Rotor Teknolojisinin Doğuşu: II. Dünya Savaşında Helikopterin Gelişim Süreci (Bölüm 2- Son)

Yazı dizimizin ilk bölümünde, helikopter tasarımının öncülerinden Igor Sikorsky’nin çalışmalarını ele almıştık. Bu bölümde ise, diğer önemli tasarımcıların katkılarını incelemeye kaldığımız yerden devam ediyoruz.

Frank Nicholas Piasecki ve Tandem Rotor Tasarımı (PV-2, PV-3)

Amerika Birleşik Devletleri'nin ilk başarılı helikopterini yarattığı kabul edilse de, Sikorsky tek başına çalışmadı. 1940'lar boyunca diğer genç ve dahiyane helikopter tasarımcıları, dikey uçuş vizyonlarını gerçekleştirmek için çabaladı. Frank Nicholas Piasecki, Arthur Middleton Young, Stanley Hiller, Jr. ve Charles Kaman tanınmak için yarıştı ve sonunda başarılı helikopterler ortaya koydu.

11 Nisan 1943'te, Philadelphia yerlisi Piasecki, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ikinci başarılı prototip helikopteri uçurdu. 1919'da Philadelphia'da doğan, Polonyalı göçmen bir terzinin oğlu olan Piasecki, Pennsylvania Üniversitesi'nden havacılık ve makine mühendisliği dereceleri aldı. Mezuniyet sonrası hem Kellett Autogyro Şirketi'nde hem de Platt-LePage Uçak Şirketi'nde mühendis olarak çalıştı. Harold Venzie ile birlikte 1940'ta P-V Engineering Forum'u kurdu. Piasecki işe koyuldu ve özel ulaşımı devrim niteliğinde değiştireceğine inandığı küçük tek kişilik helikopteri PV-2'yi tasarladı. İlk prototipin çoğunu garajında inşa etti ve ilk uçuşunda çarptı. Dikkat çekici bir şekilde, Piasecki, geleneksel uçakları uçurmaya hak kazanmadan önce Amerika Birleşik Devletleri'nde helikopter uçurmak için pilot lisansı alan ilk kişiydi.

Kapaktaki fotoğrafta Piasecki PV-2, kapalı kokpiti ve bordo-gümüş boyasıyla Roxborough tesisi önünde havalanırken. Tesis derken daha çok hangar gibi.

Savaş dönemi kıtlıkları nedeniyle Piasecki, parçalarının çoğunu düşen uçaklardan ve otomobil hurda depolarından topladı, ancak ilk helikopterini rotor kanatlarının altına dikey olarak monte edilmiş güvenilir ve hafif dört silindirli, 90 beygir gücünde hava soğutmalı bir Franklin motorla donattı. Pilot ve yakıt dahil olmak üzere tamamen kumaş kaplı uçak, 1.000 poundun biraz üzerindeydi. Platt-LePage'de de çalışmış bir PV mühendisi olan Elliot Daland, rotor sistemine yenilikçi bir özellik ekledi. Daland, ana spar için çelik boru kullanarak ve ahşap kaburgaları kumaşla kaplayarak geleneksel kanat yapısını takip etse de, her kanadı dinamik olarak dengelemek ve ağırlık merkezini ayarlamak için içten ayarlanabilir ağırlıklar ekledi, böylece istenmeyen titreşimleri azalttı. Üç palli rotor sistemi 25 fit çapındaydı, ancak Daland ustaca iki kanadı katlanabilir şekilde tasarladı, böylece PV-2'nin uzunluğunu sadece 22 fite düşürdü. Depolama için kanatlar katlandığında helikopter yaklaşık 9 fit yüksekliğinde ve 8 fit genişliğindeydi, bu da uçağın bir garaja sığmasını veya bir otomobilin arkasına çekilmesini sağlıyordu. Pilot, yuvarlak, cam kaplı bir burun bölmesinde geleneksel bir koltuğa oturuyordu. Piasecki'nin ekibi geleneksel helikopter kontrollerini kurdu: bir siklik adım kontrol kolu, bir kolektif (kaldırma) kol ve tek dikey kuyruk rotorunu kontrol eden pedallar.

Küçük PV-2'nin çok yönlülüğüne dikkat çekmek için Piasecki ilginç bir numara yaptı. Virginia, Falls Church'teki özel bir evin garaj yolundan kalktı, kısa bir mesafe uçarak bir benzin istasyonuna indi ve benzin aldı. Üç galon benzin için bir "A" rasyon pulu harcadı. Şaşkın görevli benzini koydu, helikopterin ön camını temizledi ve Piasecki'nin yakındaki bir golf sahasına doğru havalanmasını izledi. İlk tişörtün yanına indi, golf sopalarını küçük bagaj bölmesinden aldı ve bir tur golf oynamaya başladı.

PV-2'yi uçurmak, Piasecki'nin askeri nakliye uçaklarına olan ilgisini yeniden canlandırdı ve çok daha büyük, üst üste binen tandem rotorlu bir helikopter tasarladı. Harry S. Truman başkanlığındaki bir Senato panelinin, helikopterin bariz askeri potansiyeline ilgisizliği nedeniyle azarladığı Donanma Bakanlığı, yeni bir makine arayışına girdi. Ocak 1944'te Donanma, Piasecki'ye bir sözleşme verdi ve o da PV-3'ün uçan bir prototipini inşa etmeye başladı. 7 Mart 1945'te Morton, Pennsylvania'da, dünyanın ilk başarılı tandem rotorlu helikopteri olan PV-3 (XHRP/HRP-X) Dog House ilk kez havalandı. XHRP, Deneysel Helikopter Taşımacılığı'nı; HRP-X ise bunun bir ABD Donanması helikopteri değil, bir şirket prototipi olduğunu belirtiyordu. Daha sonra uçan ve Rescuer olarak adlandırılan resmi Donanma prototipi, XHRP-1 tanımına giriyordu. Piasecki, gemiye "Dog House" lakabını taktı çünkü köpekler birçok durumda kobay olarak kullanılıyordu.

