Strona dla osób chcących rozpocząć swoją przygodę z wiatrakowcami, wiele ciekawych informacji dla aktywnie latających pilotów, porady jaki wybrać sprzęt, wymagane uprawnienia, kursy teoretyczne, bogata galeria, oferta szkoły latania oraz sklep

Historia

Pierwszą osobą, której przyświecała idea budowy wiatrakowca był hiszpański inżynier, konstruktor i pilot Juan de la Cierva (1895 – 1936). Jako twórca maszyn zdolnych do unoszenia się w powietrzu, dokładnie analizował ówczesne zdarzenia lotnicze. Szczególną uwagę zwracał na podniebne wypadki, do których dochodziło wówczas zarówno z przyczyn związanych z niskim poziomem szkolenia jak i zawodności wykorzystywanych przy budowie pierwszych maszyn latających silników.

Jedną z najczęstszych przyczyn prowadzących do kolizji było przeciągnięcie maszyny tzn.: lot z prędkością niższą niż krytyczna, przy której dochodzi do oderwania strug powietrza opływających górną powierzchnię płata nośnego, co w konsekwencji prowadziło do utraty siły nośnej danego płatu oraz wpadania maszyny w korkociąg, z którego przy braku zapasu wysokości, nie było możliwości zdobycia wystarczającej prędkości, by wyprowadzić ją ponownie do lotu poziomego. Aby umożliwić loty i lądowania ze stosunkowo niskimi prędkościami przy jednoczesnym uniknięciu ryzyka przeciągnięcia oraz korkociągu Juan de la Cierva zdemontował z jednego z ówczesnych samolotów płat nośny, na którego miejscu zbudował prymitywną piastę ( z nienapędzanym, wirnikiem nośnym). W ten właśnie sposób powstał pierwszy na świecie wiatrakowiec -ochrzczony przez konstruktora mianem „Autożyra”.

W roku 1920 Juan de la Cierva zbudował pierwszy wiatrakowiec autożyro C.1., który w istocie był połączeniem kadłuba samolotu i wirnika nośnego. Model ten został wyposażony przez niego w dwa obracające się współosiowo wirniki wytwarzające siłę nośną. Maszyna nigdy nie wzbiła się w powietrze, ale w październiku roku 1920 podczas kołowania Juan de la Cierva zdołał dzięki niemu potwierdzić słuszność zasady autorotacji.

Po modelu C.1. de la Cierva rozpoczął pracę nad kolejnym modelem. Autożyro C.2. zostało wyposażone w pojedynczy pięciołopatowy wirnik nośny osadzony sztywno na głowicy. W modelu C.2. konstruktor do budowy chciał wykorzystać stopy duraluminium. Niestety trudności napotkane ze zdobyciem materiałów o odpowiednich parametrach oraz ograniczony budżet nie pozwolił na dokończenie tego projektu.

Rok później de la Cierva rozpoczął pracę nad modelem C.3., który ukończony został w czerwcu tego samego roku. Tak jak wcześniejszy, niedokończony prototyp – model C.3. został on wyposażony w pojedynczy wirnik nośny. Różnica między nimi polegała na zastosowaniu w ostatnim projekcie trzech łopat – zamiast pięciu jak w modelu C.2. Łopaty te miały też zmieniony obrys oraz odmienny kąt natarcia niż te wykorzystane we wcześniejszych modelach. Zmianie uległa również piasta oraz głowica wirnika, które w obecnym modelu umożliwiały częściową kompensację drgań obracającego się wirnika i wspólną zmianę kąta natarcia wszystkich łopat wirnika jednocześnie (podobnie jak dźwignia skoku ogólnego w śmigłowcu). Rozwiązanie to ze względu na swoją niepraktyczność nie spełniało oczekiwań konstruktora, dlatego wkrótce porzucił plany jego realizacji .

