12 июля 1754 года на конференции Петербургской Императорской Академии наук М.В. Ломоносов продемонстрировал в действии изобретенную им аэродромическую машинку с двумя двухлопастными несущими винтами, вращавшимися в противоположные стороны.  В качестве привода Ломоносов использовал часовой механизм со спиральной пружиной, которая приводила в движение несущие винты машины. К сожалению, в дошедших до нас материалах нет ни рисунка модели, ни ее размеров: вниманию читателей представляется  восстановленный по описанию эскиз аэродромической машинки.

В 1853-1860 годах во Франции Понтон д’Амекур разработал проект летательной машины – «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны. Для горизонтального передвижения машины служил специальный винт на горизонтальной оси. Винты предполагалось приводить во вращение специально сконструированным паровым двигателем.

11 сентября 1909 года появился первый вертолет конструктора Игоря Сикорского. Он был построен по двухвинтовой соосной схеме. Двигатель Anzani мощностью 18 л.с. приводил в движение двухлопастные несущие винты, вращавшиеся в противоположные стороны с частотой 160 об./мин. Их диаметры были различными: диаметр верхнего был равен 4,6 м, нижнего – 5 м. Вертолет Сикорского с успехом демонстрировался на воздухоплавательной выставке в Киеве 18-19 ноября 1909 года. Однако оторвать от земли свою первую машину Игорю Сикорскому так и не удалось.

18 мая 1911 года Б.Н. Юрьев опубликовал схему одновинтового вертолета. Его вертолет был оснащен двухлопастным винтом диаметром 9 м, который должен был развивать подъемную силу, необходимую для вертикального подъема, а также автоматом перекоса, позволяющим пилоту изменять направление равнодействующей силы тяги. Специальный рулевой винт и автомат перекоса должны были служить для сохранения устойчивости аппарата в воздухе.

В конце 1912 года после нескольких полетов на привязи совершил свой первый свободный полет летательный аппарат датчанина Якоба Кристиана Эллехаммера. Это был первый вертолет с циклическим управлением шагом винта. Радиальный двигатель мощностью 36 л.с. приводил в действие вращающиеся в противоположных направлениях винты диаметром 7,5 м. Испытания винтокрыла продолжались до 1916 года, когда из-за ошибки пилота вертолет врезался в землю и был разрушен.

В 1920 году начал работу над созданием летательных аппаратов испанец Хуан де ла Сиерва. В 1922 году был построен автожир С-4, на котором 10 января 1923 года Гомес Спенсер впервые взлетел с мадридского аэродрома Хетафе. Это был первый удачный полет автожира. Одной из особенностей конструкции С-4 явилось шарнирное соединение лопастей несущего винта с его головкой, что и обеспечило успех этой модели. Очередной вехой в истории автожиростроения стало 18 сентября 1928 года, когда Сиерва на своем автожире С-8 совершил первый в мире перелет через Ла-Манш из Кройдона (Великобритания) в Ле Бурже (Франция). На борту аппарата находился один пассажир.

В 1921 году русский авиаконструктор Г.А. Ботезат (он покинул Россию в 1918 году) предложил американской армии свой проект вертолета. Первый полет винтокрылой машины Ботезата состоялся 18 декабря 1922 года, 19 января 1923 года машина подняла в воздух двух человек на высоту 1,2 м, 17 апреля пассажиров было уже четверо. Вертолет Ботезата был оснащен двигателем Ron мощностью 180 л.с., имел 4 шестилопастных несущих винта. Позднее этот двигатель был заменен на BR-2 Bently мощностью 200 л.с. Конструкцию вертолета усложняли 2 рулевых винта с приводом для путевого управления и еще 2 вспомогательных винта для торможения при посадке.

Berliner helicopter
1921

В 1919-1923 годах инженер Г.Берлинер построил в предместьях Вашингтона два вертолета, один из которых показал неплохие по тем временам результаты. Поначалу конструктор соорудил аппарат без фюзеляжа с двумя соосными, противоположного вращения винтами. Небольшая плоскость позади пилота служила для управления машиной. Поднявшись на 5-6м, Берлинер убедился, что аппарат неустойчив, и взялся за совершенно иную схему.