Aşağıdaki fotoğrafta kendi de helikopter pilotu olan Frank Nicholas Piasecki, 7 Mart 1945'te, ilk başarılı tandem rotorlu helikopterin prototipi olan PV-3'ün (XHRP-X) ilk uçuşunu Morton Grove Pensilvanya’da gerçekleştirdi. 

Yukarıdaki fotoğrafta HRP-1 uçarken görülüyor.

Bu helikopterdeki yenilikçi çift rotorlu tasarımı, kuyruk rotoruna olan ihtiyacı ortadan kaldırarak verimliliği ve kaldırma kapasitesini artırdı. Gövde şekli nedeniyle "Uçan Muz" olarak bilinen PV-3, askeri nakliye helikopterlerinin önünü açarak HRP-1 gibi üretim modellerine öncülük etti ve daha sonra Piasecki H-21 ve Boeing CH-47 Chinook'a ilham kaynağı oldu. 

Tandem koltuklu iki kişilik mürettebat tarafından uçurulan, sekiz yolcu koltuğuyla donatılmış ve 600 beygir gücünde bir Pratt & Whitney motorla güçlendirilmiş PV-3, o zamana kadar uçurulan en büyük helikopterdi. Piasecki mühendisleri, tek motoru hafif çelik kafesli bir gövdenin arka bölümüne monte etmişti ve bu motor, tahrik şaftları aracılığıyla orta kısımda bir dişli kutusunu besliyordu; dişli kutusu da sırayla her üç palli rotor sisteminin altına monte edilmiş redüksiyon dişli kutularını tahrik ediyordu. Platt-LePage'deki günlerinden edindiği dersleri kullanarak Piasecki, arka rotor göbeğini daha yüksek bir konuma monte etti, böylece ön kanatların aşağı akışının arka kanatlarla aerodinamik olarak etkileşime girmesini önledi. Başlangıçta, öndeki koltukta oturan pilotu bir Pleksiglas ön cam koruyordu, ancak hava çerçevesini hiçbir kaplama kaplamıyordu. Daha sonra, kumaş bir kaplamanın takılması, geminin ileri hava hızını büyük ölçüde artırdı. İlk prototip, otomotiv toleranslarına göre üretilen transmisyonun, bir helikopterin tahrik sisteminin katı taleplerini karşılayamaması nedeniyle neredeyse bir felaket yaşayacaktı. Bir test uçuşunda dişli kutuları aşırı ısındığında, Piasecki Donanma yetkililerinin bu sorunu öğrenmesini istemedi. Uçuş mühendisini buz ve gazoz alması için gönderdi ve bunları transmisyonu soğutmak için üzerine döktüler.

HRP-1'in kuyruğuna bağlı iki büyük dikey kanatçık da vardı. Bunlar, PV-3'ün ilk test uçuşlarında yer almamıştı, ancak rotorlu uçağın ileri uçuşta düz kalmasına yardımcı olmak için eklenmişti.

Haziran 1946'da ABD Donanması ve Sahil Güvenlik, arama-kurtarma ve hizmet nakliyesi görevleri için Piasecki'den 20 adet XHRP-1 helikopter siparişi verdi. Bu model, önceki helikopterlere kıyasla daha yüksek çok yönlülük ve kargo kapasitesi sunuyordu. Yolcu koltuklarının çıkarılmasıyla bir tonluk yük veya altı standart sedye taşınabiliyordu. Ayırt edici bükülmüş gövde tasarımı, ileride "Uçan Muz" lakabıyla anılacak PV-3 ve diğer Piasecki modellerine ilham verdi.

Üretimi tamamlanan HRP-1'lerin sonuncusu 1949'da teslim edildi. Bu helikopterlerden 12'si saldırı eğitimi amacıyla ABD Deniz Piyadeleri'ne, üçü ise "HRP-1G" konfigürasyonuyla arama-kurtarma görevleri için ABD Sahil Güvenlik'e verildi. Altı adet HRP-1, askeri hizmetten çekildikten sonra sivil havacılık envanterine geçti.

HRP-1'in ardından gelen HRP-2 (PD-17), pilot ve yardımcı pilot için yan yana oturma düzeni ve geliştirilmiş kokpit görüş alanını korurken, tamamen metal ve aerodinamik gövdesiyle önceki modele kıyasla yapısal bir evrim sundu. İlk uçuşunu 10 Kasım 1949'da gerçekleştiren HRP-2, 1950 yılında hizmete girdi ve Deniz Piyadeleri tarafından beş adet satın alındı.

1950'lerin başlarında HRP serisi helikopterler askeri envanterden çıkarıldı. Bazı modeller sivil kullanıma geçti, en az bir tanesi müze sergisi olarak günümüze ulaştı. PV-2 modeli ise Piasecki tarafından 1965'e kadar tören uçuşlarında kullanıldıktan sonra Chantilly, Virginia’daki Smithsonian Ulusal Hava ve Uzay Müzesi’ne bağışlandı ve halen sergilenmektedir.