Po licznych próbach powrócił do dalszych prac nad modelem C.2., który ukończył w marcu roku 1922. Dodatkowo wyposażył go w zmodyfikowaną piastę i głowicę wirnika nośnego, pozwalające na bardziej precyzyjną niż zastosowaną w prototypie kontrolę nad obracającym się wirnikiem. Niestety zmodyfikowany model C.2. nie był w stanie wykonać kontrolowanego i długotrwałego lotu. Źródłem problemów w prototypach C.1., C.2., C.3. okazała się sztywna piasta wirnika nośnego. Brak przegubów pomiędzy piastą, a poszczególnymi łopatami nośnymi, potęgował drgania całej konstrukcji i osłabiał wirnik wiatrakowca. Sztywny wirnik nośny wzmacniał wpływ efektu żyroskopowego na całą maszynę, co utrudniało sterowanie i zmianę kierunku lotu. Kolejnym problemem uwidaczniającym się przy wzroście prędkości postępowej maszyny, stawała się różnica prędkości przepływu strug powietrza na poszczególnych łopatach wirnika, która w efekcie prowadziła do powstawania wypadkowej siły obracającej całą maszynę na bok (zależnie od kierunku obrotu wirnika).

WW roku 1923 de la Cierva zakończył pracę nad modelem C.4. w którym zastosował zmienioną piastę wyposażoną w udoskonalone zawiasy łopat wirnika. Dzięki nowemu, zawiasowemu mocowaniu każdej z łopat wirnika do piasty, powstałe podczas lotu postępowego siły, nie wpływały w tak dużym stopniu na całą maszynę. Pozwoliło to na częściową eliminację przechyłu maszyny, wynikającego z dysproporcji sił aerodynamicznych na łopatach nacierających i schodzących w strugi powietrza, opływającego maszynę podczas lotu poziomego. Zmiany poprawiły również własności pilotażowe maszyny – pozwoliły na lepszą kontrolę w powietrzu oraz pozytywnie wpłynęły na spadek drgań całej konstrukcji, tworząc ją bardziej zwartą i dopracowaną pod względem aerodynamicznym.

17 stycznia 1923 roku Juan de la Cierva wykonał pierwszy, w pełni kontrolowany lot wiatrakowca. Maszyna zgodnie z oczekiwaniami konstruktora, pozwalała na dużo wolniejsze loty postępowe i podejścia do lądowania niż typowe samoloty. Nie wpadała w korkociągi przy niskich prędkościach lotu (jeśli tylko wirnik obracał się z wystarczającą prędkością). Osiem miesięcy później de la Cierva zmodernizował model C.4. instalując na jego wysięgnikach ruchome lotki, zmniejszające przechył maszyny (model C.4. wyposażony był w nieruchome skrzydełka stabilizujące).

W styczniu roku 1924 rząd hiszpański udzielił konstruktorowi wsparcia finansowego, które pozwoliło na kontynuację prac nad kolejnymi usprawnieniami maszyny. Powstał model C.5. pokazany na wystawie lotniczej w Farnborough w ówczesnej Anglii. W tym samym roku de la Cierva zaprezentował również model C.6, którym wykonał ponad jedenastominutowy lot.

W roku 1925 Juan de la Cierva na zaproszenie zainteresowanego projektem szkockiego przemysłowca Jamesa Weira, przeniósł się z Hiszpanii do Anglii. Biznesman zaproponował wspólne stworzenie wytwórni wiatrakowców w Anglii. Wkrótce w miejscowości Hanworth de la Cierva założył własną wytwórnię lotniczą: Towarzystwo Wiatrakowców Cierva (Cierva Autogiro Company Ltd.), w której kontynuował prace nad udoskonalaniem wcześniejszych modeli. Do produkcji seryjnej wdrożył projekt C.6. Moment ten na stale zapisał się w historii Wielkiej Brytanii, tworząc ją największym ośrodkiem rozwoju wiatrakowców na świecie.

19 października 1928 de la Cierva wykonał przelot swoim wiatrakowcem nad kanałem La Manche, który zapoczątkował pokazy możliwości oraz zalet konstrukcji de la Ciervy w całej Europie.