Он разместил по бокам самолетного фюзеляжа два небольших, четырехметровых винта, а на хвосте рулевой пропеллер с вертикальной осью вращения - он должен был "задирать" хвост аппарата, чтобы у винтов появлялась горизонтальная составляющая тяги для движения вертолета вперед. Для поперечного управления служили поверхности (типа элеронов) на концах фермы для несущих винтов. Позднее эти фермы превратились в трипланную коробку, благодаря чему машина приобрела "самолетную" способность планировать и вертолетное управление: оси несущих винтов можно было разом или порознь наклонять в любом направлении.

фото Берлинер

С 1919 по 1925 годы аргентинец Поль Патерас Пескара построил несколько моделей вертолетов в Испании и Франции. Его машины могли летать на режимах вертикального подъема, горизонтального полета, висения и планирующего спуска в случае остановки двигателя. Однако наиболее удачным оказался Pescara №3. На нем 24 апреля 1924 года П. Пескара установил первый мировой рекорд дальности полета на вертолете – 736 м. В качестве силовой установки использовался двигатель Hispano-Suiza мощностью 180 л.с., который приводил в движение соосные винты, вращавшиеся в противоположных направлениях. Каждый несущий винт имел по четыре двойные лопасти (восемь индивидуальных лопастей), шаг которых регулировался с помощью автомата перекоса. Таким образом, пилот мог выбрать управление либо общим шагом винтов, либо циклическим. 

В 1922 году сын известного американского авиаконструктора Эмиля Берлинера (этот конструктор успешно начал работы над летательными аппаратами вертикального взлета и посадки еще в самом начале ХХ века) Генри продемонстрировал Американскому бюро аэронавтики свой винтокрылый аппарат. Он представлял собой комбинированный вертолет, построенный по двухвинтовой поперечной схеме. Машина имела обычный самолетный фюзеляж, а вместо крыльев – фермы с подкосами, на которых крепились двухлопастные несущие винты диаметром 4,5 м, приводимые в движение двигателем мощностью 110 л.с. Этот же двигатель приводил во вращение третий небольшой несущий винт, установленный на фюзеляже перед килем и используемый для продольного управления. Вертолет поднялся с разбега на 2,1 м и пролетел 100 м со скоростью 25 км/ч (взлетная масса вертолета составляла 880 кг). Впоследствии аппарат был поврежден и больше не восстанавливался.

В 1922 году в Дейтоне, родном городе братьев Райт, начались полеты геликоптера Г.Ботезата, бывшего профессора Петроградского технологического института. Ботезат обратился к многовинтовой схеме: дифференциальное раздельное управление тягой винтов сулило надежное управление поворотами в вертикальной плоскости или, попросту говоря, изменением положения носовой части вертолета относительно линии горизонта. Четыре шестилопастных винта изменяемого шага располагались на конце крестообразной фермы из стальных труб с растяжками из рояльных струн. Они вращались попарно в противоположных направлениях. Два небольших винта с горизонтальной тягой служили для путевого управления и поворотов в режиме висения. До весны 1923 года Г.Ботезат, пилоты Т.Бейн и А.Смит совершили несколько удачных полетов. В одном из них вертолет поднял на 4м полезный груз весом 450кг.

Технические данные вертолета Ботезата
Силовая установка: ротативный двигатель Rhone мощностью 135кВт, диаметр несущих винтов изменяемого шага: 8.08м, длина и ширина аппарата: 19.8м, высота: 3.05м, взлетный вес: 1700кг

4 мая 1924 года был осуществлен «прорыв» в сторону увеличения дальности и  продолжительности полета. Французский инженер Эмиль Эмишен пролетел на своем вертолете 1100 м по замкнутому треугольному маршруту. Полет продолжался 7 мин 40 с. Летательный аппарат Эмишена (созданный в 1923 году) представлял собой четырехвинтовой вертолет с двухлопастными несущими винтами диаметром 6,4 м, установленными на концах фюзеляжа ферменной конструкции. Их приводил в движение ротативный двигатель мощностью 120 л.с.

На фото De Bothezat

Curtiss-Bleecker
В 1926 году американец М.Б.Бликкер, спонсируемый компанией Curtiss Aircraft, построил вертолет, несущий винт которого приводился во вращение небольшими винтомоторными установками на широких и сравнительно коротких лопастях. Схема оказалась неудачной и вертолет не смог подняться в воздух.