Arthur Young ve Bell Model 30

Zengin Pennsylvania'lı bir ailenin çocuğu olarak doğan Arthur Young, 1927'de Princeton Üniversitesi'nden matematik derecesiyle mezun oldu. Ancak matematikten çok felsefeyle ilgilenen Young, zamanını meşgul edecek bir proje arayışındayken Anton Flettner'in helikopterlere olan ilgisini uyandıran bir kitap keşfetti. 1928'de Young, aile mülkünde bir atölye kurdu ve çeşitli helikopter modelleriyle deneyler yapmaya başladı. İlk helikopteri, hepsini bir oyuncak mağazasından aldığı lastik bantlardan, oyulmuş ahşap pervanelerden ve balsa ağacı şeritlerinden oluşuyordu. 6 fit çapındaki ilk model, çarpışmadan önce yaklaşık on saniye havalandı ve uçtu. 1920'lerin sonlarında ve 1930'ların başlarında Young, deneysel uçağına güç vermek için lastik bantlardan elektrik motorlarına kadar her şeyi kullanarak birkaç model tasarladı ve yeniden tasarladı. Sürekli başarısızlıklarla karşılaştı ve 20 beygir gücünde bir dıştan takma motorla güçlendirilmiş büyük bir modelin çarpışmasından sonra, Flettner'ın sabit rotor kanatları fikirlerini bir kenara bırakarak kendi aerodinamik hesaplamalarını sürdürdü.

Kendi konseptlerini takip ederek Young, yarı-rijit bir rotor sistemi icat etti. Ana rotor kanatları, bir tahterevalli gibi yukarı ve aşağı hareket edecek şekilde göbeğe bağlıydı. Tahterevalli rotor sistemine yeni bir şey ekledi: bir dengeleyici çubuk. Çubuğun her iki ucunda ağırlıklar vardı ve adım kontrol bağlantıları aracılığıyla doğrudan rotor kanatlarına bağlıydı. Young, rotorun adım veya yuvarlanmada bozulduğunda, çubuğun jiroskopik ataletinin, siklik adım kontrol girişleriyle rotor bozulmalarını etkili bir şekilde sönümleyerek rotor sistemini stabilize ettiğini keşfetti. Modellerinde pratik olmayan Young, çubuğu uçuş sırasında uzaktan kontrol edilebilen bir volan düzeniyle değiştirdi.

Tam boyutlu bir helikopter inşa etmeye kararlı olan Young, konseptleriyle uçak üreticilerinin ilgisini çekmeye çalıştı. Deneylerinin sözlü olarak havacılık girişimcisi Lawrence "Larry" D. Bell'e ulaşana kadar kimse ilgilenmedi. Çocukluğundan beri uçaklara hayran olan Bell, uçak endüstrisinde Glen Martin'in Martin Aircraft şirketinde çalışarak kariyerine başlamıştı. Ardından Consolidated Aircraft'a tasarım mühendisi olarak geçti ve Buffalo, New York'taki fabrikada genel müdür oldu. Consolidated Aircraft'tan ayrıldı ve 1930'ların sonlarında kendi şirketi olan Bell Aircraft'ı kurdu. Hükümetin "Zafer kredileri" ve İkinci Dünya Savaşı sırasındaki kazançlı sözleşmeler, Bell Aircraft'ın başarısını garantiledi. Şirket, Amerika Birleşik Devletleri için P-39 Aircobra ve P-63 King Cobra'yı, Özgür Fransız, İngiliz ve Sovyet hava kuvvetleri için P-400'ü üretti. Savaşın sonlarında Bell Aircraft, Marietta, Georgia yakınlarında inşa edilen yeni bir fabrikada sözleşmeli olarak B-29'lar da üretti.

Young'ın ahır atölyesinde uzaktan kumandalı helikopter modelini başarılı bir şekilde uçurup çıkarmasıyla ilgili raporların ardından, Bell, Young'ı modelini Bell fabrikasında sergilemeye davet etti. Almanya gezisi sırasında Bell, Fa-61'in birkaç uçuşuna tanık olmuştu ve helikopter fikri onu etkilemişti. 3 Eylül 1941'de Young, uzaktan kumandalı helikopter modelini kalabalık fabrikanın etrafında manevra ettirdi ve ardından deneyleri hakkında bir film gösterdi. Gösterinin ardından Bell ve Young, iki tam boyutlu helikopter inşa etmek üzere anlaştılar; Bell finansman sağlayacak, Young ise tasarımı yapacaktı.

24 Kasım 1941'de Young ve asistanı Bartram "Bart" Kelley, Bell ile mucit arasındaki sözleşmede belirtilen iki prototipin ilk yapımını denetlemek üzere Buffalo fabrikasına geldi. Ancak Pearl Harbor'a Japon saldırısı ve birkaç yanlış anlama, başlangıç araştırmalarını yavaşlattı. Savaş dönemi üretimi Bell'in ilgisini tekeline almıştı ve helikopter motoru arızalandığında ne olacağı konusundaki endişesi, Young'ın projesinin finansmanını durdurmaya yol açtı. Bell'in endişelerini gidermek için Young, modeline pişmemiş bir yumurta koydu ve onu fabrika tavanına kadar uçurdu. Ardından helikopterin gücünü kesti ve yumurtayı kırmadan zemine sorunsuz bir otomatik iniş tamamladı. İkna olan Bell, devam etmeyi kabul etti. İki adam arasında öyle bir güven oluştu ki Young, patentlerini Bell Aircraft'a devretti. 10 Kasım 1941'de Young, dengeleyici çubuklu rotor sistemi için bir patent başvurusu yaptı; ABD Patent Ofisi'nden son patent onayı 11 Eylül 1945'te verildi.

