ИКАМ / ICAW - The illustrated catalogue of aircraft of the world  авиация мира :: ИКАМ
       Главная :: Старые самотеты :: Современные самолеты :: Вертолеты :: Двигатели :: Фотогалерея :: Книги :: Истребители :: Бомбард-ки ::
       Штурмовики :: Разведчики :: Транспортная авиация :: Вертолёты :: Мор. авиация :: Пассаж. авиация :: Спорт. авиация :: Спецавиация ::
       Вооружение :: ОКБ :: Заводы :: Авианесущая техника :: Аэродромная техника
brazd.ru

BRAZD.RU

ИКАМ - авиация мира

каталог авиации

база авиации

каталог авиации мира

авиации мира



Вертолеты


КА-22
КА-22


Идея создания винтокрыла возникла осенью 1951 г., когда камовская команда переехала в Тушино, получила название ОКБ-2 и должна была строить войсковую серию Ка-10 и разрабатывать Ка-15.

В это время в печати появились сообщения об опытах буксировки вертолетов самолетами в район операции с целью повышения дальности: при этом несущий винт вертолета авторотировал и топливо сохранялось на обратную дорогу. Заинтересовавшись такой комбинацией, я сделал некоторые подсчеты. В качестве буксировщика рассматривался самолет Ли-2. Оказалось, что он способен в полете максимально разгружать несущий винт, передавая нагрузку на крыло. Качество сцепки повышалось, но взаимное расположение самолета и вертолета вызывало сомнение. Если буксировать планер выгодно и удобно выше самолета, то буксируемый вертолет лучше располагать ниже самолета, что представлялось трудновыполнимым. Пришла мысль соединить вместе самолет-буксировщик и подъемное устройство (то есть несущий винт, двигатель, трансмиссию) и таким образом обеспечить летательному аппарату вертикальный взлет и посадку и повысить дальность за счет аэродинамического качества. Ли-2 выпускался крупной серией в Ташкенте, легкий и мощный турбовинтовой двигатель ТВ-2 конструкции Н. Д. Кузнецова уже был, а сделать несущий винт диаметром 17,5 м с редуктором казалось много проще, чем строить вертолет с небывалым диаметром винта в 21 метр и огромным крутящим моментом.

Получив одобрение Н. И. Камова и его заместителя В. В. Никитина, я сочинил очень короткое - буквально на половину страницы - письмо И. В. Сталину, где излагалась основная цель проекта и возможность его быстрого осуществления.

Подписанное тремя авторами письмо я отвез в Кремль. Это было в начале марта днем, а ночью Николай Ильич поднял меня с постели - ему только что звонил министр, получивший команду, очевидно, с самого верха. И все завертелось как в ускоренном кино: совещания в министерстве, приезд к нам Н. Д. Кузнецова, составление графиков совместных работ.

Уже 22 мая 1952 г. готов эскизный проект, за два месяца спроектирована механизированная модель винтокрыла с несущими винтами от Ка-1 - и высокочастотным двигателем, осенью проводились ее испытания в Т-101. К нам в ОКБ-2 доставлен самолет Ли-2 для использования при проектировании и постройке макета. Весной 1953 г. в Куйбышеве у Кузнецова я впервые увидел в натуре турбовинтовой двигатель. В сентябре в Ташкенте велись переговоры о возможном участии завода в изготовлении винтокрыла.

К этому времени Николаю Ильичу надоела роль соавтора и он выступил с проектом тяжелого вертолета с ТВД и даже отправил его в ЦАГИ, но потом отозвал. Проект винтокрыла X постепенно терял свою привлекательность. Серийный выпуск Ли-2 прекращался, и этот самолет не мог служить базой для постройки винтокрылов. Нужны были более мощные машины с турбовинтовыми двигателями.

