התפתחות המסוק

התפתחות המסוק נבדל מפיתוח המטוס כיוון שאת פיתוח המסוק אי אפשר לזקוף לאיש בודד או קבוצה אחת, בשל מורכבותו הטכנולוגית הגדולה, אלא למספר גדול של חלוצים שכל אחד מהם תרם מניסיונו עד לטיסת המסוק הראשון.

תרשים של "הבורג האווירי" של לאונרדו דה וינצ'י

היסטוריה

בניית המסוק הייתה אתגר טכנולוגי גדול מאוד לעומת בניית מטוס, ורק ב-1938 המריא המסוק הראשון. זאת למרות שמאמצע המאה ה-19 ועד לשנת 1903, שבה ביצעו האחים רייט את טיסתם הראשונה, היו יותר ניסיונות ליצור מסוק מאשר מטוס. מאות דגמים של "כלי טיס כנף סובבת" נוסו ונכשלו בזה אחר זה. בפני המהנדסים החלוצים בתחום עמדו שבעה אתגרים עיקריים:

1. הבנת האווירודינמיקה של הלהבים, הרוטורים והטיסה האנכית. למעשה עד שנות ה-20 המוקדמות של המאה ה-20, לא היה מחקר מעמיק בנושא הזה. מידת הדחף הדרושה, צורת הלהבים ותופעות אווירודינמיות בטיסה היו בגדר תעלומה ורבים מהחלוצים המוקדמים הסתמכו על הבנה אינטואיטיבית בלבד כדי להמציא פתרונות, שרובם לא היו מוצלחים.
2. חוסר מנוע המתאים לכלי הטיס. המנוע צריך להיות חזק בהרבה ממנוע של מטוס, אך גם קל. לבעיה זו נמצא פתרון רק בשנות ה-20, בעת הופעתם של מנועי בעירה פנימית קלים וחזקים, בעלי יחס משקל-דחף המתאים לשימוש במסוק.
3. ייצור גוף מסוק ומנוע קלים מספיק כדי להרים את המסוק, הטייס והמטען לאוויר. אלומיניום היה זמין מסחרית כבר לאחר 1890, אך היה יקר מאוד. רק בשנת 1915 החלו להשתמש בו בייצור חלקי מטוסים.
4. פיצוי על כוח הפיתול שיוצר הרוטור. רוב הדגמים הראשונים של המסוקים הסתמכו בעיקר על עיצובים של שני רוטורים ראשיים המסתובבים בכיוונים הפוכים קואקסיאליים (זה על גבי זה) או בתצורה של זה לצד זה. רוטורים כאלה קשים לתפעול ושליטה יותר מרוטור ראשי אחד. כיום במרבית המסוקים יש רוטור זנב קטן המפצה על הכוח המסובב.
5. פתרון בעיות של שליטה ויציבות, הכוללות בעיית עילוי לא סימטרי בין הלהבים תוך כדי תנועה קדימה.
6. פתרון בעיית הרעידות. בעיה קשה זו גרמה להרבה תקלות מכניות וכשלים מבניים, ואלה הגדילו את עלות וזמן תחזוקת כלי הטיס לכל שעת טיסה, והקשו על טיסה בטוחה במסוק.
7. המצאת מנגנון או שיטה להנחתת מסוק בעת כשל וכיבוי המנועים. אתגר זה היה הכרחי לכל מסוק מעשי כדי שהמסוק יתקבל ככלי טיס סביר.

ניסיונות מוקדמים

צעצוע סביבון סיני בגרסתו היפנית

הרעיון העקרוני של המסוק היה קיים עוד לפני הספירה בצורת צעצוע סביבון סיני (chinese top). הוא נראה כמו מדחף של מטוס מוקדם, המחובר במרכזו למקל ארוך ומסוּבב באמצעות האצבעות (ראו תמונה).

לאונרדו דה וינצ'י הגה את גרסתו למסוק, שהיה למעשה סוג של בורג אוויר בהשראת בורג ארכימדס. התרשים עצמו צויר בשנת 1483 אך פורסם רק בסוף המאה ה-18.

בשנת 1754, פיתח מיכאיל לומונוסוב הרוסי מכשיר בעל רוטור קואקסיאלי (שני רוטורים המורכבים זה מעל זה) שהונע על ידי קפיץ.

בשנת 1783 פיתחו שני הצרפתים קריסטיאן דה לונואה (Christian de Launoy) וביינוונו (Bienvenu) גרסה משלהם לצעצוע הסיני. היא הייתה שני רוטורים המורכבים על מוט זה לצד זה, ואת תפקיד הקפיץ מילאה קשת קטנה. שחרור הקשר גרם לסיבוב הרוטורים, שהיו עשויים מארבע נוצות תרנגול הודו, ומעלים את המכשיר גבוה באוויר. בהשראת דגמים אלו, פרסם המתמטיקאי הצרפתי פאוקטון (A. J. P. Paucton) מאמר מדעי בשנת 1768, המציג את אחד הרעיונות הראשונים למסוק נושא אדם.

המאה התשע עשרה

המהנדס הבריטי סר ג'ורג' קיילי (George Cayley), שהתפרסם בזכות עבודותיו על עקרונות התעופה, התעניין רבות בצעצוע הסיני ויצר כמה דגמים מוצלחים אשר פעלו בעזרת קפיצי שעון. בשנת 1804 בנה קיילי את מנגנון הזרוע המסתחררת (whirling arm), ובו נעזר בחישובי עילוי וגרר. מנגנון זה היה בין המכשירים הראשונים ששימשו למחקר אווירונאוטי. בשנת 1843, לאחר שפרסם מספר מאמרים על עקרונות התעופה, פרסם קיילי מאמר המציג כלי טיס המשתמש בשני זוגות רוטורים המורכבים זה לצד זה. ההנעה קדימה התאפשרה על ידי מדחף סטנדרטי שהורכב באחורי הרכב שכונה "הכרכרה האווירית". בזמן טיסה קדימה תוכננו להבי הרוטור להתיישר למצב אופקי וליצור דיסקות סיבוב מושלמות המתפקדות כנפיים עגולות. קיילי שיער שיידרש מנוע חדש וחזק "בעל הספק כוח גדול ביחס למשקל המנוע".