Young, helikopteriyle ilerlemenin tek yolunun Buffalo'daki karmaşık uçak üretim tesisinden tamamen ayrılmak olduğuna karar verdi. New Jersey, Gardenville'de boş bir otomobil bayiliği buldu ve Bell'i, tarihe Bell Ship 1(Bell Gemi 1) olarak geçen Bell Model 30 helikopterini inşa etmek için otuz iki mühendis, makinist, sac metal işçisi ve tamirciden oluşan bir ekip sağlamaya ikna etti. Young ayrıca Bell'i, ilk prototipi geliştirirken şirket yönetiminden bağımsız olmasına izin vermeye de ikna etti. Haziran 1942'de Young ve ekibi yeni tesise taşındı ve helikopter üzerinde çalışmaya başladı. Gemi 1'i inşa etmek için Young'ın tanıtım modelini altı kat genişlettiler ve bu yaklaşık altı ay sürdü. Gemi 1'in yapımında çeşitli inşaat malzemeleri kullanıldı. Kontrplak kirişler ve çelik borular iskelet gövdenin çoğunu, perçinli magnezyum ise kuyruk konisini oluşturdu. Young, rotor kanatlarını çam ve balsa ağaçlarından oluşan bir laminattan, her kanadın ön kenarı boyunca uzanan bir çelik çubukla güçlendirerek inşa etti. Açık kokpiti kısmen bir kaporta koruyordu, diğer her şey açıktaydı. Dikey olarak monte edilmiş 165 beygir gücünde bir Franklin motor, dişli bir transmisyon ve tahrik şaftları aracılığıyla hem 32 fit çapındaki ana rotoru hem de tork önleyici kuyruk rotorunu tahrik ediyordu. Gardenville fabrikası, Bell fabrikasında kimsenin sıfırdan bir transmisyon tasarlamayı ve inşa etmeyi bilmemesi nedeniyle Young'ın model transmisyonunu aynen kopyaladı. Young ayrıca Gemi  1'e benzersiz bir kontrol sistemi taktı; dümen pedalları yoktu, tüm kontrol fonksiyonları ellerle yapılıyordu.

Diğer mucitler gibi Young da hem mekanik hem de insani ilerleme engelleriyle karşılaştı. Gemi  1 başlangıçta, boru şeklinde bir gövdeye kaynaklanmış dört adet 12 fitlik örümcek bacağından oluşan bir iniş takımına oturuyordu. Yaklaşık 4 fit yerden yüksekte şok emicileri olan bacaklar, hover testleri sırasında helikopterin yanlışlıkla devrilmesini önlemek için tasarlanmıştı. Bacakların uzunluğu nedeniyle Gemi 1 garaj kapısından sığmıyordu ve helikopter her test için dışarı çıkarıldığında mekanikçilerin iniş takımını söküp yeniden takması gerekiyordu.

18 Aralık 1942'de Young'ın ekibi, ilk test uçuşu için gemiyi garajdan çıkardı, ancak kış havası helikopterin uçuşunu erteledi: motor çalışamayacak kadar soğuk hale gelmişti, ancak daha güçlü bir akü motoru çalıştırdı ve 29 Aralık'ta helikopter ilk bağlı hover uçuşunu gerçekleştirdi. Bell'in belirlenmiş bir test pilotu yoktu, bu yüzden Young pilot koltuğuna oturdu ve ilk test uçuşunu kendisi yaptı. O zamana kadar sadece uzaktan kumandalı modellerini uçurmuştu.

Aşağıdaki fotoğrafta Model 30 Gemi 1, test uçuşuna hazırlanıyor. Haziran 1943'te Gemi 1, ABD'de güvenli bir şekilde uçmayı başaran üçüncü helikopter oldu (Fotoğraf Niagara Havacılık Müzesi).

Yukarıdaki Fotoğrafta Floyd Carlson, Mayıs 1944'te New York, Buffalo'daki 65. Alay Cephaneliği'nde düzenlenen bir gösteri sırasında Bell'in Model 30, Gemi 2'sini kullanıyor (Fotoğraf Niagara Havacılık ve Uzay Müzesi)

Ocak 1943'ün sonlarında, gereksiz bir kaza Gemi 1'e ciddi hasar verdi. Bell Aircraft'ın baş pilotu (ve daha sonra baş mühendisi) Robert Stanley, Gardenville'e geldi ve helikopteri uçurmayı talep etti. Kimse şirketin baş pilotuna karşı çıkmaya cesaret edemedi, bu yüzden pilot koltuğuna oturdu ve motoru çalıştırdı. Stanley, birçok uçak pilotu gibi helikopterleri küçümsüyor ve emniyet kemerini takmayı ihmal ediyordu. Stanley Gemi 1'i yerden kaldırdığında, kolektif kontrolü benzediği pompa kolu gibi hızla çalıştırdı. Helikopter şiddetle tepki verdi ve o, koltuktan fırlayarak dönen rotora çarptı. Neyse ki Stanley için çelik dengeleyici çubuk onu ıskaladı, ancak ahşap kanatlar ona çarparak kolunu kırdı. Darbe onu birkaç fit fırlattı ve bir yığın halinde yere düştü. Pilotsuz helikopterin sonraki kazasında, hem rotor kanatları hem de kuyruk bomu o kadar kötü hasar gördü ki değiştirilmeleri gerekti, bu da test programını birkaç hafta geciktirdi. Düşüncesizliğinden dolayı utanan Stanley, Bell'i arayarak helikopter projesini geciktirdiğini bildirdi.

