem, a Sikorskim.

Szkic helikoptera według Leonarda da Vinci.

Leonardo da Vinci naszkicował maszynę niezbyt bardzo przypominającą dzisiejsze śmigłowce. Były to jednak tylko plany znacznie wyprzedzające swoją epokę.

 Nie miały one prawa bytu ze względu na jednostkę napędową, którą według projektanta miała być siła ludzkich mięśni. Było to niewytaczające by uzyskać dostateczną moc ciągu, a brak silnika spalinowego wykluczał inne możliwości.
Pomysł da Vinciego powracał z biegiem lat coraz częściej. W 1785 roku we Francuskiej Akademii Nauk przedstawiono projekt dwóch przeciwbieżnych wirników czteropłatowych. Napędem była cięciwa napięta na fiszbin. Autorami byli Launoy i Bienveni, była to jednak raczej ciekawostka niż poważny projekt. Takich ciekawostek w XIX wieku nie brakowało, w poszukiwaniu odpowiedniego napędu powstawały wszelkie możliwe wariacje. Pomes i de la Pauze w 1871 roku eksperymentowali z napędem gazowym, nie dawał on jednak oczekiwanych efektów. Niemniej, można uznać wynalazek tych dwóch francuzów jako prekursor napędu rakietowego. Kilka projektów oparło się nawet o silnik parowy. Na początku XX wieku eksperymentowano z silnikiem elektrycznym, który wyparł silnik spalinowy. W 1905 Maurice Leger zbudował śmigłowiec z dwoma przeciwbieżnymi wirnikami. Dwa lata później, 13 listopada 1907 roku, maszyna francuskiego producenta rowerów Paula Cornu wykonała krótki lot wznoszący. Zdołała się utrzymać na wysokości 1,5m przez ponad minutę.

Paul Cornu i jego śmigłowiec z 1907 roku.

 W Polsce nad helikopterem pracował Czesław Tański. w 1907 Zbudował on w swoim warsztacie przy ulicy mazowieckiej w Warszawie pełnowymiarowa maszynę. Była ona jednak pozbawiona silnika, jak i środków kontroli lotu. Dwa wirniki umieszczone jeden nad drugim umożliwiały tylko wznoszenie się i opadanie. Jednak sama konstrukcja i projekt układu śmigłowego były bardzo innowacyjne i pionierskie jak na swoje czasy. Śmigłowiec nie posiadał kabiny, a pilot był przytraczany do specjalnej uprzęży, przy pomocy pasów. Dopiero w 1909 Tkański dostosował swoją maszynę do małego dwucylindrowego silnika Anzani. Był on mimo wszystko za słaby i pozbawiony chłodzenia co prowadziło do szybkiego zatarcia.

Czesław Tański przy swoim śmigłowcu w otoczeniu ciekawych warszawiaków. Warszawa rok 1909.

 Konstruktor nie poddawał się i szukał zarówno rozwiązań jak i funduszy. Te ostatnie stwarzały najwięcej problemów, można śmiało powiedzieć, że polski wizjoner został wyprzedzony przez epokę. Bez wsparcia ze strony inwestorów i rządu, jego projekt z biegiem lat, nierozwijany stał się przestarzały.
Prawdopodobnie w tym czasie młody Sikorski pomagał Borysowi Juriewowi, przy pracy nad tarczą sterującą, która umożliwiała zmianę skoku ogólnego i okresowego łopat  wirnika nośnego.
Pierwszy dłuższy lot zanotowała para Węgrów, Karman i Petroczy. Ich bezzałogowy helikopter PKZ 2 odbył w 1918 roku godzinny lot, a raczej zwis w powietrzu. Tak naprawdę największy udział w budowie konstrukcji posiadał Wilhelm Zurovec, który uzyskał niemiecki patent nr. 347,578, z dnia 12 lutego 1918roku. Jednak Karman podstępnie przywłaszczył sobie większość zasług, co spowodowało, że w powojennych opracowaniach, praktycznie nikt nie wspomina o Wilhelmie Zurovecu.

Próba bezzałogowego helikoptera PKZ 2. Wilhelm Zurovec stabilizuje maszynę.

Było jeszcze wiele mniej, lub bardziej udanych konstrukcji na całym świecie, ale pierwszy kompletnie sterowany lot odbyła dwu-wirnikowa maszyna profesora Heinricha Focke i inżyniera Gerda Achgelisa, Focke-Wulf Fw 61. Testowano ją w pierwszej fazie na uwięzi, bez pilota. Po pomyślnym przebiegu, zdecydowano się na lot załogowy. 26 czerwca 1936 roku Ewald Rohlfs jako pierwszy pilot śmigłowca, wykonał, trwający 28 sekund, swobodny lot. Kolejne próby trwały coraz dłużej, za czwartym podejściem pilot utrzymał maszynę w powietrzy przez 16 minut. Wyprodukowano dwa prototypy V1 i V2 tej, bardziej przypominającej samolot z dwoma pionowo zamontowanymi silnikami niż helikopter, maszyny.