W lutym roku 1929 de la Cierva rozpoczął przygotowania do reklamowego lotu dookoła Europy. Lot promujący nową maszynę odbył się modelem oznaczonym jako C.8, będącym nieznacznie poprawioną konstrukcją C.6.. Wydarzenie będące w istocie dalszym etapem kampanii reklamowej firmy, miało przekonać potencjalnych nabywców do zakupu innowacyjnych maszyn, zdolnych do startu i lądowania z krótkich i nieprzygotowywanych pasów startowych.

Każdy z odniesionych sukcesów był prezentowany w kampanii reklamowej firmy. Walory tego typu maszyn dostrzegli Niemcy oraz Amerykanie. W Niemczech produkcją natychmiast po wykupieniu licencji zajęła się firma Focke-Wulf. Wojsko niemieckie zamierzało używać ich do dostarczania informacji zwiadowczych. Jeszcze w roku 1928 pracami de la Ciervy zainteresował się syn amerykańskiego przemysłowca z Pensylwanii – Harold Pitcairn. W wiatrakowcach tych dostrzegł duży potencjał mogący zostać wykorzystany przy dostarczaniu przesyłek pocztowych. Perspektywy wysokiego zysku ze sprzedaży maszyn, skłoniły Harolda Pitcairna do rozmów z de la Ciervą na temat budowy jego projektów na terenie Ameryki. W lipcu roku 1929 doszło do podpisania wspólnej umowy zakładającej wspólną produkcję wiatrakowców – był to początek działalności firmy PCA (The Pitcairn Autogiro Company).

Pomyślne próby lotu modelu C.6. skłoniły konstruktora do kolejnych prac związanych z unowocześnianiem konstrukcji. Późniejsze modele stawały się lżejsze, a dzięki wprowadzanym poprawkom, coraz bardziej zwrotne i niezawodne. Istotnym problemem wpływającym na użytkowanie wiatrakowców była konieczność „rozkręcania” wirnika nośnego do pewnej prędkości obrotowej, po uzyskaniu której wirnik poruszającego się wiatrakowca, obracał się pod wpływem autorotacji. Według de la Cierva, poza bezpieczeństwem maszyny w locie, najistotniejszą zaletą wiatrakowców miał być jak najkrótsze rozbiegi odpowiednie do startu oraz dobiegi do lądowania. Zagadnienia związane z tym problemem były głównym tematem rozważań nad nowo opracowywanymi prototypami.

W maju roku 1929 de la Cierva przedstawił model C.19. wyposażony w deflektor powietrza, którego zadaniem miało być odchylenie strug przepływającego powietrza na tylną część wirnika nośnego. Zmiana ta miała doprowadzić do szybszego zjawiska autorotacji oraz skrócenia wiatrakowcowi dobiegu i rozbiegu. Cel nie został osiągnięty, dlatego też nadal konieczne było manualne rozkręcanie wirnika przed startem

Wiosną roku 1930 de la Cierva prowadził testy modelu oznaczonego jako C.11., w którym po raz pierwszy próbował zastosować wymuszony napęd wirnika nośnego. W modelu zastosował dodatkowy stelaż z układem napędowym wirnika. Sztywny wał napędowy został załączony przez sprzęgło z silnikiem, z którego moment obrotowy przekazywany był do wirnika nośnego. Niestety to rozwiązanie również się nie sprawdziło. Masa całego układu zbliżała się do stu siedemdziesięciu funtów i z takim obciążeniem model nie był w stanie wznieść się w powietrze.

PPod koniec roku 1930 Harold Pitcairn przedstawił zmodyfikowany układ przeniesienia napędu, który zastosowano po raz pierwszy w zmodernizowanym modelu de la Ciervy C.11. oznaczonym jako PCA-2. Model PCA-2 uznawany jest dziś za pierwszy, w pełni funkcjonalny model wiatrakowca produkowanego w większej serii.