Bell, Floyd Carlson'u belirlenmiş Model 30 test pilotu olarak ve projeyi koordine etmeye yardımcı olmak üzere New Jersey'ye gönderdi. Bell ekibi Gemi 1'i yeniden inşa etti ve geminin bazı özelliklerini gidermek için bir dizi bağlı uçuşa başladı. 26 Haziran 1943'te helikopter nihayet ilk bağsız uçuşunu gerçekleştirdi.

Uçuş testleri ilerledikçe, Young'ın mühendisleri ve pilotları bir dizi öngörülemeyen sorun keşfetti. Saatte 30 milin üzerindeki hava hızları, helikopteri neredeyse kontrol edilemez hale getiren aşırı titreşimlere neden oluyordu. Mühendisler, titreşimlerin zayıf rotor kanatlarından kaynaklandığını keşfettiler ve bir sertleştirici boyunduruk titreşimleri ortadan kaldırdı. Transmisyon dişlilerindeki aşırı aşınma da uçuş testlerini geciktirdi. Her bir veya iki saatlik uçuş süresi, aşınmanın nerede meydana geldiğini belirlemek için transmisyon ve rotorların tamamen sökülmesini gerektiriyordu. Mühendislik ekibi birbiri ardına sorunları aştıkça, Gemi 1 ileri uçuşta saatte 70 mili aştı.

Test pilotları Gemi 1'i uçuş testinden geçirirken, mekanikçiler ve makinistler, selefinden radikal bir şekilde farklı olan Gemi 2'yi inşa etti. Bell'in istekleri doğrultusunda Gemi 2'nin yan yana iki koltuğu vardı, böylece Bell helikopterinde yolculuk edebilecekti. Ship 2'nin kapalı bir kokpiti vardı, oysa Gemi  1 açık kokpit tasarımıydı ve sadece küçük bir ön camı vardı. Gemi 1'in tahrik sisteminde debriyaj bulunmuyordu, bu da motor çalıştırıldığında birinin rotoru elle döndürmesini gerektiriyordu. Gemi  2, motor çalıştırmayı kolaylaştırmak için güç aktarım hattında bir debriyaj içeriyordu. Gemi  1'in kontrolleri, önceki veya mevcut herhangi bir helikopter kontrol sisteminden radikal bir şekilde farklıydı. Young'ın ilk düzenlemesi, pilotun sağ eliyle çalıştırılan siklik kontrolü ve gazı ile sol eliyle çalıştırılan "pompa kolu" kombine kolektif ve tork önleyici kontrolü birleştiriyordu. Pilotun ayaklarıyla çalıştırılan herhangi bir kontrol yoktu. Floyd Carlson, tork önleyici rotoru kontrol etmek için ayak pedallarında ısrar ettiğinden, Gemi 2 ve sonraki Bell helikopterleri geleneksel pilot kontrolleriyle donatıldı.

Neyse ki Gemi 2 hızla ortaya çıktı, çünkü Eylül 1943'teki bir kaza Gemi 1'i neredeyse tamamen yok etti. Carlson, Gemi 1'in ilk otomatik inişlerini gerçekleştirmek için Gemi 1'i Gardenville Havaalanı'na uçurdu. İlk ikisini sorunsuz yaptı, ancak oldukça yüksek bir ileri hızla. Üçüncü denemesinde Carlson, ileri hızı hızla azaltmak için helikopteri keskin bir şekilde savurdu, yere ulaşmadan hemen önce helikopteri burun yukarı konumuna getirdi. Helikopterin kuyruk bomu üzerinde oldukça geriye monte edilmiş kuyruk tekerleği, ana tekerleklerden önce aniden yere temas etti ve kuyruk bomunu ana rotora doğru eğdi. Gemi 1 daha sonra yan yattı ve helikopter pilotu argosunda "kendi kendini parçaladı". Neyse ki Carlson yara almadan kurtuldu. Enkazı inceledikten sonra, ekip üyeleri Gemi 1'in yeniden inşa edilebileceğine karar verdi. Ancak bir süre sonra yapılacak tüm testlerin Gemi 2 ile tamamlanması gerekiyordu. Gecikmeler, Larry Bell'in bir helikopterdeki ilk uçuşunu 1943 sonu veya 1944 başına erteledi.

Gardenville ekibi Gemi 2'yi hızla tamamladı ve test programına devam etti. Bell, Ulusal Havacılık Danışma Komitesi (NACA), NASA'nın öncüsü olan üst düzey araştırmacılar da dahil olmak üzere bir dizi üst düzey askeri ve hükümet yetkilisini helikopteri görmeye davet etti.

Bell Aircraft, helikopter programını gizlilik içinde yürütmeye çalışsa da, hem Buffalo, New York hem de Gardenville, New Jersey tesislerindeki tüm faaliyetler, tuhaf uçan makineye olan halkın merakını artırdı. Sonunda Bell, helikopter programını kamuoyuna duyurmaya karar verdi ve yerel gazete muhabirlerini bir gösteri uçuşuna tanık olmaya davet etti. Mayıs 1944'te Carlson, Buffalo, New York'taki 65. Alay Cephaneliğindeki Sivil Hava Devriyesi toplantısında Gemi 2'yi kapalı alanda uçurdu. Carlson'ın gösterisi, Amerika Birleşik Devletleri'nde herhangi bir uçak tipinin ilk kapalı alan uçuşuydu. Yüzüne parlayan spot ışıkları ve rotorun aşağı akışıyla yerden kalkan tozla neredeyse gözleri kamaşsa da, Carlson cephaneliğin içinde birkaç manevrayı başarıyla tamamladı. Gösterinin en önemli anı, Carlson'ın helikopteri bir tekerleği Arthur Young'ın uzanmış elinde olacak şekilde havada asılı tutmasıydı.