העדר מנועים חזקים וקלים עיכב את ההתקדמות בפיתוח כלי הטיס השונים, אך מנועי קיטור קטנים וקלים יחסית שימשו מספר דגמים מוקטנים של מסוקים. בשנות ה-1840, בנה פיליפס (W. H. Philips) האנגלי מסוק קטן שהונע על ידי מנוע קיטור עם דוד פשוט שפלט קיטור מקצות הלהבים. זה היה המסוק הראשון שהונע על ידי מנוע ולא על ידי אנרגיה אגורה ברכיבים קפיציים.

בשנת 1861, ניסה גוסטאב פונטון ד'אמקור (Gustave Ponton d'Amécourt) הצרפתי כמה דגמים של מסוקים מונעי קיטור. הוא קרא להם Hélicoptères מצירוף המילים היווניות ἕλιξ (פיתול או סליל) ו־πτερόν (נוצה או כנף). הסופר הצרפתי ז'ול ורן כתב את הספר רובור הכובש בהשראת עבודתו של פונטון והכניס את המילה המודרנית Hélicoptère (הליקופטר) לשפה הרווחת.

דגם רוטור קואקסיאלי המונע על ידי קפיץ שיוּצר בידי פונטון דה-אמקור (שנת 1863)

דגמים נוספים שנוסו בתקופה זו (1860–1879) היו:

• הדגם הקואקסיאלי של הנרי ברייט (Henry bright)‏ (1861).
• מסוק נוסף מוּנע קיטור של צ'ארלס פרסונס הבריטי (Charles Parsons)‏ (1865).
• בשנת 1869 פיתח אלכסנדר לודיגין (Александр Лодыгин) הרוסי קונספט של מסוק המשתמש ברוטור לעילוי ומדחף להשגת תנועה ושליטה אופקיים.
• רוטור ראשי בודד ורוטור זנב של וילהלם פון אכנבאך (Gustav Wilhelm von Achenbach) הגרמני, אשר היה הראשון להשתמש ברוטור זנב כדי לפצות על אפקט הפיתול (1874).
• דגםשל עמנואל דיואד (Emmanuel Dieuaide)‏ (1877). לדגם היו שני רוטורים המורכבים זה לצד זה ומונעים בקיטור.
• בשנת 1878, בנה אנריקו פורלניני (Enrico Forlanini) האיטלקי, מסוק מוּנע קיטור ולו שני רוטורים הסובבים בכיוונים מנוגדים. הדגם טס כ-20 שניות והגיע לגובה של כ-12 מטר.

בשנות ה-80 של המאה ה-19 ערך הממציא תומאס אדיסון ניסויים בכמה דגמי מסוקים. גישתו המדעית לתעופה ולמסוקים בפרט, הביאה לכמה מסקנות שחמקו כנראה מעיניהם של ממציאים אחרים. הוא העריך שמנוע ולו יחס כוח-משקל טוב אינו הבעיה הטכנולוגית היחיד שיש לפתור, אלא שנדרשים גם להבי רוטור שלהם שטח פנים קטן ושיש להם איכויות אווירודינמיות טובות מאלה שהיו מצויות. בשנת 1910 רשם אדיסון פטנט על מסוק, אך הוא לא הגיע לשלב הייצור.

המדלגים

דגם מסוק של פוֹל קרנו (שנת 1907).
במסוק זה הצליח קרנו להתרומם לגובה של כמטר וחצי ולרחף למשך כדקה.

בשנים שלאחר טיסת המטוס הראשונה, בוצעו עשרות ניסיונות לא מוצלחים של ייצור מסוקים מאוישים והטסתם. אחדים הצליחו להתרומם לאוויר, אך כולם נתקלו בבעיית שליטה. למעשה, טיסות אלו היו לא יותר מדילוג בלתי נשלט, לעיתים תוך כדי עזרה של משתתפים בניסוי, שהחזיקו בכלי הטיס כדי לייצב אותו. למרות חוסר ההצלחה בייצור מסוק אמיתי, נבדקו עשרות רעיונות בתהליך ארוך של ניסוי, טעייה ושיפור.

בשנת 1907 הצליח פול קורנו (Paul Cornu) הצרפתי להעלות לאוויר דגם ראשון של כלי טיס מאויש בעל כנף סובבת. המסוק כלל שני רוטורים, קדמי ואחורי, אשר הונעו בידי רצועות המחוברות למנוע בנזין בעל הספק של 18 קילו-וואט (24 כוח-סוס). השליטה במסוק הושגה בעזרת שני משטחי היגוי קטנים שהותקנו מתחת לרוטורים. באותו זמן, ערך מהנדס צרפתי אחר, לואי ברגה (Louis Breguet), יחד עם אחיו ז'אק, ניסויים במסוק בעל ארבעה רוטורים. למרות הצלחתם להעלותו לאוויר, המנועים וכן ממשק השליטה לא היו מיטביים ולא אפשרו טיסה מתמשכת ויציבה והשניים נאלצו להשתמש בעוזרים שהחזיקו את המסוק וריסנו אותו באוויר.