25 сентября 1929 года совершил первый полет автожир КАСКР-1 «Красный инженер» Н.И. Камова и Н.К. Скржинского. Автожир пролетел расстояние 250 м, высота полета составила 2-3 м. КАСКР-1 вошел в мировую историю вертолетостроения как первый советский винтокрылый летательный аппарат и как первый летательный аппарат вертикального взлета и посадки, названный «вертолетом». Это название предложили сами конструкторы. Двухместный автожир КАСКР-1 был построен на базе самолета Avro-504K. Он был оснащен двигателем М-2 мощностью 120 л.с., который приводил в движение два четырехлопастных несущих винта.

В октябре 1930 года итальянская машина конструкции д’Асканио пролетела 1078 м, став первым вертолетом, преодолевшим расстояние свыше 1 км. Два двухлопастных несущих винта, вращавшихся в противоположных направлениях, и три воздушных винта с изменяемым шагом для продольного и бокового управления приводились в действие двигателем Fiat A-50 мощностью 50 л.с.

14 августа 1932 года А.М. Черемухин установил на первом советском вертолете ЦАГИ 1-ЭА неофициальный мировой рекорд высоты полета – 605 м. ЦАГИ 1-ЭА проектировался по схеме Б.Н. Юрьева, разработанной им еще в начале века. Два поршневых двигателя М-2 мощностью 120 л.с. каждый вращали четырехлопастный несущий винт. Лопасти смешанной конструкции имели сложную эллиптическую форму и отличались аэродинамической компоновкой, которая обуславливала высокие тяговые характеристики несущего винта. ЦАГИ 1-ЭА был оснащен автоматом перекоса конструкции Б.Н. Юрьева, обеспечивающим управление общим и циклическим шагом лопастей несущего винта. Первый полет ЦАГИ 1-ЭА совершил в августе 1930 года.

После успешных испытаний первого полноценного вертолета ЦАГИ 1-ЭА конструкторы ЦАГИ вернулись к разработке автожиров. 3 мая 1934 года была закончена постройка первого автожира А-7. Он представлял собой двухместный автожир с тянущим двухлопастным винтом, трехлопастным несущим ротором и неубирающимися шасси. В качестве силовой установки использовался двигатель М-22. Автожир А-7 3А имел крыло, которое состояло из центроплана и консолей. 20 сентября 1934 года аппарат совершил свой первый полет.

На фото Curtiss-Bleecker

14 сентября 1939 года И.И. Сикорский впервые оторвал от земли свой вертолет. Им стал VS-300 (S-46). Вертолет имел простой ферменный фюзеляж без обшивки. Первоначально на нем был установлен двигатель Lycoming мощностью 65 л.с. Вращение от него на трехлопастный несущий винт передавалось посредством клиновых ремней. Хвостовой однолопастный рулевой винт располагался на длинной коробчатой балке, склепанной из листовой стали. В дальнейшем с целью улучшения технических характеристик вертолета в его конструкцию были внесены некоторые изменения: двигатель Lycoming был заменен на Franklin мощностью 90 л.с., однолопастные рулевые винты – на двухлопастные. Однако полеты по-прежнему сопровождались большими вибрациями. 13 мая 1940 года Игорь Сикорский совершил первый полет на S-46 без привязи. Вертолет продержался в воздухе более пятнадцати минут. 6 мая 1941 года вертолет Сикорского установил мировой рекорд пребывания в воздухе – 1 ч 32 мин 49 с.

В 1942 году немецкий вертолет Flettner Fl-282 Kolibri взлетел с крейсера «Кельн», став первым вертолетом палубной авиации. Вертолет был оснащен двигателем Bramo-14A, установленным в середине фюзеляжа. Два двухлопастных винта были синхронизированы так, чтобы их лопасти оказались параллельными при угле поворота 45°. Угол установки винтов был 12° в сторону от фюзеляжа и 6° – вперед. Fl-282 Kolibri был выполнен по схеме с пересекающимися роторами: левый вращался против часовой стрелки, правый – по часовой стрелке. Такая схема обеспечивала хорошую управляемость и позволяла сделать конструкцию компактной, что было важно при базировании на палубе.