4 Temmuz 1944'te, kazadan sonra modifiye edilmiş ve yeniden inşa edilmiş orijinal Model 30, Buffalo Civic Stadyumu'nda bir savunma işçileri mitinginde 4.000'den fazla seyircinin önünde performans sergiledi. Bell'in helikopteri kamuoyuna açıklandıktan sonra, uçak çeşitli kurtarma ve yardım görevleri gerçekleştirdi. 5 Ocak 1945'te, Bell Aircraft test pilotu Jack Woolams, ilk ABD jet avcı uçağı olan Bell P-59'un erken bir modelinden paraşütle atladı. Omzunu yaraladı, ancak bir milden fazla kar yığınları arasında ilerledikten sonra Lockport, New York yakınlarındaki bir çiftlik evine ulaştı. Kar yığınları bölgeye giden tüm yolları kapattığı için Carlson, Dr. Thomas C. Marriott'u Gemi 2'ye aldı ve yaklaşık beş dakika içinde onu izole edilmiş çiftlik evine indirdi. Doktor hemen Woolams'ın yaralarını ve donmuş ayaklarını tedavi ederek amputasyondan kurtardı. 14 Mart 1945 gecesi, Carlson, yine Gemi 2'de, Erie Gölü'nde yirmi bir saattir bir buz kütlesinde mahsur kalmış iki balıkçıyı kurtardı. Sahil Güvenlik yardım istediğinde, Carlson bazı doğaçlama testler yaptı. Birinin havada asılı duran bir helikoptere güvenli bir şekilde tırmanabileceğinden emin olması gerekiyordu. Bell'de kimse, birisi helikopteri yakaladığında ne olacağından emin değildi. Ekip Şefi Harry Finagan'ın yardımıyla Carlson, biri tırmanırken havada asılı duran helikopteri kontrol edebileceğinden emin oldu. Carlson göle yaklaşık 5 mil uçtu ve balıkçıları teker teker kurtardı. Kurtarılan adamlar, Carlson'ın yakaladıkları büyük balık zincirini yanlarında getirmelerine izin vermediğinde sinirlendiler.

1945 yılında Gardenville ekibi, helikopter endüstrisini yıllarca etkileyecek bir karar verdi. O zaman fark ettiklerinden çok daha önemli bir karar. Bell ile Young arasındaki anlaşma, Bell Aircraft'ın sadece iki helikopter için ödeme yapmasını öngörmesine rağmen, üçüncü bir Model 30 inşa etmeye karar verdiler. Ekip, önceki helikopterlerden o kadar çok teknoloji geliştirmiş ve o kadar çok veri toplamıştı ki, Gemi 1 ve Gemi 2'den öğrenilen tüm dersleri birleştirerek üçüncü bir helikopter inşa etmeyi kendilerine borç bildiler. Önceki helikopterlere iki sinema kamerası takarak, ekip defalarca incelenebilecek önemli miktarda performans verisi kaydetmişti. Ekibin bu kararı sonucunda, Ocak 1945'te Model 30, Gemi 3 üzerinde sessizce çalışmaya başlandı ve bu, Gemi 2'nin Gemi 1'den farklı olduğu kadar Gemi 2'den farklıydı.

Mühendisler, iki kişilik kapalı kokpit tasarımını korudu. Üçüncü bir helikopter için finansmanları olmadığından, Gardenville ekibi Gemi 3'ü inşa etmek için diğer projelerden malzeme topladı. 20 Nisan 1945'te, yeni tasarlanan helikopter ilk kez havalandı. Bell yönetimi Gemi 3'ün başarısını öğrendiğinde, şirketin pazarlayacağı ilk helikopteri tasarlamakla görevlendirilen Bell mühendislik departmanına ek veri sağlamak üzere yeni helikopteri bir uçan test yatağı olarak onayladı. Model 30, Gemi 3, Model 47 olarak yeniden adlandırıldı ve üretim Haziran 1945'te Niagara Şelaleleri yakınlarındaki Bell'in Wheatfield tesisine taşındı.

Gemi 3'ün geliştirilmiş performansı hem Bell'in test pilotlarını hem de yolcularını büyük ölçüde etkiledi. Helikopterin üstün otomatik iniş yetenekleri, motorsuz inişleri neredeyse rutin hale getirdi ve Bell pilotları kısa sürede bunları tüm yolculara gösterdi. Gemi 3 hızla, sadece gelişmiş bir test yatağı değil, aynı zamanda ticari olarak pazarlanabilecek bir helikopter olduğunu kanıtladı. Yapılandırmada sadece birkaç nispeten küçük değişiklikle, Gemi 3 ilk başarılı ticari helikopter oldu. Gemi 3, Bell'in planlarına mükemmel bir şekilde uyuyordu. Eylül 1943'te Bell, Bell Aircraft yönetim kuruluna şirketin başarılı bir şekilde uçan bir prototip helikopteri olduğunu ve şirketin savaş sonrası helikopter pazarına girmeyi planladığını resmen bildirdi.