בשנות ה-1900 המוקדמות, החלו איגור סיקורסקי ובוריס יורייב (Борис Юрьев) מהאימפריה הרוסית להתנסות בנפרד בבניית במסוקים. סיקורסקי עבר בשנת 1910 מעיסוק במסוקים לתכנון מטוסים וחזר למסוקים רק בשנות ה-30 בארצות הברית. יורייב המשיך בעבודתו ויצר כמה דגמים. הבולט שבהם משנת 1912 כלל רוטור בודד ורוטור עזר בזנב כדי להתמודד עם תופעת הפיתול האופיינית למסוקים. יורייב היה אחד הראשונים אשר הציע הוספת שליטה מחזורית בלהבים של הרוטור כאמצעי שליטה במסוק.

בשנת 1914 ייצר הממציא הדני יאקוב אלהאמר (Jacob Ellehammer) מסוק בעל שני רוטורים קואקסיאליים. להבי הרוטור היו הקצרים יחסית והותקנו בקצות טבעות אלומיניום רחבות. הדיסקה התחתונה כוסתה בבד והייתה אמורה לשמש כמצנח בזמן כשל מנוע. כיסא הטייס זז קדימה, אחורה ולצדדים ושימש כחיווי נוסף למצב המסוק וכן כמשקולת כנגד לכוחות הפועלים על המסוק. ג'ייקוב השתמש בצורה מוקדמת של שליטה מחזורית, אך זו לא הצליחה להקנות למסוק את היציבות הנדרשת, ובשנת 1916 התרסק הדגם, ופיתוחו הופסק.

בשנים 1917–1920 ייצר והטיס הממציא האוסטרו-הונגרי סטפן פטרוצ'י (Stephan Petróczy) מסוק קואקסיאלי, בעזרתו של תיאודור פון קרמן (Theodore von Kármán). המסוק שאופיין בשלושה מנועים כוכביים, לא ביצע טיסות של ממש. פון קרמן פרסם בשנת 1921 מאמר על הניסויים. במאמר זה הוא גם פרסם תוצאות ניסויי מעבדה של הרוטורים שהיו למעשה מדחפי מטוס מוגדלים. ביחד עם עבודותיהם של ויליאם פ. דורנד (William F. Durand) בשנת 1920 ומקס מונק (Max Munk) בשנת 1923, היה המאמר אחד ממחקרי המעבדה הראשונים להערכת הכוחות האווירודינמיים על רוטורים והדחף הדרוש לטיסה אנכית.

בשנות ה-20 המוקדמות, ניסו אמיל והנרי ברלינר (אב ובן אמריקאיים יהודיים, מחלוצי תחום המסוקים בארצות הברית) דגם של מסוק בעל שני רוטורים המורכבים זה לצד זה. הם ניסו להשיג שליטה בדגם על ידי ייצור להבים המסוגלים להתפתל לאורכם ולשנות את זווית הפסיעה שלהם. ניסיונם עזר מאוחר בייסוד חברת ברלינר (כיום חלק מבואינג) לייצור רוטורים ומדחפים.

בבריטניה במהלך השנים 1910–1920, ייצר לואיס ברנן (Louis Brennan) דגם מסוק עם להבים גדולים במיוחד שהונעו על ידי מדחפים קטנים בקצותיהם, אשר מנעו את הפיתול שהקשה על ייצור מסוק מעשי. הניהוג התבצע על ידי מאזנות בשפת הזרימה של הלהבים. מספר טיסות בלתי נשלטות שנמשכו עד שנת 1925, נפסקו עקב התרסקות הדגם והתגברות העניין במטוסי אוטוג'ירו.

באותו הזמן, עבד ראול פטרס פסקרה (Raúl Pateras Pescara) על דגם מסוק משלו בצרפת וספרד. תרומתו העיקרית של ראול הייתה במציאת פתרונות לבעיות השליטה והניהוג. הוא היה אחד הראשונים שהתקין מערכות לשליטה קולקטיבית מחזורית. בדגם הניסוי שלו, הושגה השליטה באוויר על ידי שליטה בזווית הפסיעה של הלהבים בלבד, ללא מדחפי עזר או מדפים על הלהבים. דגם המסוק היה קואקסיאלי, כל רוטור היה דו-כנפי (כלומר לכל להב היה בן זוג המחובר מתחתיו), ושליטה בזווית הפסיעה נעשתה באמצעות פיתול הלהבים. ראול בנה 4 מסוקים כאלה וביצע מספר רב של טיסות בהן הדגים המסוק ביצועים צנועים, שנבעו ממורכבות מכנית ומערכת שליטה וניהוג לא מיטביים. למרות מגבלותיו, קבע הדגם שיא בטיסה ישרה למרחק של 736 מטר, באפריל 1924 בצרפת.

בין השנים 1924–1930, תכנן וייצר אלברט פון באומהאוור (Albert Gilles von Baumhauer) ההולנדי, מסוק עם רוטור ראשי אחד ומדחף עזר אחד לטובת הנעה קדימה, וביטול מומנט הפיתול בעזרת זרוע פיתול גדולה שהונעה על ידי מנוע, שהותקן בחלקו האחורי של המסוק. המסוק היה בעצם מבנה צינורי ארוך שבקצהו הקדמי הורכב מנוע כוכבי שהניע את הרוטור הראשי, שהיה מורכב משני להבים ארוכים, שהוחזקו על ידי כבלים והסתובבו על צירם בחופשיות. השליטה ברוטור הראשי נעשתה על ידי מפעילים קולקטיביים מחזוריים, אך בגלל שהמדחף האחורי סבב במהירות קבועה, הייתה למסוק בעיה חמורה של יציבות בציר הסבסוב.

ההצלחות הראשונות

דגם המסוק של ד'אסקניו

בשנת 1922, הטיס ג'ורג' דה בוטזט (George de Bothezat), מהנדס שהיגר מבסרביה לארצות הברית, מסוק בעל ארבעה רוטורים ראשיים בקצותיהן של ארבע זרועות בצורת צלב. הרוטורים היו מורכבים משישה להבים בעלי מיתר ארוך שנשלטו בצורה קולקטיבית ומחזורית. תכנון המסוק כלל גם ארבעה רוטורי עזר לייצוב ושליטה. המכונה הגדולה טסה בהצלחה מספר רב של פעמים, אך ביצועיה הלא מספקים ומחירה המופקע גרמו לביטול המימון על ידי צבא ארצות הברית.

