Большой вынос вертикальных шарниров в какой-то мере предохранял вертолет от земного и воздушного резонансов. Установка же управления циклическим шагом осложнила проблемы динамической прочности. 2 октября 1941 г. после совершения ряда успешных испытательных полетов С. Глухарев, приземлив вертолет, подруливал к ангару. В этот момент и начался земной резонанс, пилот не растерялся, быстро поднял машину в воздух, выключил двигатели и упал с высоты трех метров. Он спас вертолет, но сломал хвостовую балку.
Вариант VS-300 с тремя рулевыми винтами
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 проектировался полностью с 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. Полеты продемонстрировали хорошую управляемость, правда, тенденция к земному и воздушному резонансу оставалась. 12 декабря через четыре секунды после взлета на вертолете начались сильные резонансные колебания. 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.
Таким образом, И. И. Сикорский довел до работоспособного состояния классическую одновинтовую схему, конструкцию которой предложил еще за 30 лет до этого другой русский конструктор — Б. Н. Юрьев.
Вариант VS-300 с двумя рулевыми винтами
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, испытывались одно- и двухлопастной несущие винты, эффективность стабилизатора, оптимизировалась форма носового обтекателя. 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 осени 1943 г. VS-300 полностью исчерпал себя как экспериментальный аппарат и в октябре был передан в музей Института Эдисона. VS-300 доказал всему миру эффективность классической одновинтовой схемы. 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 И. И. Сикорским 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 русских эмигрантов из 12 человек во главе с Борисом Лабенским. Примерно месяц продолжались наземные испытания.
Фюзеляж XR-4 был ферменный, сварной из стальных труб и имел почти квадратное поперечное сечение. Хвостовая балка первоначально представляла собой плавное продолжение средней части, постепенно уменьшаясь по высоте и ширине к хвосту. Весь фюзеляж имел полотняную обшивку. Кабина защищалась плексигласовыми окнами. При первых подъемах в воздух обшивка полностью отсутствовала — летал один «скелет». В дальнейшем съемные алюминиевые листы закрыли сбоку всю «горячую» центральную часть фюзеляжа.
Окончательный вариант VS-300
В центральной части фюзеляжа, за спинками сидений пилотов поперек корпуса стоял носком назад звездообразный двигатель «Уорнер» R-500-3 «Супер Скараб» взлетной мощностью 165 л.с. Вращение от двигателя через муфты сцепления и свободного хода передавалось главному редуктору, установленному прямо за двигателем. С муфтой свободного хода был связан тормоз несущего винта. Корпус муфты сцепления использовался в качестве ступицы осевого вентилятора. Верхняя опора главного вала крепилась на вершине пирамидообразного кабана. В его передней части находился воздухозаборник. Сзади редуктора на полу располагались цилиндрические топливный и маслобаки. За головами летчиков стояли радиостанция и аккумулятор. Двухступенчатый главный редуктор имел весьма простую конструкцию — пара конических и пара цилиндрических шестерен. Часть мощности от редуктора передавалась на трансмиссионный вал хвостового рулевого винта, который проходил посередине хвостовой балки и соединял главный редуктор с промежуточным и хвостовым редукторами.
Несущий винт состоял из втулки и трех лопастей. Лонжерон лопасти представлял собой стальную цельнотянутую трубу с шестью ступенями, диаметр которых постепенно уменьшался от комля к концу. Нервюры лопастей были деревянными, обшивка — полотняной. Их ресурс не превышал 100 часов. Крепились лопасти к втулке посредством трех шарниров: осевого, вертикального и горизонтального. Колебания лопасти относительно вертикального шарнира демпфировались гидравлическим демпфером. Трехлопастной рулевой винт располагался на отогнутом вверх концевом участке хвостовой балки. Лопасти имели цельнодеревянную силовую конструкцию и полотняную обшивку.
В полностью закрытой кабине два пилотских сидения располагались рядом. Кабина имела большую площадь остекления. Доступ в кабину был через боковые двери автомобильного типа. На приборной доске располагалось 12 приборов. Внутреннее освещение подсвечивало приборы.
Управление было сдвоенным. Перед сиденьями пилотов располагались ручки управления циклическим шагом несущего винта. Рычаг общего шага был единый и располагался между сиденьями летчиков. Изменение общего и циклического шагов лопастей несущего винта осуществлялось автоматом перекоса очень сложной конструкции. Его механизм состоял из трехрогой звездочки собственно автомата перекоса, располагавшегося под втулкой, и громоздкой крестовины управления общим шагом, возвышавшейся над втулкой. Чтобы обеспечить независимость управления общим и дифференциальным шагом винта, поводок управления углом установки лопасти и тяга поворота лопасти от автомата перекоса были соединены не напрямую, а через качалку, закрепленную на крестовине. Проводка управления автоматом перекоса была сделана посредством тяг и качалок, а к рулевому винту внутри хвостовой балки тянулась тросовая проводка.
Шасси — трехопорное: две основные ферменные опоры с вертикальной амортстойкой, установленные немного впереди центра тяжести вертолета, и задняя пирамидальная — примерно посредине длины хвостовой балки. Вместо колесного на XR-4 могло устанавливаться поплавковое шасси из двух продольных резиновых понтонов низкого давления, которые монтировались на стальной ферме.
В целом вся конструкция вертолета XR-4 (VS-316 или S-47) была сделана Сикорским максимально простой и дешевой. Только такой аппарат мог быть быстро доведен до работоспособного состояния, запущен в крупносерийное производство, освоен летным и наземным составом.
14 января 1942 г. вертолет XR-4 под управлением летчика-испытателя Леса Морриса впервые оторвался от земли. В первый же день было совершено шесть полетов общей продолжительностью около получаса без какой-либо предпосылки к летному происшествию или сбою в работе. Хотя выяснилась необходимость внести в инструкцию некоторые изменения, в первую очередь уменьшить миделевое сечение громоздкой хвостовой балки, аппарат был признан удачным. Проводились также испытания аварийной посадки на режиме авторотации. Отрабатывались операции с пассажиром. На испытаниях XR-4 достиг скорости 130 км/ч и высоты полета 600 м. Узнав об этих успехах, американские военные потребовали продемонстрировать им возможности вертолета.