В конце 1952 г. почти одновременно началась разработка вертолета Ми-6 и винтокрыла Ка-22. Оба летательных аппарата создавались под турбовинтовые двигатели на базе ТВ-2Ф мощностью 5900 л.с. Неизбежным становилось острое соперничество двух конструкторских коллективов, двух конструктивных схем. Положение нашего ОКБ было очень сложным: ни оборудованного завода, ни серийных вертолетов. А в ОКБ Миля уже выпустили два серийных вертолета Ми-1 и Ми-4, последний из которых являлся выдающимся достижением советской авиации. У нас в апреле 1953 г. совершил первый полет вертолет Ка-15, а в июне министр прекратил финансирование этой машины. Нужно обладать незаурядной храбростью Н. И. Камова, чтобы решиться на соревнование в таких условиях.

Вес винтокрыла Ка-22 был в 20 раз, а мощность в 50 раз больше, чем на Ка-15, скорость предполагалось увеличить почти вдвое по сравнению с существующими вертолетами. На винтокрыле решили применить поперечную схему расположения несущих винтов и установить двигатели на концах крыла. Эта схема позволяет органически слить самолет и вертолет, обеспечить компактность силовых установок. Она является симметричной, а Николай Иванович не уставал подчеркивать преимущества симметрии машины для пилотирования. Кроме этого, в поперечной схеме целесообразно используются крылья в качестве опоры для несущих винтов и емкостей для топлива. У нее максимально эквивалентное удлинение и, следовательно, наибольшее аэродинамическое качество. Применение двух несущих винтов вместо одного винта удвоенной площади позволяет получить определенные весовые преимущества.

Правда, у поперечной схемы была плохая репутация. Неудачи отечественных вертолетов И. П. Братухина, американских машин Мак-Донелл, Платт де Пейдж и других обычно связывали с сильными вибрациями, которые являются органическим свойством данной схемы. Еще одним недостатком схемы винтокрыла считалась невозможность осуществления переходного режима, когда мощность с несущих винтов передается на тянущие. Этот режим действительно не был изучен. Очень сложным представлялось создание силовой установки и трансмиссии общей мощностью около 12000 л.с, состоящей из двух двигателей, разнесенных на 23 метра и связанных между собой синхронизационным валом, которая способна передавать мощность на два несущих и два тянущих винта. И, наконец, самой сложной представлялась задача создания несущих винтов, способных работать на скорости выше 400 км/ч, когда на концах наступающих лопастей скорость превышает звуковую.

В 1962 г. Николай Ильич защищал докторскую диссертацию по совокупности выполненных работ, и М. Л. Миль сказал, что он достоин этой степени Lза один винтокрыл¦. Но все это было позже, через 10 лет, а пока в Тушино винтокрылом занимались всего несколько человек: А. И. Власенко, И. А, Купфер, М. Б. Малиновский, В. В. Никитин, О. И. Полтавцева, С. Я. Финнель; в производстве В. П. Борисов, А. М. Зейгман, Б. Я. Савин. Нам оказывали помощь ученые ЦАГИ: И. В. Ананьев, Л. С. Вильдгрубе, Н. Н. Корчемнин, М. К. Сперанский, Я. М. Серебрийский, А. Ж. Рекстин, Т. А. Француз, И. О. Факторович и многие другие.

Одной из первоочередных была задача разработки перечня работ для уточнения параметров, получения достоверной информации о работе скоростных несущих винтов и поведении машины на переходных режимах. Необходимо было быстро составить Нормы прочности для аппаратов такого типа и определить нагрузки на агрегаты, без чего невозможно начать разработку конструкции. Надо было экспериментально отработать внешнюю форму винтокрыла, обеспечивающую минимальное сопротивление.

С января по май 1953 г. была спроектирована, построена и отправлена в ЦАГИ механизированная модель винтокрыла в масштабе 1:7,25 с двумя электродвигателями по 100 кВт, приводящими два несущих винта диаметром 2,76 м. Крыло модели и горизонтальное оперение были дренированы.

Несущие винты и рули оперения могли управляться дистанционно со специального пульта. На втулках несущих винтов находились весовые элементы для замера тяги и крутящего момента, на лопастях - датчики для замера напряжений. Вся информация передавалась на записывающую аппаратуру через два 19-канальных токосъемника. В мае началась работа по доводке механизированной модели 221 в ЦАГИ. Одновременно испытывалась продувочная модель 222 в масштабе 1:14,5. Первые испытания были проведены в 1953 г., затем последовали изменения обводов, продувки с новым крылом, с тянущими винтами и так далее.

