Первый полет вертолета Ка-15

Первый полет вертолета Ка-15


В августе 1950 года в ОКБ-2
, руководимом Н.И.Камовым, приступили к разработке предэскизного проекта двухместного корабельного вертолета Ка-15.

Первый полет вертолета Ка-15


Его компоновка, в отличие от Ка-8 и Ка-10,
была традиционной — «люди вперед, двигатель назад», однако для корабельного вертолета казались совершенно необходимыми поплавки. На машине предполагалось поставить двигатель АИ-14В со взлетной мощностью 245 л.с. и несущие винты с деревянными трапециевидными лопастями, имеющими большое сужение и отрицательную крутку, равную минус 12°. Теоретическая хорда на оси вращения равнялась 300 мм, а на конце — 100 мм. Коэффициент заполнения одного трехлопастного винта составлял 3% и, следовательно, у каждой лопасти 1%. Это был самый малый коэффициент заполнения одной лопасти в мировой практике. Таких тонких лопастей свет еще не видывал, но у «камовцев» не принято было бояться нового. Выбирал параметры несущего винта я, очевидно, под сильным влиянием исследований Л.С.Вильдгрубе, который убедительно показывал целесообразность трапециевидных и сильно закрученных лопастей для повышения относительного КПД.
Поисками оптимальной компоновки вертолета
занимались мы с инженерами В.И.Бирюлиным и Б.Ю.Костиным, поскольку Главный конструктор был на госиспытаниях Ка-10 в Риге. Николай Ильич Камов, вернувшись, просмотрел с десяток придуманных нами вариантов, сразу выбрал самый простой и, на наш взгляд, самый плохой. Это была привычная компоновка с колесным шасси. По его словам, во-первых, с поплавковым шасси мы уже успели намучитья на Ка-8 и Ка-10, а для передвижения по земле все равно нужны колеса; во-вторых, посадка на землю на поплавках с режима авторотации-это почти неизбежное наличие капота и в-третьих, даже Ка-10 при взлете и посадке страховали специально подготовленные люди, иначе машина могла войти в «земной резонанс», потому что демпфирование в баллонах было недостаточным.Разработка эскизного проекта началась весной 1951 г., а 9 июня того же года вышло распоряжение заместителя Председателя Совета Министров Н.И.Булганина за № 6043 о начале финансирования работ по Ка-15.

Первый полет вертолета Ка-15


Надо сказать, что в 1951 году
кроме проработок корабельного вертолета ОКБ-2 занималось проектированием тяжелого двухвинтового вертолета продольной схемы. Это была вторая попытка Камова получить задание на большой транспортный вертолет (первая в 1946 году с проектом «Иван Грозный» не удалась). На этот раз все складывалось гораздо серьезнее. С 25 июня 1950 года в войне с Кореей американцы впервые начали широко применять вертолеты R-5 Сикорского и HRP-1 Пясецкого, показавшие высокую эффективность. Бригадный генерал К.К.Джером закончил памятную записку командованию, датированную 12 сентября 1950 года, таким восклицанием: «… вертолеты, больше вертолетов, как можно больше вертолетов в Корею!» Выпуск транспортных вертолетов в США стал быстро увеличиваться. В правительстве СССР обсуждали вопрос о преодолении отставания отечественного тяжелого вертолетостроения. Для нас участие в программе по разработке транспортного вертолета означало укрепление и расширение ОКБ. Мы стали продумывать различные варианты вертолетов продольной схемы: маленький Ка-11, одномоторный Ка-12 и наконец, Ка-14-2 с двумя двигателями Швецова АШ-82, установленными вертикально, чтобы не делать конические шестерни в редукторах. К работе над проектом были привлечены квалифицированные сотрудники, пришедшие в ОКБ-2 из ЦАГИ и других высоких организаций, где на рубеже 40-х и 50-х годов усиленно боролись с космополитизмом.
Но судьба распорядилась так,
что основным для нашего ОКБ явилось продолжение работ по корабельным вертолетам. 4 августа 1951 года командованию ВМФ был направлен проект тактико-технических требований на Ка-15, а 3 октября предъявлен эскизный проект. Началась постройка макета, который получил одобрение в конце 1951 года, когда камовский коллектив стал называться ОКБ-4 и располагался уже на другой территории — в Тушино.