Focke-Wulf Fw61 prototyp V2 w trakcie próby wznoszenia.

Do czerwca 1937 roku udało się Rohlfsowi i jego koleżance, pierwszej kobiecie za sterami śmigłowca, Hannie Reitsch pobić wszystkie rekordy.
Ich wyniki obrazują w najlepszy sposób, jak dużego postępu dokonał Focke. 25 czerwca 1937 roku Rohlfs pobił rekord wysokości wznoszenia. Dotychczasowy pułap maksymalny wynosił 158m, Niemiec uniósł swoją maszynę na 2.439m. Natomiast 29 stycznia 1939 Carl Bode poprawił ten rekord lecąc na wysokości 3.427m    
W lutym 1938 roku zdecydowano się pokazać Fw 61 szerszej publiczności. Miał on krążyć w berlińskiej hali, gdzie odbywała się wystawa "Kolonialschau". Podczas prób maszyna V2 uległa awarii, pękł wał kardanowy napędzający prawy wirnik i śmigłowiec runął na ziemię przez prawe skrzydło. Pilot Carl Bode nie doznał większych obrażeń. W obawie przed niedopuszczeniem do pokazu w wypełnionej ludźmi hali, utajniono zdarzenie. W szybkim tempie sprowadzono do Berlina prototyp V1 i zmieniono jego symbol na boku kadłuba z D-EBVU na napis "Deutschland". W ten sposób nikt nie zorientował się, iż w trakcie wystawy Hanna Reitsch 18 razy wzbijała się do pokazów pierwszym prototypem.

Hanna Reitsch w trakcie lotu prototypem Fw61 V1 w berlińskiej hali. Luty 1938 rok.

 Próby z maszyną V2 były prowadzone do 1941 roku, później maszynę zmagazynowano w Ochenhausen. Tam też, najprawdopodobniej pod koniec wojny, wpadła w ręce Francuzów. Prototyp V1 zaadoptowano jako pomnik przy wejściu do Bremer Werke, gdzie 4 czerwca 1942 uległ zniszczeniu w skutek alianckiego bombardowania.
Przebywający od 1919 roku w USA Igor Sikorski między innymi, również pracował nad śmigłowcem. Jego pierwsza maszyna VS-300 wykonała lot próbny 14 września 1939 roku. Natomiast pierwszy swobodny lot odbył się dopiero w maju 1940 roku. Helikopter był zbudowany w układzie klasycznym, czyli jeden wirnik główny, w tym przypadku trój-łopatowy i jeden mniejszy zamontowany na ogonie. Taka konstrukcja eliminuje efekt momentu oporowego i jest najczęściej stosowanym układem do dziś.VS-300 był wielokrotnie modyfikowany i testowany aż do 1942.

Sikorsky VS-300 w czasie testów. Na uwagę zasługuje brak prawego koła, które najprawdopodobniej odpadło przy starcie.

W tym miejscu w wielu opracowaniach następuje przeskok do maszyny Sikorskiego R-4, a milczeniem pomijany jest kolejny niemiecki projekt, Flettner Fl 282 "Kolibri". Może dlatego, że to właśnie ten śmigłowiec był pierwszą seryjnie produkowaną i używaną w trakcie działań wojennych maszyną. Jego użytkownikiem zaś były nazistowskie Niemcy.
Anton Flettner miał zupełnie inny pomysł na helikopter niż jego koledzy. "Koliber" cechował się stalową konstrukcją z rur, obciągniętą materiałem. Co ważniejsze, posiadał dwa przeciwbieżne rotory, każdy o dwóch łopatach. To rozwiązanie powoduje, iż zbędnym staje się wirnik na ogonie.

Anton Flettner na lotnisku w Świdbnicy, październik 1944. Na drugim planie Fl 282 V14

Pierwsza maszyna Flettnera została oblatana już w 1932, następnie śmigłowiec przechodził wiele modyfikacji. "Kolibri był projektowany od początku jako dwuosobowa jednostka, ale powstało wiele wariantów. Zmniejszając załogę jedynie do pilota można było uzyskać lepszy zasięg. Eksperymentowano również wyposażając go w trzecie, dodatkowe miejsce, kosztem ogona. Było to możliwe dzięki zastosowaniu techniki przeciwbieżnych wirników. Fl 282 nie potrzebował do lotów ogona, zdawał się więc idealny do zaadoptowania na U-Botach. Maszyną zainteresowała się Kriegsmariene, jako jednostką obserwacyjną, ratowniczą i do zwalczania wrogich okrętów podwodnych. W 1942 roku helikopter Flettnera rozpoczął służbę operacyjną na Bałtyku z pokładu krążownika "Köln". Do 1943 roku niemieckiej marynarce przekazano 20 sztuk "Kolibra". Chroniły one konwoje na Bałtyku, Morzu Śródziemnym i Egejskim. Śmigłowiec okazał się idealny do działań morskich. W miejsce jednego samolotu pokładowego, można było zabrać 10 maszyn, a helikopter mógł startować i lądować w trudnych warunkach pogodowych i przy wysokiej fali.