Доводка и первые испытания механизированной модели 221 проводились в углу огромного помещения открытой части трубы Т-101 силами сотрудников отдела Сперанского. На модели установили несущие винты с 3-шарнирны-ми и 3-лопастными втулками В-221-3 и лопасти ЛД-7. Лопасти, спроектированные Купфером, были изготовлены из липы, имели латунную оковку с залитым свинцом носиком. Толщина лопастей на концах была 3,3 мм. На максимальных оборотах - 1800 об/мин- окружная скорость равнялась 260 м/с. Модель стояла на транспортировочной тележке и была отгорожена от пульта управления металлической сеткой и листом плексигласа. За пультом сидел механик Александр Пырх, а рядом размещалось несколько человек. Смотреть было удобно - винты вращались примерно на уровне глаз. По мере увеличения оборотов повышался шум винтов и росло волнение за пультом. Вот на тахометре уже 1000, 1200... Шум увеличивается. 1500, 1700, 1800! Слава Богу, кажется, вышли. Но тахометр показывает 2000, 2200... Визг винтов становится невыносимым, и все стоящие за плексигласом начинают понемногу приседать. Оставаться в плоскости лопастей не хочется. Внезапно визг винтов изменяется, и механик убирает обороты. Винты медленно останавливаются, но некоторые лопасти не опускаются на ограничители свеса, а остаются поднятыми вверх. Осматриваем винты. Никаких разрушений нет, но в горизонтальных шарнирах явно увеличилось трение, они как бы зажаты. Все присутствующие заметили резкое размывание тюльпанов лопастей при изменении шума винтов. Похоже на флаттер, который совсем недавно на Ми-4 и Ка-15 лечили одинаково: увеличивали переднюю центровку лопастей путем установки дополнительных противовесов. Сделать противовесы на наши тонкие, липовые, да еще с облегченными хвостиками лопасти было очень трудно. Однако двум авиамоделистам-рекордсменам Купферу и Г. Винтину все же удалось подковать блоху. Они установили на концах всех шести лопастей маленькие пульки, закрепив их согнутыми из латуни полосками. Испытание провели, но после него можно было легко вынуть пульки рукой из нескольких растянувшихся латунных обечаек.

В результате решили не рисковать и перешли на двухлопастные полужесткие несущие винты с общим горизонтальным шарниром (втулки В-221-2, лопасти ЛД-8). Одновременно уменьшили окружную скорость с 260 до 220 м/с. На нас произвело большое впечатление непосредственное восприятие выбранной окружной скорости во время испытаний. Пришлось увеличить коэффициент заполнения с 0,055 до 0,076. Лопасти стали тяжелее, втулки несущих винтов тоже. Выросли крутящие моменты и потяжелели редукторы.

В 1953 г. был предъявлен предэскизный проект винтокрыла Ка-22. Он рассматривался в ВВС, ЦАГИ и других учреждениях, был одобрен и послужил исходным материалом для подготовки решения правительства о создании винтокрыла. Постановление вышло 11 июня 1954 г. Оно предусматривало постройку трех винтокрылов и перевод ОКБ-4 на завод 938 в Ухтомскую. Так исполнилась давняя мечта Николая Ильича - вернуться в Ухтомскую и получить большое задание! 25 июня от ВВС пришел проект тактико-технических требований, который после просмотра был подписан Н. И. Камовым. 26 июня в ЦАГИ согласовали подробный график работ.

В Ухтомской все осталось таким же, как и в 1941-м, когда коллектив уехал в эвакуацию. Авиационный завод предстояло создавать заново. Николай Ильич начал с людей. Директором завода был назначен И. С. Левин, который во время войны руководил заводом в Саратове, выпускавшим по 30 истребителей в день. Главным инженером стал опытный И. И. Штейнберг - тоже бывший директор завода. Начался набор инженеров, техников, рабочих.