בשנת 1923, הטיס אטיין אומישן (Étienne Oehmichen), מהנדס בחברת פז'ו הצרפתית, מסוק דומה לזה של בוטזט, עם 8 רוטורי עזר. טיסותיו הוכיחו כי ניתן לייצר מסוק יציב בעל יכולת טיסה נשלטת. במאי 1924 זכה הדגם בפרס הפדרציה הבינלאומית לאווירונאוטיקה (FAI) על ההצלחה בטיסה סביב מסלול של קילומטר, בשבע דקות וארבעים שניות ובמהירות של 7.5 קמ"ש.

בשנת 1930, ייצר האיטלקי קורדינו ד'אסקניו (Corradino D'Ascanio) דגם מסוק בעל שני רוטורים דו-להביים קואקסיאליים הסובבים בכיוונים שונים. המסוק בלט בנתוני יציבות ושליטה טובים. השליטה בלהבים הושגה על ידי מדפים שהיו מחוברים לקצות הלהבים, והשליטה עליהם התבצעה על ידי מערכת כבלים וגלגלות. המסוק החזיק במספר שיאי FAI בזמנו: שיא גובה 17.4 מטר, משך טיסה 8 דקות ו-45 שניות ומרחק טיסה 1,078 מטר.

בשנת 1930, יצר האמריקאי מייטלנד בליקר (Maitland Bleecker) מסוק בשם Curtiss-Bleecker SX-5-1, שניסה להתגבר על השפעת הפיתול על ידי יצירת דחף ללהבים באמצעות מדחפים שהיו מורכבים על הלהבים עצמם. השליטה על הלהבים, בדומה לדגם של ד'אסקניו, הושגה על ידי מדפי עזר שכונו "סטאבובאטור" (stabovator). למרות שהמסוק הצליח לבצע מספר טיסות בקרבת הקרקע, ננטש הדגם בשל בעיות רעידות ויציבות.

בשנת 1933, ביצע המהגר מרוסיה ניקולאי פלורין (Николай Флорин) בבלגיה, מספר גיחות במסוק בעל שני מדחפים, קדמי ואחורי, שהסתובבו באותו הכיוון. הרוטורים היו מוטים מעט נגד כיוון הפיתול כדי לאזן את התופעה. בשל קשיים ננטש הדגם ונהרס במלחמת העולם השנייה.

המסוקים המוצלחים ודגמי הייצור הסדרתי הראשונים

הג'ירופליין לאבורטורה של לואי ברגה ורנה דורן – אחד המסוקים המוצלחים הראשונים

בזמן זה של התקדמות משמעותית בתחום כלי הטיס בעלי הכנף הסובבת, הייתה הבטיחות עדיין אחד האתגרים המשמעותיים. המסוק היה כלי טיס קשה להטסה ובעל מספר לא מבוטל של תופעות טיסה מסוכנות, אבל מעל לכול הייתה סכנת כשל מנוע. עקרונית, מסוק יכול להתנהג כמטוס ג'ירודיין, המסובב את הלהבים ומייצר עילוי על ידי שטף אוויר עולה שנגרם על ידי הצניחה, ועל ידי כך "לדאות" לנחיתה בטוחה (מצב הנקרא אוטורוטציה), אך המנוע והתמסורת מתנגדים לאופן תפעול זה.

בשנת 1935, ייצרו חלוצי התעופה הצרפתיים לואי ברגה ורנה דורן (Bréguet-Dorand) דגם של מסוק בעל שני רוטורים קואקסיאליים. הדגם החזיק במספר שיאים של ה-FAI, בהם שיא במשך טיסה של 62 דקות ומרחק טיסה של 44 ק"מ. המסוק נשלט על ידי מכלול דיסקה ששלט בזווית הפסיעה של הלהבים. בציר הסבסוב נשלט המסוק על ידי יצירת הפרש פיתול בין הרוטורים, ומשטחי מייצב גובה וכיוון הקנו ייצוב נוסף. הפיתוח של המכונה פסק לקראת פרוץ מלחמת העולם השנייה.

הנריך פוקה מחברת פוקה-וולף הגרמנית, החל לעבוד על "כלי טיס כנף סובבת" בשנת 1933. הוא ניהל את הייצור ברישיון של דגמי C-19 ו-C-30 של חברת סיירבה (Cierva Autogiro Company). הניסיון שצבר עזר לו בפיתוח הדגם שעבד עליו עם גרד אכגליס (Gerd Achgelis). כלי הטיס, שנקרא Focke Achgelis Fa-61 היה שונה מרוב המסוקים שיוצרו בזמנו. שלדת המסוק הוסבה ממטוס אימון קל, שני הרוטורים שלו הורכבו זה לצד זה, השליטה בצירי הגלגול והעלרוד בוצעו על ידי הטיית הרוטור (ולא זווית פסיעה מחזורית כמקובל), והשליטה בסבסוב התבצעה על ידי הטיה הפרשית בין הרוטורים. העילוי של הדיסקות נשלט על ידי מהירות סיבוב הרוטורים (ולא זווית פסיעה כוללת כמקובל), שיטה שהייתה מאוד מסורבלת ואיטית בתגובתה. המדחף המקוצר בקדמת כלי הטיס, שימש רק לקירור המנוע הרדיאלי הגדול. מסוק זה היווה פריצת דרך לא רק מבחינת השליטה והביצועים אלא גם בבטיחות טיסה, כאשר המסוק ביצע מספר אוטורוטציות. לשם כך תוכננו הלהבים להיות מותקנים בזווית פסיעה מתונה כדי למנוע מהם להזדקר בעת נחיתה עם מנוע כבוי. כלי הטיס שבר את מרבית השיאים של ה-FAI בתחום "כלי הטיס כנף סובבת", ביניהם: שיא גובה של 3,427 מטר, שיא מהירות של 122 קמ"ש ושיא טווח טיסה של 233 קילומטר. המסוק התפרסם עקב טיסת מפגן בתוך אצטדיון הספורט בברלין בשנת 1936. הדגם היווה גם בסיס למסוק Fa-266F שמאוחר יותר סומן Fa-232E. המסוק אמנם נכנס לשלב הייצור הסדרתי אך לא השתתף באופן משמעותי במלחמת העולם השנייה.