Stanley Hiller, Jr. ve Koaksiyel Rotor Tasarımı (XH-44)

Başka bir genç, bağımsız tasarımcı olan Stanley Hiller, Jr., on altı yaşında benzinli model arabalar üreterek ilk işini kurdu. Amerika Birleşik Devletleri İkinci Dünya Savaşı'na girdiğinde, Hiller fabrikasını C-47 kargo uçakları için pencere çerçeveleri üretmeye dönüştürdü. Bu kazançlı girişim, babasının yardımıyla, helikopter projesi için ilk fonları sağladı. Hiller'ın kendisi de tanınmış bir havacılık öncüsü olan babası, genç adamı teşvik etti ve ona uçmayı öğretti. 1937'de Hiller, Fa-61'in uçuş filmlerini gördü ve kendi helikopterini inşa etmeye karar verdi. 1942'de, hala bir gençken, Hiller Uçak Şirketi'ni kurdu ve ilk helikopterini inşa etmek ve tasarlamak için küçük bir mühendis grubunu topladı.

Aşağıdaki fotoğrafta Bir H-13 (Model 47'nin askeri adı) Bell'in Fort Worth, Teksas'taki tesisinde test ediliyor. (Fotoğraf Bettmann/Corbis)

Yukarıdaki fotoğrafta Focke-Achgelis Fa 61'in (aynı zamanda Focke-Wulf Fw 61 olarak da bilinir.Sadece test amaçlı tasarlanıp üretilen Focke-Wulf Fw 61, pratik olarak kullanılabilen dünyanın ilk helikopteri olarak kabul ediliyor. EADS fotoğrafı.

Hiller, bir koaksiyel rotor sistemi üzerinde karar kıldı. Fransız Louis Breguet ve Rene Dorand, 1935'te Breguet-Dorand giroplanlarında bu konsepti kanıtlamıştı ve karmaşık olmasına rağmen, Hiller bunun helikopteri için en iyi sistem olduğuna inanıyordu. Hiller ayrıca Fa-61'deki dış payandaların çok fazla ağırlık eklediğini ve Sikorsky'nin tasarımıyla rekabet edemeyeceğini düşünüyordu. Ayrıca, sivil yolcu kullanımı için uyarlanabilir bir helikopter inşa etmek istiyordu ve kuyruk rotoru tehlikeliydi. Aralık 1942'de firması, 13 fit 4 inç uzunluğunda, çelik çerçeveli, kumaş kaplı bir gövde inşa etmeye başladı.

Diğer mucitlerde olduğu gibi, savaş dönemi kıtlıkları Hiller'ın ilerlemesini geciktirdi. Adamları her türlü kaynaktan parça topladı ve bulamadıklarını üretti. Hiller, açık piyasadan güvenilir bir güç kaynağı satın alamadı, bu yüzden 18 yaşındaki genç, Savaş Üretim Kurulu'nun baş uçak danışmanı Grover Loening'i, 65 beygir gücüne düşürülmüş 90 beygir gücünde bir Franklin motor sağlamaya ikna etti. Hiller daha sonra motoru 125 beygir gücünde bir Lycoming motoruna yükseltti. İşçiler Franklin motorunu 1943'te kurdu ve yer testlerine başladı. Motoru küçük atölyelerinde ilk çalıştırdıklarında, motor patlaması ve rotor rüzgarı tüm çatı pencerelerini uçurdu. Temizlikten sonra, birkaç gün sonra uçuş testleri başladı.

Aşağıdaki fotoğrafta Hiller XH-44 test uçuşu yaparken görülüyor. Fotoğrafın siyah beyaz olması nedeniyle helikopterin boyası beyazmış gibi algılanabilir. Oysa orijinal tasarımda helikopter, oldukça dikkat çekici bir sarı renkle boyanmıştı.

Yukarıdaki fotoğrafta 1947’de Charles H. Kaman, Kaman K-125 NX60377 ile uçarken görülüyor (Kaman arşivi)

Çoğu diğer helikopter tasarımcısı gibi, Hiller de ilk uçuşlar için XH-44'ü yere bağladı: "X" deneysel, "H" Hiller ve "44" uçtuğu yıl için. Rotorlu bir uçak kullanma deneyimi yoktu ve güvenlik konusunda endişeliydi, ancak aldığı önlemler kazaları engellemedi. Aile garaj yolundan yapılan ilk uçuşta, bağlama halatları yanlış ayarlanmış ve 1.244 poundluk helikopter devrilerek el yapımı makineye hafifçe zarar vermişti. Hiller sonraki uçuş testlerini California Üniversitesi Berkeley'deki futbol stadyumuna taşıdı. 4 Temmuz 1944'te Hiller, parlak sarı makineyi ilk kez bağsız olarak uçurdu. 30 Ağustos'ta helikopterini San Francisco'da halka açık bir gösteride uçurdu. Hiller'ın başarısı, Liberty gemilerinin zengin inşaatçısı Henry Kaiser'i o kadar etkiledi ki, Kaiser, Hiller'ın rotor sistemini yeniden tasarlaması için yeterli finansman sağladı.