Летом 1954 г. в ЦАГИ были закончены наземные испытания механизированной модели, а осенью начались испытания в Т-104. Одновременно осуществлялись доводка модели и отладка записывающей аппаратуры. Только в ноябре скорость потока была доведена до 75 м/с, но тут не выдержали лопасти. Пришлось делать усиленные лопасти ЛД-8У, отрабатывать их на земле, и в феврале 1955 г. в Т-104 удалось получить необходимую нам информацию по скосам потока, по входам в воздухозаборники и по характеристикам наружных винтов на режиме висения. Именно эти характеристики были особенно важны, так как они определяли несущую способность винтокрыла. За характеристиками на ц=0 велось заинтересованное наблюдение. По расчетам ожидался гораздо более высокий относительный КПД несущих винтов. Мы получили ti=0,5 и поняли, что где-то есть методическая ошибка. Противники винтокрыла поспешили использовать эти результаты на серьезных совещаниях. А оказалось, что на весовые элементы кроме тяги приходила реакция от сил, идущих по тягам управления общим шагом лопастей. Мы в дальнейшем делали замеры тяги с зажатыми осевыми шарнирами, и чудеса с КПД прекратились.

В 1956 г. в Т-104 исследовалось влияние сжимаемости на аэродинамические характеристики несущих винтов. Эксперименты проводились при нулевом угле атаки, так как имелось в виду определение изменения профильных потерь по числу М. Предстояло, увеличивая скорость потока до 125 м/с, при окружной скорости 220 м/с достичь скорости звука на концах наступающих лопастей. На такой режим никто еще не выходил. Испытания были очень напряженными, и только при максимальной скорости потока винты начали совершать красивые круговые колебания с низкой частотой. В экспериментальной бригаде долго хранились эти лопасти.

Многочисленные опыты с целью выбора оптимальной компоновки лопастей проводились в ЦАГИ на установке И'ВУ-2 в 1954-1955 гг. Испытывались геометрически подобные 4-лопастные несущие винты диаметром 7,2 метра с разными профильными компоновками, а также динамически подобные лопасти такого же диаметра. Определялись аэродинамические характеристики на режиме висения около земли. Наиболее полезными оказались испытания Lдинамически подобных¦ лопастей, вернее, подобных по массовой характеристике у, которая определяет конусности несущего винта. Мы впервые не подсчитали, а увидели, каким будет угол конусности лопастей, если нам удастся выдержать их проектный вес 120 кг. Зрелище оказалось настолько впечатляющим, что пришлось почти вдвое утяжелить лопасти. Этот процесс продолжался и позже - при летных испытаниях винтокрыла, но уже с целью обеспечения прочности лопастей. Основная проблема винтокрыла - создание скоростного несущего винта. Нам помогали сотрудники ЦАГИ и среди них крупный специалист 2-й лаборатории Я. М. Серебрийский. Он дал рекомендации по профильной компоновке лопастей. Обычно модели несущих винтов испытывались в 5-й лаборатории с небольшими окружными скоростями, и на их основе делать выбор оптимальной формы было невозможно. А эти испытания проводились при натурных окружных скоростях, то есть в условиях соблюдения подобия по числу М, и в этом отношении являлись уникальными. Поэтому было решено построить специальный электровинтовой стенд (ЭВС) с мощным машинным залом и испытывать на нем модели несущих винтов при разных окружных скоростях вплоть до 260 м/с. Мы уже имели опыт работы на натурных скоростях с деревянными лопастями и знали их недостатки: неточность выдерживания профильной компоновки, нестабильность и недостаточную прочность. Кроме этого, для испытаний с различными законами крутки приходилось делать несколько комплектов лопастей, в идентичности которых были сомнения. А. Г. Сатаров предложил изготавливать жесткие лопасти из дюраля и деформировать (закручивать) их, добиваясь необходимого закона. Можно было создавать на одних и тех же лопастях различные закрутки и испытывать их при разных окружных скоростях. ЭВС вошел в эксплуатацию в 1958 г. На нем отрабатывались десятки моделей.