ביוני שנת 1938, הטיסה חברת וייר (כיום Weir Group) דגם של מסוק שפותח יחד עם חואן דה לה סיירבה. המסוק תוכנן במקור להיות קואקסיאלי, אך הקשיים בניהוג ויציבות וכן הצלחתו של ה-Fa-61, גרמו לשינוי מיקום הרוטורים זה לצד זה. השליטה בצירי הגלגול והעלרוד הושגה על ידי שליטה מחזורית, בעוד השליטה בדחף הרוטור הושגה בעזרת שינוי מהירות הסיבוב בדומה לדגם הגרמני. לקראת מלחמת העולם השנייה הופסק הפיתוח.

בשנת 1939, מהנדס אנטון פלטנר מגרמניה, מסוק קטן ממדים בעל שני רוטורים צמודים זה ליד זה, סוג מסוק שכונה מאוחר יותר סינכרופטר. המסוק טס בצורה מוצלחת מאוד ואף היה המסוק הראשון להדגים אוטורוטציה וחזרה לטיסה מונעת תוך כדי טיסה. למרות שהמסוק (שסומן Fl-282) היה הראשון להיכנס לייצור סדרתי, הוא יוצר במספרים קטנים.

לאחר שהיגר לארצות הברית, עסק איגור סיקורסקי בתכנון וייצור של מטוסים אמפיביים גדולים, אך חזר לעבוד על מסוקים ביתר שאת לאחר שבשנת 1935 אושר הפטנט אותו הגיש בארצות הברית (פטנט מס' US1994488A). הדגם הראשון שטס בשנת 1940 הונע על ידי מנוע בעל 75 כוחות סוס וכלל רוטור ראשי אחד וארבעה מדחפי עזר, שהגבירו את השליטה בצירי העלרוד והסבסוב, שבעיקר הושגה על ידי שליטה מחזורית בלהבי הרוטור הראשי. המכונה הייתה מורכבת מאוד ולמרות שהצליחה לרחף ולטוס לצדדים, נטה המסוק בעת טיסה איטית קדימה, להפיל את זנבו בחריפות עקב איבוד עילוי במדחפי העזר שנכנסו למערבולות הרוטור הראשי. סיקורסקי ניגש לפתור קשיים אלו באופן שיטתי והדגם השני שלו (90 כוח סוס) הונע על ידי רוטור ראשי בודד ורוטור עזר בודד אשר הורכב בצורה אנכית בקצה זנב המסוק ונָגַד את פיתול הרוטור הראשי. תצורה זו הפכה לסטנדרטית ברוב המסוקים המודרניים.

איגור סיקורסקי יושב במסוק R-4 מרחף (שנת 1944)

סיקורסקי שיפר את הדגם שלו וב-1941 החל בייצור סדרתי של ה-R-4. בשנת 1943, החלה החלה חברת סיקורסקי בייצור דגם R-5 שהיה גרסה חזקה וגדולה יותר של הדגם הקודם, ונעשה בו שימוש נרחב לאימון והדרכה. דגם זה יוצר במספרים משמעותיים ומספר מאות יחידות מדגם זה ראו שירות במלחמת העולם השנייה.

חברת ווסטלנד הבריטית (Westland Aircraft) החלה בייצור ברישיון של דגמי סיקורסקי בשנת 1945. לאחר התאמת הדגמים לסטנדרטים הבריטים, קיבל הדגם את הסימן WS-51. דגמים יותר מאוחרים של מסוקים אלה היו הדרגון פליי (WS-51 Dragonfly) והווידג'און (Widgeon) שהיו גרסאות גדולות ובעלות תא נוסעים מוגדל.

בשנת 1949, ייצרה חברת חיירבה-וויר דגם של מסוק חסר רוטור אחורי, שבו השליטה בציר הסבסוב התבצעה על ידי דחף המנוע. המסוק תוכנן ללא שליטה קולקטיבית על הלהבים ועל כן שלט על דחף הרוטור על ידי מהירות הסיבוב, בדומה למסוקי חברת וויר לפני מלחמת העולם השנייה. הדגם (W-9) התרסק בטיסת ניסוי וננטש. דגם אחר של החברה שננטש היה ה-W-11 Air-Horse שתוכנן עם שלושה רוטורים ראשיים ובעל יכולת נשיאה גבוהה שיוּעד להיות מסוק ריסוס. הדגם האחרון של חברת וויר היה ה-W-14 Skeeter שהיה מסוק אימון ששירת בחיל האוויר הבריטי במספרים קטנים עד שנת 1960.