Hiller, Amerika Birleşik Devletleri'nde sadece ilk başarılı koaksiyel rotorlu helikopteri değil, aynı zamanda ilk başarılı tamamen metal rijit rotor kanatlarını da tanıttı. Yirmi beş fit çapındaki metal kanatlar, aerodinamik gerilimler altında aşırı konikleşmeyecek, uçuş sırasında birbirlerine çarpma tehlikesini en aza indirecek ve böylece ahşap kanatlardan daha güvenli hale gelecekti. Kontrol sistemi, bir siklik kontrol kolu, bir kolektif kol ve yön pedallarından oluşuyordu. Tek rotorlu bir helikopterdeki tork önleyici kuyruk rotorunu içeren yaw kontrolünden farklı olarak, XH-44 pedalları yön kontrolü için dönüşümlü olarak zıt dönen ana rotor kanatlarını tüy haline getiriyordu. Hiller, rotor sistemini, kanatların uçuşta "tahterevalli" yapmasına izin verecek şekilde biraz değiştirdi, tıpkı Young'ın Bell Helikopter ile tanıttığı tasarıma benzer şekilde.

Hiller, başka bir geliştirilmiş koaksiyel helikopter tasarladı ancak başarılı olamadı. Ancak şirketi, İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra tek rotorlu helikopterler için yenilikçi bir kontrol sistemiyle ün kazandı. Havacılık endüstrisi tahmincilerinin aksine, binlerce pilot ordudan ayrılıp kişisel ulaşım uçaklarında bir patlama yaratmadı. 1945'in sonlarında, Hiller odağını ticari ve askeri helikopterlere kaydırdı. Çığır açan buluşu, Rotormatic ana rotor tasarımıyla geldi. Hiller, siklik adım kontrollerini ana rotor kanatlarına 90 derece açıyla yerleştirilmiş küçük yardımcı kanatçıklar setine bağladı. Bu yardımcı palet kanatları, özellikle hoverda olmak üzere helikopterin stabilizasyonunu artırarak adım ve yuvarlanma sapmalarını sönümledi.

Charles Kaman ve Synchropter

Aralık 1945'te, 2.000 dolarlık bir yatırımla Charles Kaman, Kaman Uçak Şirketi'ni kurdu ve yan yana iç içe geçen iki rotor kanadına sahip bir synchropter üzerinde tasarım çalışmalarına başladı. Kaman, Flettner'ın tasarım prensiplerini takip etti ancak servo-flap kontrollü rotor kanatlarının icadıyla konsepti geliştirdi. Kaman, şirketini savaş sonrası büyüyen helikopter pazarına girmek için organize etti ve yaratıcı dehasıyla rotorlu uçaklarıyla birçok ilke imza attı ve birçok rekor kırdı.

Sonuç

Fa-61 ve VS-300, bugün doğal kabul ettiğimiz manevraları gerçekleştirmeleri anlamında ilk pratik helikopterlerdi. Dikey kalkış ve iniş, havada asılı kalma ve ileri, geri ve yana doğru uçuş, faydalı yükleri taşıyabilen üretim helikopterlerin önünü açtı ve böylece sayısız askeri görev ve sivil işi yerine getirdi. Kaldırma kapasitesi, dayanıklılık ve hava hızı açısından sınırlı olsalar da muharebe hizmetinde yer alan birkaç helikopter, özellikle hayat kurtarma ve keşif görevlerinde yeni makinelerin çok yönlülüğünü kanıtladı. Sikorsky Aircraft Genel Müdürü Lee S. Johnson, VS-300'ün ilk uçuşundan yirmi yıl sonra katkısını şöyle özetledi: "Igor Sikorsky VS-300'ü uçurmadan önce, bir helikopter endüstrisi yoktu; o uçurduktan sonra ise oldu". Bu öncü çalışmalar, İkinci Dünya Savaşı sonrası modern havacılığın temellerini atmış ve helikopterlerin günümüzdeki vazgeçilmez yerini almasını sağlamıştır.

Helikopterler üzerine yapılan her çalışma, derinlemesine bir incelemeyi ve kapsamlı bir anlatımı fazlasıyla hak ediyor. Ancak dijital mecralarda ya anlatımı daraltmak zorunda kalıyor ya da uzun soluklu yazı dizileri arasında sıkışıp kalıyorum. Bu ikilem, bazen yazım sürecimin en sancılı çıkmazlarından biri haline geliyor. Burada bölüm ikinin ve yazı dizimizin sonuna geldik. Yeni bir yazı yeni bir konuda görüşmek ümidiyle.

İlk bölümü henüz okumayanlardansanız ilgili linki aşağıya bırakıyorum.

Rotor Teknolojisinin Doğuşu: II. Dünya Savaşında Helikopterin Gelişim Süreci (Bölüm 1)

https://strasam.org/savunma/havacilik-ve-uzay-sanayii/rotor-teknolojisinin-dogusu-ii-dunya-savasinda-helikopterin-gelisim-sureci-bolum-1-3835

Kaynakça

https://www.lockheedmartin.com/en-us/news/features/2023/sikorsky-celebrates-100-years-of-innovation.html

https://www.thisdayinaviation.com/18-august-1943/s48-2/

https://forum.il2sturmovik.com/topic/76590-sikorsky-xr-4/

https://www.aviastar.org/helicopters_eng/piasecki_pv-2.php

https://www.airvectors.net/avpiaski.html

https://www.historynet.com/the-gardenville-project/

https://www.defensemedianetwork.com/stories/nazi-helicopters-henrich-fockes-fa-61/

https://www.aviastar.org/helicopters_eng/hiller_xh-44.php

https://www.heli-archive.ch/en/helicopters/in-depth-articles/kaman-k-1200-k-max

McGowen, Stanley. Helicopters: An Illustrated History of Their Impact. 2005