Апрель и май 1941 г. ознаменовались рядом больших достижений VS-300. 15 апреля был установлен американский рекорд продолжительности пребывания в воздухе - 1 ч 5 мин 14,5 с, а 17 апреля поставленный на поплавки VS-300 совершил взлет с воды и приземлился на сушу. Это был первый в мире полет вертолета-амфибии. 6 мая VS-300 установил мировой рекорд продолжительности пребывания в воздухе для вертолетов - 1 ч 32 мин 49 с. Этим на 15 мин был превышен рекорд, принадлежавший FW-61 с 1937 г. Одновинтовая схема начала завоевывать себе место под солнцем.
Хотя VS-300 показывал неплохие результаты, уже к началу 1941 г. стала очевидной неэффективность системы продольно-поперечного управления посредством рулевых винтов, особенно при полетах с поступательной скоростью. Кроме того, при такой схеме осложнялось обеспечение динамической прочности. На новый вертолет XR-4 решили поставить автомат перекоса. Но прежде его надо было отработать на экспериментальном VS-300. К этому времени целесообразность использования автомата перекоса была уже признана во всем мире, накоплен опыт его разработки, создана теория эквивалентного несущего винта, позволяющая правильно выбрать кинематику.
На отработку на земле автомата перекоса ушла вся весна 1941 г., и только 27 июня было решено начать его летные испытания. Учитывая сложности перехода на новую систему, приняли компромиссное решение. Автомат перекоса был установлен только для поперечного управления. Продольное же осуществлялось по-прежнему горизонтальным хвостовым рулевым винтом, установленным на вертикальном ферменном пилоне перед вертикальным рулевым винтом.
В августе 1941 г. начались испытания вертолета в новой конфигурации. После первых часов летных испытаний стало ясно, что новая «полупродольная» схема открывает верный путь к созданию эффективного и надежного управления. Установка вместо двух горизонтальных рулевых винтов одного улучшила вибрационные характеристики, существенно уменьшила подверженность внешним возмущениям. Однако горизонтальный рулевой винт по-прежнему оставался в зоне влияния несущего, поэтому в октябре его пилон был отодвинут еще дальше назад, непосредственно к вертикальному рулевому винту. Работа же вертикального рулевого винта была признана идеальной. Он достаточно эффективно выполнял функции, аналогичные самолетному килю и рулю направления.
После балансировки несущего винта с целью снижения вибраций вертолет в новой конфигурации достиг скорости 80 км/ч. Теперь в испытаниях большое внимание уделялось исследованию эффективности покрытия тканевой обшивкой некоторых частей конструкции. При этом был сделан вывод о желательности придания фюзеляжу обтекаемых форм. Так, VS-300 «одели поприличнее», чтобы, как говорили шутники, «скрыть его худобу».
Большой вынос вертикальных шарниров в какой-то мере предохранял вертолет от земного и воздушного резонансов. Это было отмечено при испытаниях, проводившихся без изменения циклического шага. Установка же управления циклическим шагом осложнила проблемы динамической прочности. Возросла опасность земного и воздушного резонансов. Так, 2 октября 1941 г. после совершения ряда успешных испытательных полетов С. Глухарев, приземлив вертолет, подруливал к ангару. В этот момент и начался земной резонанс - страшное бедствие первых вертолетов. Однако пилот не растерялся, быстро поднял машину в воздух, выключил двигатели и упал с высоты трех метров. Этим он спас вертолет, правда, сломав хвостовую балку.
В конце ноября 1941 г. Сикорский решил снять с VS-300 хвостовой горизонтальный рулевой винт, а продольное управление также осуществлять изменением циклического шага. Теперь новый вертолет XR-4 отрабатывался с полным управлением циклическим шагом.
8 декабря 1941 г., на следующий день после Перл-Харбора, был совершен первый полет VS-300 в новой и теперь уже окончательной конфигурации. На этот раз машину пилотировал Моррис: Сикорский напутствовал его: «Старайся, Лес, делать все спокойно, не торопясь. У тебя куча времени. И самое главное, если вдруг почувствуешь что-то неладно, шаг-газ вниз и садись. Ты можешь совершить грубую посадку, даже небольшую поломку, но это все-таки лучше, чем если машина выйдет из-под контроля на высоте». Полеты продемонстрировали хорошую управляемость, правда, тенденция к земному и воздушному резонансу оставалась. Воздушный резонанс возникал из-за недостаточной жесткости конструкции фюзеляжа, допускавшей колебания несущего винта в плоскости его вращения. 12 декабря через четыре секунды после взлета на вертолете начались сильные резонансные колебания. Проявив самообладание, Моррис позволил им развиться и только потом приземлил вертолет. Эффективность фрикционных демпферов для гашения колебаний лопастей в вертикальном шарнире была признана недостаточной. Сикорский установил на лопастях дополнительные гидравлические демпферы. Проведенные 31 декабря 1941 г. испытания показали, что резонанс исчез. Подводя итоги 1941 г., можно было отметить:
- общее время пребывания в воздухе вертолета составило 28 ч 35 мин;
- опробованы три совершенно разные схемы управления;
- последняя модификация вертолета с автоматом перекоса дала самые обнадеживающие результаты.