Первый полет вертолета Ка-15


Дело в том
, что в начале октября 1951 года Н.И.Камов был вызван в Кремль. Часа через три он вернулся очень расстроенный и рассказал, что на совещание кроме него были приглашены А.Н.Туполев, С.В.Ильюшин, И.П.Братухин и М.Л.Миль. Обсуждалась задача срочного создания транспортных вертолетов. Миль доложил проект двенадцатиместного Ми-4, а Камов — проект Ка-14-2. Срок изготовления машин был установлен в один год. Николай Ильич возразил, что ему необходимо минимум два года. Л.П.Берия остался очень недоволен его ответом. На другой день повторно в Кремль вызвали только М.Л.Миля и… А.С.Яковлеваи уговорили их взяться за задание, обещая неограниченную помощь. Уже 5 октября вышло Постановление правительства о создании транспортных вертолетов одновинтовой и продольной схем на 12 и 24 человека соответственно. ОКБ Миля переводилось на завод № 3, ОКБ Братухина расформировывалось, а ОКБ-2 вместе с группой СБиЖ (Старинин, Брагинский и Жеребцов) переводился в Тушино, где раньше базировался Миль. Таким образом, наш проект фактически передавали Яковлеву.
Вертолет Ми-4
начал раскрутки несущего винта в апреле 1952 года, в мае 1953 года были закончены госиспытания, а в конце года в Саратове выпустили первые серийные машины. Як-24 совершил первый полет 3 июля 1952 года. В начале 1953 года был передан на госиспытания, только в апреле 1955 года завершил их и в августе его показали на параде в Тушино. Камов был прав — такую машину за год сделать нельзя, но опасно не соглашаться с высоким начальством. А мы тем временем снова переезжали на неблагоустроенную базу, где предстояло строить по приказу МАП № 1040 от 23 октября 1951 года войсковую серию Ка-10 и разрабатывать Ка-15.

Первый полет вертолета Ка-15


На сравнительно небольшой территории,
отгороженной от завода №82, стояло двухэтажное здание, в котором разместилось КБ, сборочный, механический и сварочный цеха, деревообделочная мастерская и производственные отделы. В небольшом корпусе ЦЗЛ (Центральная заводская лаборатория) находились механическая, химическая и фотолаборатории, группа СБиЖ и лаборатория самолетного оборудования. В еще одном бараке располагались бухгалтерия и плановый отдел. При переезде часть сотрудников от нас ушла, но к нам пришли Б.Ф.Савин, Триденцов, Цыпина, Андеев, Нетучинский, В.П.Борисов, А.М.Зейгман. Летно-испытательная станция размещалась на Захарковском аэродроме, рядом с Химкинским водохранилищем. ЛИСом командовали В.А.Карпов и А.М.Конрадов. Устроились мы довольно уютно и быстро почувствовали себя хозяивами этого небольшого заводика.
Предназначенный для кораблей вертолет Ка-15
проектировался очень компактным. Его длина была почти в два раза меньше, чем у Ми-1. Непросто разместить в небольшом объеме все оборудование, необходимое при поиске подводных лодок. От обеспечения плавучести пришлось пока отказаться, на вертолете решили установить четырехколесное шасси.