Подробнее http://www.aviastar.org/helicopters_rus … bri-r.html

В декабре 1942 года первый экземпляр маленького одноместного вертолета Bell-30 конструкции Артура Янга оторвался от земли (испытания проводились на привязи). С этого вертолета, собственно, и началась история фирмы Bell. В качестве силовой установки использовался двигатель Franklin мощностью 160 л.с., который вращал двухлопастный несущий винт диаметром 9,75 м. Главной особенностью вертолетов Янга, а следовательно, и всех вертолетов фирмы Bell вплоть до конца 60-х годов являлась конструктивная схема втулки двухлопастного несущего винта на кардане со стабилизирующим стержнем. Изменение общего и циклического шага обеспечивали осевые шарниры, с помощью которых к втулке крепились лопасти. Вертикальных шарниров не было. Доводка вертолета затянулась из-за необходимости снижения вибраций и совершенствования системы управления. В конце июня 1943 года Bell-30 совершил первый свободный полет. Всего было построено три вертолета этой модели.

В 1942 году "Фокке-Ахгелис" выпустила довольно необычный автожир Fa.225, представлявший собой планер DFS.230 без крыльев, с трехлопастным винтом от Fa.223 и колесным шасси. Он предназначался для посадки на ограниченные площадки в режиме авторотации и должен был буксироваться обычным тросом на скорости 185-250км/ч. Вес Fa.225 составил 2000кг, включая 1000кг груза. Автожир мог садиться на площадку в 15-20м. Испытания проводились в 1943 году. Hесмотря на хорошую посадочную дистанцию - 18м, этот гибрид автожира и планера так и не был принят из-за низкой скорости буксировки, да и управляемость спроектированного всего за семь недель Fa.225 оказалась ниже желаемого.

Весной 1943 года совершил первый полет WNF-342 Фридриха Доблхофа – первый в мире реактивный вертолет. На нем устанавливали обычный поршневой двигатель Walter Mikron, который, работая, как компрессор, подавал сжатый воздух, смешанный с топливом, к расположенным на концах лопастей камерам сгорания. Возникающая реактивная струя вращала несущий винт.

Kamov AK
1943

К сожалению, война вынудила прекратить производство автожиров. Постройка опытного экземпляра автожира АК с «прыжковым» взлетом была остановлена в 1943 году. К этому моменту его создатель Н.И.Камов располагал достаточными знаниями и опытом для конструирования несущей системы: лопастей несущего винта со стальным трубчатым лонжероном, втулки винта с шарнирным креплением лопастей, устройства автоматического демпфирования махового движения лопастей, системы управления тягой несущего винта и т.д. Автожир обладал необходимыми устойчивостью и управляемостью в полете. В его проектировании принимали участие М.Л.Миль и В.А.Кузнецов. По словам М.Л.Миля, от автожира АК до вертолета оставался один шаг, следовало только создать главный редуктор для передачи крутящего момента от двигателя к несущему винту.

Г.И.Кузнецов "ОКБ Н.И.Камова", 1999

Sikorsky R-5 / HO2S
1943

Параллельно с разработкой R-6 Сикорский работал над совершенно новым двухместным тандемным вертолетом VS-337 с диаметром несущего винта 14.63м и звездообразным двигателем Pratt & Whitney R-985-AN-5 мощностью 336кВт. Первый из них, обозначенный XR-5, поднялся в воздух 18 августа 1943г, последующее серийное производство 64 машин включало еще четыре вертолета XR-5, 26 YR-5A и 34 R-5A - последние с кронштейнами для носилок с каждого борта фюзеляжа использовались воздушной спасательной службой.

Созданный на основе машины R-5A, 21 вертолет R-5D имел шасси с носовым колесом, спасательную лебедку и внешние дополнительные топливные баки, в то же время пять машин YR-5A с двойной системой управления были переобозначены kak YR-5E. Четырехместный гражданский вертолет S-51 впервые взлетел 16 февраля 1946г. Авиакомпания Los Angeles Airways открыла первую вертолетную почтовую регулярную линию 1 октября 1947г. Всего было построено 379 вертолетов S-51. Компания Westland строила вертолеты S-51 в Великобритании по лицензии под обозначением Westland "Dragonfly".

Технические данные R-5A

Экипаж: 1, пассажиры: 1, силовая установка: 1 x Pratt & Whitney R-985-AN-5 мощностью 336кВт, диаметр несущих винтов: 14.6м, длина фюзеляжа: 12.4м, высота: 3.9м, взлетный вес: 2220кг, вес пустого: 1715кг, максимальная скорость: 145км/ч, крейсерская скорость: 130км/ч, скороподъемность: 4.4м/с, динамический потолок: 4300м, дальность полета: 370км