באותו הזמן עבדו מספר חלוצים צעירים על מסוקים משלהם בארצות הברית, בהם ארתור יאנג, פרנק פיאסקי וצ'ארלס קאמאן. ארתור יאנג פיתח את מוט הייצוב האופייני לרוטורים דו להביים. מוט הייצוב הורכב בניצב ללהבי הרוטור, חובר למוטות שינוי זווית הפסיעה וכלל שתי משקולות בקצוות המוט. בעת תנועה לא יציבה של הרוטור עקב נדנוד, היו המשקולות מייצבות אותו בעזרת האנרציה הג'יירוסקופית. יאנג תכנן בחסות חברת בל את דגם Bell-30, אשר טס לראשונה בשנת 1943 ואת Bell-47 אשר היה למסוק הראשון המוסמך מסחרית. הדגם נמכר בכמויות גדולות, כ-5,000 יחידות נמכרו בארצות הברית לבדה ועוד כאלף יוצרו ברישיון בכעשרים מדינות אחרות, במהלך תקופה של יותר משלושים שנה.

מסוק Bell-47 בשירות חיל האוויר האמריקאי ששימש לחילוץ מוטס

בשנת 1943, הטיס פרנק פיאסקי דגם מסוק חד מושבי מדגם PV-2 שהיה למסוק השני שטס בהצלחה אחרי ה-S-300 של חברת סיקורסקי. חברת פיאסקי (Piasecki Helicopter) התמקדה מאז במסוקים בתצורת שני רוטורים ראשיים העומדים אחד מאחורי השני. ה-PV-3 Dogship (שכונה "הבננה המעופפת" בגלל הצורה המיוחדת שלו) שהיה מוצלח מאוד, הוביל לפיתוח של דגמים מתקדמים וחזקים יותר דוגמת ה-H-16 וה-H-21 Workhorse שיוצר בשנת 1952. החברה השנייה שייצרה מסוקים בתצורה זו בארצות הברית הייתה חברת בל והדגם היחיד שיוצר באותה תקופה היה ה-XSL-1 שטס לראשונה ב-1950. חברת בריסטול הבריטית ייצרה מסוקים מדגמים Type-173, Type-192 Belvedere וכן דגם מסוק טהור (Type 171 Sycamore) שלא יכלו להתחרות במסוקים האמריקאיים ויוצרו במספרים קטנים.

צ'ארלס קאמאן אימץ את תצורת הסינכרופטר וייצר את הדגם הראשון שסומן K-125A בשנת 1947. אחד החידושים שקאמאן השתמש בהם היו להבים קבועים ששינו את זווית ההתקפה שלהם, לא על ידי סיבוב אלא על ידי פיתול שנגרם ממדפים שהורכבו בקצות הלהבים. הדגם הבא היה ה-K-225 שהיה למסוק הראשון שהונע על ידי מנוע סילון. מסוק גדול יותר מדגם H-43 Husky יוצר בשנת 1963. לאחר מכן עברה חברת קאמאן (Kaman Aircraft) לייצור מסוקים בתצורה סטנדרטית יותר כגון ה-H-2 Seasprite שיוצר בכמויות נכבדות אך הלהבים הייחודיים נשארו לסימן ההיכר של החברה. בשנת 1991, הציגה חברת קאמאן מסוק סינכרופטר שסומן K-Max.‏

סטנלי הילר (Stanley Hiller), שתכנן את המסוק הראשון שלו בגיל 15 בלבד בשנת 1939, הטיס מספר מסוקים בשנות ה-1940 המאוחרות כולל מסוק קואקסיאלי שסומן XH-44. הוא ביצע ניסויים בדגמים שונים של מסוקים קואקסיאליים ומונעי Tip-Jet, שהיא הנעה של הלהבים דרך דחף בקצוותיהם, בדרך כלל על ידי מנועי סילון קטנים. הדגמים המאוחרים והמסחריים שיוצרו על ידי החברה שלו היו קונוונציונליים יותר. תרומתו העיקרית להתקדמות המסוקים היא תצורת רוטור המכונה רוטורמטית (מאנגלית: "Rotormatic"). בתצורה זו חוברו מוטות שינוי זווית הפסיעה למוטות קצרים בניצב ללהבים הראשיים וכללו כנפיים מקוצרות בקצוותיהם. להבים משניים אלו עזרו בשיכוך רעידות ושיפרו את ביצועי הריחוף של המסוק. תצורה רוטורמטית אופיינית לטיסני מסוקים שכן במסוקים גדולים יותר השיכוך מושג על ידי מערכות בקרת טיסה אוטומטיות. חברת הילר ייצרה בהמשך עוד אלפי מסוקים, בהם בלטו הדגמים Model 360, UH-12A ו-H-23.

הבשלת התעשייה והמסוקים המודרניים

מסוק סיקורסקי מדגם S-55 בריחוף. ניתן להבחין בתא הטייס הגבוה, באף הגדול בו מותקן המנוע, ותא המטען שנמצא מתחת לתא הטייס.

בשנות ה-1950 המוקדמות, נצפתה הבשלה מהירה של הטכנולוגיות שאפשרו ייצור מסוקים ככלי טיס בטוחים, מהימנים ונוחים הרבה יותר, גם לטייס וגם לנוסעים. תקופה זו התאפיינה גם בייצור המוני של מסוקים על ידי חברות אמריקאיות ואירופאיות למגוון משימות. חברת סיקורסקי ייצרה את ה-S-55 וה-S-58 שהיוו קפיצת מדרגה מבחינת הנדסת מסוקים. תא הטייס הורכב ישירות מתחת לרוטור והמנוע הורכב באף. מתחת לתא הטייס הורכב תא המטען. תצורה זו אפשרה תנועה רחבה למרכז המסה ללא פגיעה בביצועים וביציבות המסוק. חברת ווסטלנד שמרה על יחסיה עם סיקורסקי וייצרה דגמים מותאמים שכונו S-55 Whirlwind ו-S-58 Wessex.

