Итак, причина различного поведения модели и реального автожира определена. Теперь нужно строить ротор, в котором лопасти могли бы совершать маховые движения, — и ла Сьерва решает присоединить каждую лопасть к втулке посредством шарнира с горизонтальной осью (пока только один шарнир; в 1927 г. он придет ко второму — с вертикальной осью). О том, когда именно ему пришла эта мысль, ла Сьерва пишет так: "…в моей тетради, в которой я записывал расчеты в течение нескольких лет, я нашел запись, которая гласит: 2 января 1922 г. мне впервые пришло в голову решение шарнирно сочленять лопасти" [9] [7, р. 41]. По-видимому, это решение вначале было для конструктора альтернативным. Лишь после испытаний С-2 ой окончательно убедился в необходимости применения шарнирного ротора.
18 апреля 1922 г. ла Сьерва подал заявку на патент "Шарнирное соединение, обеспечивающее маховое движение лопастей в вертикальной плоскости". Патент "Улучшение аэропланов с вращающимися крыльями" № 81406 был выдан 15 ноября того же года. Теперь шарнирное сочленение позволяло лопасти при вращении образовывать конус, определяемый равновесием аэродинамических и центробежных сил. Маховое движение демпфировалось аэродинамически. Лопасть, которая поднималась, автоматически уменьшала угол атаки и, следовательно, подъемную силу, что заставляло ее уменьшить скорость взмаха и затем опуститься и, наоборот, при опускании лопасти угол атаки увеличивался.
На первых автожирах с горизонтальными шарнирами ла Сьерва использовал для подвески лопастей резиновые шнуры, которые даже при остановленном роторе держали лопасть почти горизонтально. В движении же центробежная сила примерно в 10 раз больше, чем подъемная, и лопастям подвеска не нужна. Необходимость в подвеске появляется в состоянии покоя или на малых оборотах ротора, когда подъемная сила еще недостаточна.
Патент содержал и другой пункт: лонжерон лопасти вблизи корневой части был отогнут вниз и таким образом шарниры оказывались ниже центра тяжести лопасти. Конструктор полагал, что во время полета лопасти будут занимать почти горизонтальное положение. Такая форма лонжерона лопасти использовалась только на С-4 (о котором речь пойдет ниже).
Хуан де ла Сьерва считал, что с вводом шарнирного ротора он получил шесть преимуществ: 1) сцентрированную аэродинамическую результирующую; 2) присущую аппарату устойчивость, так как результирующая подъемной силы всегда приложена к точке, расположенной выше центра тяжести [10]; 3) возможность использования оптимальных профилей, которые нельзя применить на "компенсированном" роторе;
4) устранение изгибающих моментов оси ротора;
5) устранение гироскопического эффекта; 6) легкость и простоту конструкции.
С-4 и первые полеты
Первый автожир с лопастями на шарнирах С-4 имел также и другое новшество: ось ротора по желанию пилота могла отклоняться влево и вправо. Как мы уже знаем, для управления в поперечной плоскости С-1 располагал одним-единственным элероном над роторами. На С-3 было приспособление для общего одновременного закручивания лопастей, а на С-2 — дифференциальный руль высоты. Теперь же было применено поперечное управление посредством ротора.
Для постройки С-4 ла Сьерва использовал фюзеляж С-3, но при этом значительно его модифицировал. Установил двигатель "Рон" мощностью 80 л. с. На автожире использовался четырехлопастный ротор. Лопасти имели по одному трубчатому лонжерону и деревянные нервюры.
Испытания начались в июне 1922 г. Первые рулежки и пробежки выполнил Гомес Спенсер, но вскоре он был отозван в действующую армию, и испытания продолжил Хосе Мария Эспиноса. Испытания опять не дали ожидаемого результата: летчик не мог отклонить ось ротора — потребное усилие превышало человеческие возможности. Нужно было возвращаться к самолетной схеме управления. Ла Сьерва понимал, что это шаг назад, но в тот момент надо было в первую очередь доказать действенность принципа автожира на практике, а потом уже последовательно вести отработку наиболее оптимальной схемы управления. Управление посредством ротора было упразднено и на С-4 поставили поперечную балку с элеронами. К тому времени вернулся Гомес Спенсер, который и продолжил испытания.