Dokładnie 8. kwietnia roku 1931 Amelia Earhart ustanowiła (ówczesny) światowy rekord przewyższenia w locie wiatrakowcem, osiągając wysokość 18.415 stóp, czyli 5.615 metrów nad poziomem morza.

22. kwietnia roku 1931 Jim Ray pilotujący wiatrakowiec Pitcairn PCA-2 wylądował na trawniku Białego Domu. Będący pod ogromnym wrażeniem tego czynu prezydent Herbert Hoover, wyróżnił wynalazek de la Cievra tytułem „For the greatest achivment in aviation”.

Jeszcze w sierpniu roku 1931 wytwórnia Harold’a Pitcairn’a rozpoczęła dostawy nieznacznie zmodyfikowanego modelu PCA-2 dla amerykańskiej marynarki wojennej. Przetarg obejmował 40 maszyn, kolejnych 11 maszyn powstałych w tym samym roku trafiło w ręce prywatne.

Jeszcze w sierpniu tego samego roku wytwórnia Harold’a Pitcairn’a rozpoczęła dostawy nieznacznie zmodyfikowanego modelu PCA-2 dla amerykańskiej marynarki wojennej. Przetarg obejmował 40 maszyn, kolejnych 11 trafiło w ręce prywatnych kupców.

W roku 1932 de la Cierva został nagrodzony przez Międzynarodową Agencję Lotniczą FAI (Federal Aeronautique International) Złotym Medalem Lotniczym, przyznawanym za wybitne osiągnięcia w rozwoju lotnictwa.

5 sierpnia 1931 w powietrze po raz pierwszy wzniósł się wiatrakowiec Wilford WRK. Była to jednomiejscowa maszyna z otwartym kokpitem, stworzona przez E. Burke Wilforda w Pensylwanii. Konstrukcja ta cechowała się innowacyjnym wirnikiem nośnym. Była pierwszą maszyną wyposażoną w sztywny wirnik nośny, osadzony na ruchomej tarczy. Rozwiązanie to zastąpiło koncepcję zawiasowego mocowanie łopat do piasty wykorzystywanego przez de la Cierva. Konstrukcja Wilforda WRK stała się pierwszym wiatrakowcem, który został poddany badaniom i próbom w tunelu aerodynamicznym.

Latem 1932 de la Cierva nadal kontynuował prace nad skróceniem rozbiegu i dobiegu. Chciał umożliwić niemal pionowe lądowanie maszyny oraz „skokowy start”. Pierwsze eksperymenty związane z nową techniką startu i lądowania rozpoczął wiosną roku 1933 modelem C.30.. Niestety nowa technika nie sprawdziła się w praktyce, gdyż doprowadzała do drgań całej konstrukcji.

Po blisko roku eksperymentów i dopracowywania techniki startowej nastąpił przełom. W październiku roku 1933 wykonano pierwszy w pełni satysfakcjonujący konstruktora „start skokowy” w udoskonalonym modelu C.30W. Kolejne modyfikacje wiatrakowców związane były ze zmniejszaniem masy komponentów, poprawieniem niezawodności poszczególnych podzespołów i jednostek

napędowych. Stopniowo pojawiały się też coraz odważniejsze konstrukcje wyposażane nawet w silniki rakietowe, skracające rozbieg startu, zabudowane na końcówkach łopat wirnika nośnego.

C.30W. był pierwszym na świecie wiatrakowcem wyposażonym w pochylany, sztywny wirnik nośny. Rozwiązanie to stało się przełomem w budowie wiatrakowców. Wkrótce w powietrze wzniósł się wiatrakowiec z tzw. Zintegrowanym Systemem Sterowania Kierunkowego (ZSSK). Nowatorskie rozwiązanie pozwalało na wyeliminowanie z konstrukcji maszyny steru wysokości oraz lotek przy jednoczesnym zachowaniu steru kierunku. Maszyna lepiej reagowała na stery, a samo prowadzenie stało się prostsze. C.30W. był w swoim czasie najpopularniejszym modelem wiatrakowca na świecie rocznie powstało aż 180 egzemplarzy).