Первый полет вертолета Ка-15


Прочнист ЦАГИ Н.Н.Корчемнин
любил говорить, что «вертолет летает потому, что трясется». Соосный вертолет с длинным тонким валом верхнего несущего винта имел особенно веские основания для тряски. С вибрациями в нашем ОКБ боролись, начиная с Ка-8. Постепенно вырисовывались способы их уменьшения, в разработку которых большой вклад внес Д.К.Ефремов при испытаниях Ка-10 и Ка-15. Тем не менее, при доводке первых серийных вертолетов и даже при начале эксплуатации приходилось не раз возвращаться к этой проблеме. В 1956 году Николай Ильич поручил мне заняться вибрациями вертолета Ка-15. Создали специальную группу, в которую входили С.Горштейн, А.Ильченко и Ф.Фельдман. Мы изучали вибрацию на вертолетах вообще и возможность слижение ее до допустимого уровня. Имелись ввиду автоколебания («земной резананс»), флаттер лопастей и вынужденные колебания. Ближайшей задачей для нас было уменьшение вибраций вертолета Ка-15 № 3, который в отличие от № 2 трясся значительно сильнее, хотя ничем от него не отличался. В этой работе принимали участие и специалисты ЦАГИ: И.В.Ананьев, Л.С.Попов, А.П.Резник, М.С.Галкин, Б.Я.Жеребцов и другие.
Наиболее неприятными на № 3
были вынужденные колебания машины по первому тону (продольные колебания). На Ка-15 № 2 такие колебания уменьшались за счет увеличения жесткости верхнего винта путем установки третьей, так называемой «верхней» опоры и увеличения сечения вала. При подготовке к частотным испытаниям обнаружили, что из-за производственного дефекта на Ка-15 № 3 третья верхняя опора вала практически отсутствовала, чем и объяснялось различие в вибрациях на № 2 и № 3. Исследования, касающиеся уменьшения неуравновешенных периодических сил верхнего винта, велись несколько лет. В процессе доводки вертолета с той же целью выполнили и ряд конструктивных мероприятий. Сначала увеличили вынос вертикального шарнира. Затем бронзовые подшипники вертикальных шарниров заменили на игольчатые. Позже установили пружинные тяги между лопастями верхнего винта и ввели трехтяговое соединение верхнего и нижнего автоматов перекоса. Для повышения жесткости опоры верхнего и нижнего винтов вновь увеличили сечение вала и установили верхнюю третью опору на 360 мм выше второй. Эти мероприятия дали возможность закончить заводские и провести государственные испытания Ка-15.

Первый полет вертолета Ка-15


Однако на серийном заводе
в Улан-Удэ именно из-за сильной тряски возникли большие трудности при сдаче машин заказчику. На завод направили С.Горштейна, трагически погибшего при проведении динамической регулировки вертолета в 1956 году. В начале 1957 года в Улан-Удэ откомандировали меня вместе с М.А.Купфером и Д.К.Ефремовым. В городе было очень холодно — за минус тридцать, сухой континентальный воздух сушил губы и они трескались. Работать рядом с вертолетом приходилось в суконных масках, так как ветер от винтов моментально обжигал и обмораживал лицо. Тело спасала от стужи летная одежда.
Проходили дни,
а вертолеты продолжали трястись. К вечеру мы, утомившись от безуспешных усилий, понуро и молча шли домой совершенно опустошенные. После ужина начинались споры, вырисовывались предложения и появлялась надежда на успех. А назавтра все повторялось снова. Между тем, о вынужденных колебаниях нам уже было известно если не все, то многое: форма колебаний, влияние жесткости хвостовой балки и характера загрузки фюзеляжа. А.Я.Ильченко удалось получить простую формулу для подсчета резонансной частоты. Выяснилось, что существенного изменения частоты можно ожидать за счет увеличения разноса вертикальных шарниров и жесткости вала. Уменьшив длину вала верхнего винта на 150 мм, повысили жесткость вала, что, в свою очередь, дало возможность наладить выпуск серийных машин.
Вскоре были установлены так называемые «зоны комфорта»
, границы которых нельзя переходить. Обозначены они такими оценками: незаметные, едва заметные вибрации — очень хорошо; заметные — хорошо; беспокоящие — удовлетворительно; очень неприятные — не рекомендуются; сильные — опасны для здоровья. Граница, установленная специалистами ГК НИИ ВВС, представляла собой гиперболу, в которой допустимая амплитуда колебаний понижалась по мере увеличения частоты. При повышении частоты резко возрастает воздействие вибраций на организм человека. В этом отношении оборотные вибрации на Ка-15 с частотой 350-360 кол/мин воспринимались лучше, чем лопастные вибрации на Ми-4 с частотой примерно 750 кол/мин.