בשנות ה-1960, פיתחה סיקורסקי את ה-S-61 Sea King, ה-S-64 Sky Crane, ה-CH-53 וה-S-62‏ (HH-52) שהיה מוצלח מאוד במשימות חילוץ מוּסק. מאוחר יותר הפך הדגם S-70 (שמוכר יותר כ-UH-60 בלק-הוק) להיות הדגם העיקרי של החברה שיוצר בכמויות גדולות. ה-S-76 היה למסוק נוסעים וחילוץ מוצלח למדי באותה תקופה. בשנות ה-1970, החלו החברות סיקורסקי ובואינג בפיתוח משותף של ה-RAH-66 קומנצ'י. התוכנית ייצרה את מסוק התקיפה המתקדם בעולם אך בוטלה על ידי הפנטגון בשנת 2004. דגם המסוק האחרון שפותח בחברת סיקורסקי הוא ה-S-92 שטס לראשונה בשנת 1998 והוסמך בשנת 2002. בשנת 2005, הציעה חברת סיקורסקי מספר דגמים של מסוקים קואקסיאליים שנעו בין כלי טיס בלתי מאוישים למסוקי תובלה כבדים,

עם הצלחת דגם 47 של חברת בל, המשיכה החברה בייצורו של ה-UH-1 היואי אשר היווה הצלחה גדולה ויוּצר באלפים לטובת צבא ארצות הברית ובעלות בריתה החל משנת 1959. דגם ההמשך Bell-212 היה הצלחה נוספת, הן בשירות צבאי והן ואזרחי, ממנו פותח מאוחר יותר הדגם Bell-412. מסוק התקיפה AH-1 קוברה, צמח גם הוא ממשפחת היואי וכלל את אותם המנועים, הרוטורים והתמסורות, אבל בתצורת מבנה דק ותא טייס בו ישבו הטייסים זה אחר זה. מסוק זה טס לראשונה בשנת 1966. דגם Bell-206 שטס לראשונה ב-1966, הפך להיות אחד המסוקים הנמכרים בהיסטוריה. הדגם החדיש של החברה הוא ה-Bell-427 שהוא מסוק שש-מושבי בעל שני מנועים.

תאגיד פיאסקי שינה את שמו בשנת 1956 לוורטול (Vertol) ופיתח מספר דגמים מוצלחים של מסוקים בעלי שני רוטורים ראשיים העומדים אחד אחרי השני. הדגמים הבולטים היו הבולטים היו Vertol-107, ‏CH-46 ו-CH-47. החברה נרכשה על ידי בואינג שייצרה באמצע שנות השמונים מסוק הדגמה מתקדם מתצורה זו, שסומן Model-360 והיה מורכב כולו מחומרים מרוכבים. פס הייצור של ה-CH-47 ממשיך לפעול גם היום עם דגמי CH-47F ו-CH-47SD.

חברת יוז ייצרה את דגמי TH-55 ו-Hughes-500 שראו שירות נרחב הן בצבא והן בשימוש מסחרי, אך ההצלחה הגדולה של החברה הייתה ה-AH-64 אפאצ'י שנבנה לראשונה בשנת 1974 ודגם מתקדם שלו ה-AH-64D Longbow מיוצר עד היום. החברה נרכשה על ידי חברת מקדונל דאגלאס בשנות ה-1980 והיא בתורה נרכשה על ידי בואינג בשנות ה-1990 המאוחרות. מקדונל דאגלאס יצרה סדרת מסוקים קלים לשימוש אזרחי – MD-500‏ MD-600 והדגם החדיש MD-900 שכלל מערכת נוגדת פיתול מסוג NOTAR – מערכת הבנויה בתוך זנב המסוק, המשתמשת בדחף האוויר מהרוטור הראשי ומייצרת זרימת אוויר סיבובית סביב מבנה הזנב של המסוק על ידי שימוש באפקט קואנדה הנוגדת את הפיתול של הרוטור הראשי.

למרות שרוב המסוקים הבינוניים כבדים מיוצרים לשימוש הצבא, קיים גם נתח שוק גדול השייך למסוקים אזרחיים קלים לשימוש כללי. יצרנים בולטים בתחום זה הם Robinson,‏ Schweizer,‏ Rotorway,‏ Brantley ו-Enstrom. חברת ברנטלי מייצרת סדרות מוצלחות של דגמי R-22 דו-מושביים ודגמי R-44 ארבעה מושביים, שני הדגמים מונעים במנועי בוכנה. דגמים חדשים אלה עזרו ליצור שוק שאפשר למכור בו מסוקים לא סילוניים. בשנת 2004, כ-80 אחוז מכלל המסוקים שיוצרו בארצות הברית, יוצרו על ידי חברת ברנטלי.

היצרנים האירופאיים Aerospatiale,‏ Agusta,‏ Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB)‎ ו-Westland ייצרו הרבה דגמים מוצלחים של מסוקים בשנות השישים. המסוק Alouette III\II של חברת איירוספסיאל שהיה מסוק משא קל וטס לראשונה בשנת 1955, היה אחד המסוקים האירופאיים המוצלחים בשנות ה-1960 וכן אחד ממסוקי הייצור הסדרתי הראשונים שהונעו על ידי מנוע סילון. בשנת 1962, הטיסה החברה לראשונה מסוק משא כבד בשם סופר פרלון. בתחילת שנות ה-1970, הוליד שיתוף הפעולה בין חברת Westland ואיירוספסיאל את ה-SA330 Puma שהיה למסוק הנוסעים המוצלח באירופה. הגאזל ירש בהצלחה את ה-Alouette וכלל תצורת רוטור זנב המובנית בתוך סנפיר הזנב והנקראת "פנסטרון". תצורת זנב זו בדגם משופר הוטמעה גם בדגם הדולפין. חברת MBB ייצרה בשנת 1967 את דגם ה-BO105 שכלל רוטור חסר מפרקים מהפכני, ובשנת 1979 הציגה גרסה מוגדלת וחזקה יותר שסומנה BK117.