Od sierpnia 1934 roku licencjonowaną produkcją wiatrakowców na terenie Ameryki zainteresowało się również przedsiębiorstwo The Kellett Autogyro Corporation z siedzibą w Filadelfii. Firma produkowała model oznaczony symbolem YG-1 będący w istocie modyfikacją modelu C.30W. Model YG-1 był pierwszym wiropłatem wykorzystywanym przez amerykańskie siły zbrojne. Maszyna pomimo braku cech typowo bojowych, doskonale sprawdzała się w roli statku zwiadowczego. Wykorzystywana kilkunastokrotnie podczas Drugiej Wojny Światowej na terenie Francji i Japonii pozwalała na dokładne poznanie pozycji wrogiej artylerii. Model YG-1 odegrał również niezwykle istotną rolę w wojsku brytyjskim- wykorzystano go wiosną 1935 przy kalibracji pierwszej sieci radarowej ochrony przeciw lotniczej.

6 lipca roku 1939 przedsiębiorstwo Eastern Air Lines rozpoczęło wykorzystywać wiatrakowce w regularnym dostarczaniu przesyłek pocztowych.

The Kellett Autogyro Corporation produkowało wiatrakowce do końca roku 1940. Model YG-1 był sukcesywnie rozwijany i doczekał się wielu wariantów wyposażenia i budowy (począwszy od zmodyfikowanych silników o większej mocy, po drobne modyfikacje układu sterowania).

W roku 1942 niemieckie dowództwo Kriegsmarine złożyło pisemne zapotrzebowanie na najprostszy konstrukcyjnie wiatrakowiec o konstrukcji modułowej, która mogłaby zostać wykorzystana przez jednostki niemieckich łodzi podwodnych do powietrznych obserwacji. Żaden z produkowanych w tamtych czasach wiatrakowców, nie spełniał jednak pokładanych w nim nadziei.

Rozwój wiatrakowców gwałtownie zatrzymał się w czerwcu roku 1935, gdy w powietrze wzbił się pierwszy udany śmigłowiec Breguet-Dorand 314. Późniejszy sukces śmigłowca VS300 stworzonego przez Igora Sikorskiego w Rosji, całkowicie przyćmił zalety wiatrakowca. Wyparły je śmigłowce, a wojsko zrezygnowało z koncepcji zakupu wiatrakowców, których ewolucja zatrzymała się na blisko 40 lat.

Brak zainteresowania ze strony armii oraz idący za tym brak dofinansowania badań rozwojowych powstałych maszyn, wpłynął negatywnie na wytwórców sprzętu tego typu. Część firm zbankrutowała, inne zmieniły profil działalności. W tym okresie wiatrakowce były budowane niemal wyłącznie przez nielicznych entuzjastów lotnictwa. W domowym zaciszu powstawały kolejne konstrukcje, które często nigdy nie były prezentowane publicznie lub/i oblatywane.

W roku 1960 Brytyjczyk Ken Wallis opracował pierwszy wiatrakowiec, który konstrukcją przypominał dzisiejsze maszyny sportowe. Był to pierwszy publicznie przedstawiony wiatrakowiec w układzie ze śmigłem pchającym. Niewielki silnik umieszczony został za fotelem pilota. Konstrukcja była skrajnie prosta w budowie, pozbawiona jakichkolwiek zbędnych elementów, które wpłynęłyby na wzrost kosztów budowy. Cechowała się zdumiewająco niską masą wynoszącą niespełna 110 kg, minimalną prędkością lotu wynoszącą 20km/h i pułapem lotu sięgającym 4100m. Rozbieg do startu wynosił zaledwie 30 jardów, a prędkość maksymalna oscylowała w granicach 215km/h. Model WA-116, znany również jako „Little Nellie” stał się pierwszym wiatrakowcem wykorzystanym w filmie. Pilotowany przez samego konstruktora WA-116 odegrał epizod w jednym z filmów o brytyjskim agencie 007.