Таким образом, И. И. Сикорский довел до работоспособного состояния классическую одновинтовую схему, предложенную еще за 30 лет до этого другим русским конструктором - Б. Н. Юрьевым.
В новом 1942 г. на VS-300 был совершен ряд успешных полетов. В частности, достигнута скорость, близкая к 100 км/ч. В течение года VS-300 использовался для ведения широкой исследовательской программы. На нем, например, испытывалась эффективность установленного на хвосте стабилизатора, как жестко фиксированного, так и управляемого. Однако в то время данное средство балансировки еще не получило должной оценки и было признано необязательным. Оптимизировалась форма носового обтекателя. Кроме того, VS-300 испытывался с одно- и двухлопастным несущими винтами. Несмотря на упрощавшуюся при этом конструкцию, было отмечено столь сильное усиление вибраций, что решили оставить трехлопастный винт. Всего за время испытаний VS-300 было проведено 18 крупных переделок вертолета, несколько сот мелких изменений, ряд серьезных ремонтов после аварий. За многочисленные изменения, нескладный внешний вид, непокорность и необузданность характера первый вертолет Сикорского получил название «Игоревского кошмара». К концу испытаний из первоначальных частей на вертолете остались только кресло пилота, центральная часть фюзеляжа, топливный бак и два колеса главного шасси. Концепция максимальной простоты конструкции экспериментальной машины полностью себя оправдала. Быстро вносить изменения в конструкцию построенного в 1941 г. внешне эффектного, но тяжелого и сложного вертолета Платт - ЛеПейджа XR-1 было значительно труднее, что и затянуло его доводку, и он не смог конкурировать с XR-4.
К осени 1945 г. VS-300 полностью исчерпал себя как экспериментальный аппарат. В октябре он был передан в музей Института Эдисона. К этому времени машина имела общий налет 102 ч 35 мин. Вертолет стал редким экспонатом, заслужившим достойное место в музее всего лишь через четыре года после постройки.
VS-300 доказал всему миру эффективность классической одновинтовой схемы, которая и в настоящее время является господствующей. Его успехи были столь впечатляющи, что ряд конструкторов, и среди них будущие ведущие специалисты мирового вертолетостроения А. Янг, Ф. Пясецкий, Р. Хафнер и другие, занялись схемой с хвостовым рулевым винтом.
R-4
Разработанный в соответствии с контрактом Воздушного корпуса армии США опытный двухместный вертолет XR-4 был собран в декабре 1941 г. в секретном ангаре «Юнайтед Эркрафт» в Бриджпорте. Непосредственной разработкой машины занималась группа из 12 человек во главе с Борисом Лабенским. Это был необычайно спаянный коллектив. Люди, не обращая внимания на тесноту в комнатушке, на другие неудобства, не считаясь со временем, дружно и с большим подъемом работали. Секретарь Галя Лапина помнила все дни рождения, и их обязательно отмечали в шутливой и непринужденной обстановке. Работа спорилась, кипела. Это был настоящий творческий подъем. Теперь понятны невероятные сроки создания машины - всего несколько месяцев.
Аэродинамический расчет и оптимизацию параметров проводил небезызвестный нам Александр Никольский.
(Он в 1942 г. ушел с фирмы в Принстонский университет, где организовал вертолетную специализацию.) Общее руководство, компоновка и решение принципиальных вопросов входило в круг обязанностей И. И. Сикорского.
Примерно месяц продолжались наземные испытания, в ходе которых проверялась работоспособность частей и деталей конструкции, надежность двигателя, балансировался несущий винт, Были внесены некоторые конструктивные изменения, но в целом вертолет признали законченным и годным к летным испытаниям.
Фюзеляж XR-4 был ферменный, сварной из стальных труб и имел почти квадратное поперечное сечение. Его отъемная хвостовая часть стыковалась болтовыми соединениями. В центральной части находился установленный вертикально звездообразный двигатель воздушного охлаждения «Уорнер» в 175 л. с. Вращение от двигателя через муфту сцепления, соединенную с ней муфту свободного хода и короткий карданный вал передавалось главному редуктору. С муфтой свободного хода был связан тормоз несущего винта. Корпус муфты сцепления использовался в качестве ступицы осевого вентилятора. Воздух для вентилятора засасывался через отверстия в передней части кабины.
Главный редуктор состоял из пары цилиндрических и пары конических шестерен. Часть мощности от редуктора передавалась на трансмиссионный вал хвостового рулевого винта. Несущий винт был трехлопастный, трехшарнирный. Лонжерон лопасти представлял собой стальную цельнотянутую трубу с шестью ступенями, диаметр которых постепенно уменьшался от комля к концу. Нервюры лопастей были деревянными, обшивка - полотняной. Трехлопастный рулевой винт располагался на отогнутом вверх концевом участке хвостовой балки. Бак для горючего помещался сзади двигателя.