בשנות ה-90, מוזגו חטיבות ייצור המסוקים של החברות MBB ואיירוספסיאל כדי ליצור את חברת יורוקופטר, שמאז ייצרה מספר לא מבוטל של מסוקים מתקדמים.

חברת אגוסטה (Agusta) ייצרה ברישיון את דגם Bell-47 עד שנת 1965 והחלה במקביל לעבוד על דגמים מקוריים משלה. ב-1964 טס לראשונה דגם תלת מנועי שנקרא A-101 שלא נכנס לייצור סדרתי. דגם A-109 שהיה מסוק תובלה ונוסעים קל ומהיר ושהיה מוצלח למדי, טס לראשונה בשנת 1971 וראה שרות צבאי ואזרחי נרחב. בשנת 1983 הטיסה החברה לראשונה את ה-A-129 Mangusta שהיה מסוק קרב המבוסס על ה-A-109 והיה למסוק הקרב האירופאי הראשון.

חברת ווסטלנד ייצרה סדרת מסוקים ברישיון של חברת סיקורסקי. דגמים אלה היו מותאמים לדרישות הבריטיות. החברה גם ייצרה סדרת מסוקים פרי תכנונה. לדוגמה דגם ה-Lynx שהוא מסוק תובלה בינוני לשימוש צבאי ואזרחי שטס לראשונה בשנת 1971. גרסה מוגדלת של המסוק שסומנה WG-30 תוכננה מאוחר יותר וכללה רוטור חמש-להבי חסר מפרקים. הדגם Super Lynx כולל להבים חדישים בעלי שפת התקפה מתקדמת שפותחו בתוכנית ניסוי מיוחדת. נכון להיום, מחזיק מסוק זה בשיא המהירות למסוק טהור והעומד על 400 קמ"ש (216 קשר). הלהב הייחודי כלול בדגם EH-101 שנכנס לייצור בשנת 1996.

מיל מי-24 בשירות חיל האוויר הגאורגי. דגם זה הוא מסוק הקרב הנפוץ בעולם.

מספר רב של מסוקים יוצרו בברית המועצות בחברות כמו מיל וקאמוב. מיכאיל מיל אימץ את תצורת המסוק הטהור. הוא החל עם דגם המיל-1 שטס לראשונה בשנת 1950. הדגם הבא, המי-2 הונע על ידי מנועי סילון, ואחריהם יוצרו דגמי מי-3 ומי-4. המי-4 דמה מאוד ל-S-55 של חברת סיקורסקי אך היה גדול יותר ובעל יכולת נשיאה וביצועים טובים יותר. מסוק המי-6 היה בין המסוקים הגדולים ביותר שיוצרו, בעל קוטר דיסקת רוטור של 35 מטר ומשקל נקי של 42,500 קילוגרם. אחריו יוצר המי-10 שהיה גרסת עגורן אווירי של המי-6 ושכלל ארבעה כני נסע ארוכים ודקים. את התואר המסוק הגדול והכבד בהיסטוריה גרף המי-12 שהיה מסוק בעל שני רוטורים שהורכבו בצידי הגוף והונעו על ידי 4 מנועי סילון. המסוק תוכנן לשאת טילים גרעיניים ובין קצה דיסקה ימנית לשמאלית היה יותר מרחק מאורך מוטות הכנפיים של הבואינג 747 ג'מבו. מסוק המי-8 הפך למסוק סער מוצלח במיוחד ועל בסיסו יוצר המי-17. דגם המי-24 פותח כתגובה לפיתוח מסוקי היואי החמושים שהראו את יכולתם במלחמת וייטנאם. המסוק טס לראשונה בשנת 1972 ויוצר במספרים גדולים. מסוק המי-26 שטס לראשונה בשנת 1982 הוא המסוק הפעיל הגדול והכבד כיום, עם קוטר דיסקת רוטור של 32 מטר, יכולת נשיאה של 20,000 ק"ג ומשקל מרבי של 56,000 ק"ג. דגם המי-28 הוא מסוק קרב הדומה בתצורתו ל-AH-64 אפאצ'י. הדגם החדיש של חברת מיל הוא המי-38 שמיועד להחליף את דגמי מי-8\17.

חברת קאמוב אימצה את התצורה של המסוק הקואקסיאלי והיא הייתה היחידה שהכניסה מסוקים כאלה לייצור סדרתי במהלך המאה העשרים. שני הדגמים הראשונים של החברה, ה-Ka-8 וה-Ka-10 היו מסוקים קלים שסבלו מהספק מנועים נמוך שמנע מהם להפוך לדגמים מוצלחים. ההצלחה האמיתית הראשונה באה בצורת הדגמים Ka-15 ו-Ka-18 אשר טסו בשנות ה-1950 המאוחרות. החברה המשיכה עם דגמי ה-Ka-27 והגרסה האזרחית שלו ה-Ka-32. דגם נוסף הוא ה-Ka-50 שהוא מסוק קרב קל בעל ביצועים מרשימים. המסוק הזה ייחודי בהיותו בין דגמי המסוקים הבודדים המוטסים על ידי טייס בודד, והוא מסוק הקרב החד-מושבי היחיד בעולם על בסיסו יוצר המסוק Ka-52.

קישורים חיצוניים

• אתר היסטוריית המסוק (באנגלית)
• מאמר על ההיסטוריה של המסוקים, מאת פרופ' ג. גורדון ליישמן (באנגלית)
• היסטוריית הכנף הסובבת (באנגלית)

הערות שוליים

• The Art of the Helicopter by John Watkinson, Butterworth-Heinemann, 2003. ISBN 9780080472034.

• Principles of Helicopter Aerodynamics (2nd Edition 2006) by Prof. J Gordon Leishman,
  Cambridge Aerospace Series, Cambridge University Press, 2006. ISBN 978-0521858601.