Wiosną roku 1961 Ken Wallis otworzył w Wielkiej Brytanii manufakturę produkującą wiatrakowce oparte na własnych pomysłach. W sierpniu tego samego roku, po wyprodukowaniu dziewięciu jednomiejscowych maszyn, powstała pierwsza konstrukcja dwumiejscowa oznaczona symbolem WA-116T. Pilot i pasażer zasiadali w fotelach jeden za drugim – w układzie tandem. Prace doskonalące model WA-116T trwały blisko 3 lata(w 1964 model otrzymał niezbędne certyfikaty). Zakres mocy jednostek napędowych rozpoczynał się od 72KM do blisko 190KM w modelu WA-122.

W roku 1969 Wallis po raz pierwszy zastosował czterołopatowy wirnik nośny – udoskonalona maszyna oznaczona symbolem WA-116F w roku 1974 ustanowiła nowy światowy rekord zasięgu lotu wiropłata, przelatując bez międzylądowania dystans 670km!

Na przełomie lat dziewięćdziesiątych konstrukcja opatentowana przez Wallis’a została poddana certyfikacji FAA (Federal Aviation Administration), która w 1984 roku dopuściła wiatrakowiec jako pełnoprawny statek powietrzny do użytku sportowego.

Od roku 1985 głównym rynkiem zbytu tego typu maszyn był obszar USA, gdzie stosunkowo mało restrykcyjne prawo pozwalało na budowę amatorskich konstrukcji. Ich główną zaletą były koszty związane z budową i eksploatacją maszyn, które okazały się zdecydowanie niższe od kosztów związanych z eksploatacją typowego samolotu turystycznego. Pomimo wielu zalet, wiatrakowce nie stały się powszechnym środkiem transportu, ich popularność do późnych lat dziewięćdziesiątych nie wzrastała.

W ostatnim piętnastoleciu widoczny jest renesans wiatrakowców, które ze względu na małe zainteresowanie służb mundurowych, jako jedne z nielicznych statków powietrznych, nie zostały objęte bardzo rygorystycznymi przepisami dotyczącymi budowy i certyfikowania nowych konstrukcji. Brak odpowiednio sformułowanych przez FAA przepisów odnośnie modeli sportowych i turystycznych pozwolił do minimum ograniczyć koszty wdrażania ulepszeń oraz wszelkich modyfikacji konstrukcji, które w przypadku typowych statków powietrznych – jak samoloty lub śmigłowce – wymagają olbrzymich nakładów finansowych związanych z badaniami i biurokracją urzędniczą. Luka prawna oraz korzyści jakie z niej wynikają, zaowocowała powstaniem bardzo futurystycznych maszyn, o opływowych kształtach i świetnych osiągach. Niemal każdy obecny producent przedstawia coraz to nowsze rozwiązania, elementy wykonywane z materiałów o lepszych własnościach mechanicznych i udogodnienia, o których wcześniej nikt nie myślał.

Najnowsze konstrukcje projektowane są z użyciem wydajnych programów CAD w przestrzeni wirtualnej. Możliwe są wirtualne testy zaprojektowanego modelu, w których z pewnym prawdopodobieństwem można określić osiągi projektowanej maszyny, jej wytrzymałość na przeciążenia w locie. Z wysoką dokładnością określane są opory aerodynamiczne, co pozwala na optymalizację konstrukcji pod względem osiągów/kosztów oraz dobranie właściwego kształtu, pozwalającego na zminimalizowanie oporów powietrza a za tym zużycia paliwa, co pozytywnie wpływa na wzrost osiągów i sprawności maszyny.

Jak będą wyglądały przyszłe konstrukcje? Co postawią na szali technologicznej przyszli konstruktorzy? Tego nie wie nikt, ale wydaje się, że wiatrakowce będąc alternatywą dla szkolenia samolotowego mają przed sobą świetlaną przyszłość w lotnictwie sportowym.
Piotr Jans