Первый полет вертолета Ка-15


С началом эксплуатации серийных Ка-15
опять пришлось заниматься вибрациями. На этот раз — флаттером лопастей, признаки которого на этом вертолете обнаружили еще в 1953 г. После непродолжительного поиска способов его устранения остановились на традиционных противовесах. На лопастях надолго обосновался «фирменный знак»-выносные противофлаттерные грузы на передней кромке. А в 1954 году на вертолетах Ми-4 начались необычные явления, получившие вначале название «эффект Калиберного» и оказавшиеся флаттером. Проявлялся этот эффект на режиме моторного планирования на углах установки лопастей 6-7°. Лопасти начинали вымахивать из ометаемого конуса и срубали кабину пилотов, которые погибали и не могли рассказать, как это произошло. А летчику по фамилии Калиберный повезло: он остался в живых и поведал о случившемся. Причиной оказалось набухание лопастей во время оттепели, из-за чего их центровка смещалась назад.
Вскоре и на Ка-15 появилась
причина перемещения центровки лопастей назад — на этот раз в результате ремонта. Чинили лопасти заделывая небольшие трещины в районе триммеров, отгибаемых при регулировке несущих винтов. Триммеры решили прошить нитками «маккей». Но военным это показалось несолидным, и нитки заменили проволокой. Мастера перестарались, добиваясь товарного вида, и положили слишком много шпаклевки — центровка сместилась назад. После таких ремонтов на Ка-15 стали происходить непонятные летные происшествия. При их расследовании подозрение пало на флаттер. Но в ОКБ все машины после ремонта лопастей проверялись по специальной методике. На земле при максимальных оборотах летчик несколько раз отклонял ручку, провоцируя флаттер. Если при этом конус лопастей «не размывался» и фыркающие звуки отсутствовали, то машина считалась пригодной. В полете обороты всегда меньше максимальных. А по результатам, полученным в ЦАГИ, считалось, что если флаттера нет на висении, то его не будет и на скорости.
После починки лопастей
нужно было вводить в строй машины в разных местах страны, и Николай Ильич разослал нас по гарнизонам. Мне достался Севастополь, где я уже бывал с лекциями. В конце лета 1958 году дело у нас двигалось медленно, а необходимо было на всех вертолетах сначала выполнить наземную проверку на флаттер, затем облетать машину и замерить ручным вибрографом амплитуду колебаний в кабине. Летных дней было слишком мало, работа замирала, и я нервничал. Однажды в отсутствии летчика я уговорил инженера части сделать наземную проверку без пилота. Он нехотя согласился, и я сел на правое сиденье. Раскрутив винты и выйдя на максимальные обороты, инженер стал делать «дачи», а я смотрел на концы лопастей и прислушивался. Флаттерных сигналов небыло, но после очередной «дачи» машина влетела в «земной резонанс». Кто видел, тот знает, что это такое. Инженер медлил со сбрасыванием «шаг-газ», пытаясь удержать соскакивающую фуражку. Я же не мог дотянуться до рычага, находящегося слева от кресла пилота. Наконец, «шаг-газ» был сброшен и машина остановилась, вдоволь попрыгав. При осмотре обнаружилась недостаточная затяжка демпферов вертикальных шарниров. Вертолет не пострадал, но мне урок впрок не пошел.

Первый полет вертолета Ка-15


При облете одной из последних машин летчик А.Н.Воронин
обнаружил сильные вибрации в полете на высокой скорости. Однако на ленте вибрографа записи были вполне благополучные. Я заявил, что вертолет может быть принят или же полет должен быть повторен. Воронин явно рассердился и придя на следующий день на аэродром, коротко бросил: «Садись». Взяв виброграф, я с удовольствием уселся на правое сиденье. Летели мы без парашютов. Быстро набрав высоту, Воронин начал показывать мне поведение машины, постепенно увеличивая скорость. Сверху аэродром и Херсонес казались очень маленькими, кругом было море. При номинальных оборотах на скорости около 140 км/ч сильно «зафыркало» и конусы обоих винтов «размыло»-это был самый настоящий флаттер. Началась сильнейшая тряска. Мне показалось, что между лопастями верхнего и нижнего винтов остается не более 100 мм. Но почему-то я боялся сказать об этом Воронину. А он совершенно спокойно продолжал демонстрировать «высокую вибрацию». Указывает на приборную доску, скорость — 120 км/ч и повышает обороты выше номинальных. Машину начинает просто зверски трясти. Я ему жестами объясняю, что все понял и надо спускаться, а он знай себе меняет обороты и скорости. Очевидно, эта демонстрация длилась минуты две-три. Но для меня время тянулось нескончаемо. Наконец мы сели. На вибрографе была запись «от упора до упора».
Только на земле
я высказал Анатолию Николаевичу свое мнение о том, что он проделал в воздухе. Затем отправил на завод телеграмму с подробным объяснением происшедшего. Почти одновременно со мной в Казахстане М.А.Купфер расследовал аварию с Ка-15, который разбился после «прошивки» триммеров. Столяр, ремонтировавший лопасти, попросил летчика покатать его на вертолете и тот согласился. В полете они попали во флаттер и лопасти схлестнулись. К счастью, машина опустилась на оставшихся обрубках и жертв не было. С тех пор в методику проверки на флаттер внесли существенное изменение. Требовалось обеспечить нормируемый запас по эффективной центровке лопастей. Так, эффективная центровка должны быть на 1 % более «передней» чем та, при которой на максимальных оборотах отсутствуют флаттерные сигналы. Обеспечение достаточного запаса по флаттеру оказалось необходимым не только для безопасности полетов, но и для снижения уровня вибраций. Отрегулировать вертолет стало значительно проще.
Полученные при испытаниях
летно-технические характеристики Ка-15 оказались выше проектных. Машина перевозила коммерческий груз в 210 кг при взлетном весе 1410 кг и мощности двигателя 280 л.с. В то же время Ми-1 брал 255 кг при весе 2470 кг и мощности 575 л.с. Характеристики управляемости, свойственные соосному вертолету, и компактность машины позволяли выполнять взлеты и посадки с весьма ограниченных площадок.
После запуска Ка-15 в серию ОКБ
продолжило работы над повышением ресурса и расширением областей применения вертолета. На заводе были созданы многочисленные стенды для испытаний в условиях динамических нагрузок узлов и элементов конструкций, проводились длительные ресурсные испытания, комплекс специальных летных испытаний (в том числе посадки на авторотации без пробега с включением двигателя на высоте 300 м). Выполнялись посадки на поплавковом шасси на воду, также и на авторотации. Летчики Д.К.Ефремов и Т.В.Русиян в 1957 году провели очень с ложные и небезопасные исследования «вихревого кольца», установив четкие границы попадания в этот режим и методы выхода из него.