В 1955 г. завершили эскизный проект Ка-22 под заданные тактико-технические требования. Он был сделан на основании наших конструкторских и расчетных разработок и базировался на результатах испытаний моделей, исследованиях институтов МАП и на данных, полученных от многочисленных организаций-смежников. Весь год не прекращалось согласование технических условий на агрегаты винтокрыла, разрабатывающиеся по кооперации главными конструкторами А. Г. Ивченко, К. Н. Ждановым, Г. И. Ворониным, И. И. Картуковым, А. С. Абрамовым, Ф. А. Коротковым, В. В. Медведевым, И. А. Михалевым и другими.

В этом и следующем году закончились испытания продувочной модели - 222, модели оперения - 223, упруго-массовой модели - 224, флаттерной модели - 225. Прошли испытания отсек фюзеляжа, панели грузового пола, фюзеляжа и крыла. В процессе работы тесные связи образовались у нас с ЦАГИ, ЦИАМ, НИСО, ВИАМ, МАИ, ГК НИИ ВВС, ЦНИИ-30 и другими институтами.

Несколько лет после переезда в Ухтомскую Николаю Ильичу и всему коллективу пришлось заниматься созданием опытного производства, набором и обучением сотрудников, строительством цехов и жилых домов. Требовала много сил и наша первая серийная машина - вертолет Ка-15. Работа по созданию винтокрыла задерживалась, и 28 марта 1956 г. вышло Постановление правительства о переводе Ка-22 в разряд экспериментальных и об уменьшении количества опытных экземпляров с трех до одного.

В начале 1957 г. винтокрыл для статических испытаний отправлен в ЦАГИ, и только в конце того же года был утвержден график научно-исследовательских работ для обеспечения первого полета. А Ми-6 впервые поднялся в воздух уже в июне 1957 г. Мы явно отставали.

Осенью 1958 г. винтокрыл перевезли с завода на ЛИС. Однако испытания лопастей несущего винта Ка-22 начались еще в июне на перелетевшем из Летно-испытательного института вертолете Ми-4. Всего в 1958 г. на Ми-4 с лопастями ЛД-24 было совершено 15 полетов с общим налетом 4 часа 36 минут. Летали пилот-испытатель Ефремов, механик Маденов и ведущий инженер Альперович.

В перечне оказалась записана разработка лопасти типа А-6. Это не было следствием катастрофы - скорее, являлось свидетельством серьезных надежд на продолжение работ по созданию винтокрыла. Николай Ильич еще не был сломлен, и тему еще не закрыли. Борьба продолжалась. Было совершенно необходимо увеличить подъемную силу несущих винтов. Для этого и нужна лопасть А-6, разработанная в результате многолетних расчетов и испытаний моделей на ЭВС. До радиуса 0,7 лопасть была прямоугольной и сужалась только на конце. Вместо профилей СР на трапециевидном участке применялся профиль ПВ. Использование лопастей типа А-6 позволяло повысить тягу винтокрыла с двигателями Д-25ВК и обеспечить вертикальный взлет с весом 35 тонн.

Однако точка в судьбе Ка-22 уже была поставлена, хотя нам трудно оказалось смириться с поражением. Предпочтение отдали тяжелому вертолету Ми-6, который с конца 1959 г. запущен в серийное производство, в 1963 г. принят на вооружение, а в 1964 г. начинается его продажа за рубеж. Соревнование закончилось победой вертолета.

Главными недостатками Ка-22 были большие потери мощности на привод тянущих винтов и большие потери тяги от обдувки крыла потоком несущих винтов. Кроме этого, желая получить серьезное улучшение характеристик (например, скорости) нельзя обойтись без адекватного улучшения характеристик входящих в конструкцию элементов и прежде всего двигателей. Прогресс летательных аппаратов всегда происходил под мощным влиянием прогресса в двигателестроении.

Можно добавить, что два серийных винтокрыла долгие годы простояли на заводском аэродроме, но ни один из уникальных аппаратов так и не попал в авиационный музей.





© ИКАМ - иллюстрированный каталог авиации мира / Materials on aviation subjects
Главная :: Старые самотеты :: Современные самолеты :: Вертолеты :: Двигатели :: Фото :: Книги :: Друзья :: Авиация в кино

Rambler's Top100