Fl 282 "Kolibri" ląduje na okręcie Kriegsmariene. Kwiecień - maj 1943 rok

Kriegsmariene zgłosiła zapotrzebowanie na 110 egzemplarzy. Fl 282 służyły w Bordfliegerstaffel 3./169 do czerwca 1944 roku, kiedy ją rozwiązano. Wojska lądowe zainteresowały się tym śmigłowcem, przez przypadek. Na początku 1943 roku, na pokazie pojazdów dla generała Kurta Zeitzelera pojawił się jeden egzemplarz "Kolibra". Dowództwo "Heer" zgłosiło zapotrzebowanie na 1.000 sztuk, Według Luftwaffe było to jednak niewykonalne, ze względu na stan surowcowy. Ale już w kwietniu 1943 roku dostarczono 150 maszyn Fl 282 B, a kolejne 500 zostało zatwierdzonych do produkcji. Wojska lądowe z powodzeniem wykorzystywały helikoptery do współpracy z Artylerią. W 1944 uformowano samodzielne klucze obserwacyjne tych maszyn, operowały one na froncie wschodnim. Śmigłowce były testowane również w walce powietrznej, na poligonie w Świdnicy latem 1944. Raport z tych prób brzmi:
"Symulacja walki między Fl 282 i Fw 190 odbył się w Świdnicy 22.06.1944, w celu zbadania szans ataku myśliwca na helikopter. Film i raporty pilotażowe jeszcze nie dotarły do analizy. Na wysokości powyżej 100m pilot samolotu był w stanie na krótką chwile dostrzec śmigłowiec. Jednak na pułapie poniżej 100m w trudnym terenie, myśliwiec nie ma najmniejszych szans przeciw helikopterowi."       

Flettner Fl 282 podchodzi do lądowania.

     
Mały profil maszyny jak i jej zwrotność, oraz brak skrzydeł, praktycznie uniemożliwiały trafienie przez samoloty myśliwskie. "Kolibri" wykazywał doskonałe właściwości pilotażowe, możliwe było pilotowanie go hands-off przez nieokreślony czas. Dzięki temu pilot mógł dokonywać na przykład korekty ładunku. Przeprowadzono również próby ostrzału z ziemi, wykazały one dużą odporność "Kolibra". Kilka bezpośrednich trafień w łopaty wirnika nie pozwoliło zestrzelić maszyny, była ona w stanie bezwypadkowo wylądować. Śmigłowca użyto najprawdopodobniej w maju 1945 roku, do ewakuacji z oblężonego Wrocławia gauleitera Karla Hankego, sekretarza osobistego Goebbelsa. Kilka maszyn użyto do obrony Berlina. Przed końcem wojny Niemcy zniszczyli prawie wszystkie egzemplarze helikoptera, by nie dostały się w ręce Aliantów, trudno więc określić dokładna liczbę wyprodukowanych egzemplarzy. Fl 282 był jednak wykorzystywany na teatrze działań wojennych i był pierwszą maszyną tego typu, produkowaną na zapotrzebowanie armii. Wojnę przetrwały jedynie trzy egzemplarze. Dwa z nich dostały się w ręce Amerykanów, jeden zdobyła Armia Czerwona.

Zdobyczny Fl 282 testowany przez Amerykanów.

Natomiast helikopter Sikorskiego R-4 odbył swój pierwszy lot 13 stycznia 1942 roku. Swój pierwszy lot w służbie USAAF odbył po koniec kwietnia 1944 i była to misja ratownicza.
Śmigłowce Sikorskiego były co prawda pierwszymi masowo i na wielką skalę produkowanymi maszynami, które wywarły istotny wpływ na obraz późniejszych helikopterów. Jednak nie powinno się zapominać o nowatorskim rozwiązaniu Antona Flettnera, który po wojnie skorzystał z zaproszenia do USA. Był głównym konstruktorem w firmie Kaman dla której tworzył śmigłowce dwuwirnikowe.  

Igor Sikorski i Komandor Frank A Ericson w śmigłowcu Sikorsky R-4. Maszyna jest protoplastą współczesnych helikopterów.