В 1957 году создали учебный вертолет УКа-15
с двойным управлением, дополнительными пилотажными приборами и шторками для обучения «слепому» полету. Разработали различные варианты народнохозяйственного многоцелевого вертолета Ка-15М. Его оборудовали аппаратурой для химической обработки растений, контейнерами для почты и мелких грузов, гондолами для перевозки больных, а также поплавковыми шасси.
В строевые соединения ВМФ
вертолет начал поступать в 1957 году. Но из-за небольшой грузоподъемности в качестве противолодочного вертолета Ка-15 был неэффективен. Так, один вертолет мог взять на борт лишь 2 гидроакустических буя, предназначенных для слежения за подлодками. При этом аппаратура управления находилась на другом вертолете, а средства поражения подлодок (глубинные бомбы) — на третьем. Также эксплуатация новой машины на флоте сопровождалась разнообразными неполадками, которые говорили о низкой надежности Ка-15: отмечался флаттер несущего винта, а также колебания типа «Земной резонанс» во время руления.
В июле 1960 года
один из таких вертолетов, принадлежащий 710-му отдельному вертолетному авиаполку, разбился из-за произошедшего схлестывания лопастей после совершения взлета с аэродрома Новонежино. В ноябре подобный случай повторился снова, но тогда вертолет удалось посадить. Два этих случая не были единственными. В мае 1963 года вертолеты полностью прекратили полеты в ВМФ СССР, где ему на смену уже были готовы прийти новые вертолеты и самолеты. В ДОСААФ и Аэрофлоте данные машины эксплуатировались вплоть до 1970-х годов. Их использовали для обучения курсантов наряду с Ми-1. Также вертолет использовался в сельском хозяйстве для опыления посевов.

Первый полет вертолета Ка-15

Летно-технические характеристики Ка-15:

Модификация: Ка-15
Диаметр главного винта, м: 9,96
Длина,м: 6,26
Высота ,м: 3,35
Ширина, м: 2,85
Масса, кг
-пустого: 968
-нормальная взлетная: 1360
-максимальная взлетная: 1460
Тип двигателя: 1 х ПД АИ-14В
-мощность, кВт: 1 х 188
Максимальная скорость, км/ч: 155
Крейсерская скорость, км/ч: 120
Перегоночная дальность, км: 520
Практическая дальность, км: 278
Практический потолок, м: 3500
Статический потолок, м: 600
Экипаж, чел: 1
Полезная нагрузка: 1 пассажир или 364 кг груза

Опубликовать в Фейсбук  Опубликовать в Google plus  Опубликовать в Вконтакте  Добавить в Twitter  Поделиться в Одноклассниках 
Загрузка...

Добавить комментарий

logo
Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
*
Генерация пароля