Текст книги "Вертолет, 2003 № 03"

Автор книги: Автор Неизвестен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 8 страниц)

Вертолет, 2003 № 03

Российский информационный технический журнал

№ 3 [22] / 2003

Издается с июня 1998 года. Выходит С раза в год

Фотографии А Михеева (1, 4 стр. обложки), Е Фомина (фирма КАМОВ), С Паршенцева (стр. 16-19), а также из архивов авторов, организаций и редакции.

ЮБИЛЕЙ

Портрет на фоне вертолетов

7 октября исполняется 55 лет фирме КАМОВ. И уже почти 30 лет фирму возглавляет Сергей Викторович Михеев. Более того, можно без преувеличения сказать, что именно он смог превратить слово «Камов» во всемирно известный бренд, сделал все возможное, чтобы в непростых условиях успешно продвигать вертолеты марки «Ка» на мировой рынок, укрепляя репутацию России как лидера мирового вертолетостроения. 22 декабря Сергею Викторовичу исполняется 65 лет, и мы полагаем, что разговор о юбилее фирмы КАМОВ необходимо начать с рассказа о ее Генеральном конструкторе.

Если перефразировать известное высказывание, получится, что не только «российское могущество», но и «российская конструкторская мысль» будет прирастать Сибирью. Видимо, сибирский воздух благотворен для развития талантов будущих главных и генеральных конструкторов вертолетов – Николай Ильич Камов и Михаил Леонтьевич Миль родились в Иркутске, Сергей Викторович Михеев родился в Хабаровске. В этом, городе он прожил до 19Б2 года, потом в связи с переводом отца на новое место работы семья переехала в поселок Певек Магаданской области, через три года – в Анадырь. В 1956 году, по окончании школы, Михеев поступил в Московский авиационный институт, который закончил с отличием в 1962 году. Молодого специалиста направили работать на Ухтомский вертолетный завод. С этого момента жизнь Сергея Викторовича Михеева неразрывно связана с ОКБ Камова.

Конструкторские способности и хватку руководителя в молодом человеке, пришедшем. на завод, разглядел сам Николай Ильич Камов. Именно он определил Михеева на работу в отдел технических проектов – «кузницу» главных конструкторов. Хорошая теоретическая подготовка и феноменальная трудоспособность определили быстрый профессиональный рост Сергея Михеева: всего четыре года понадобилось ему, чтобы пройти путь от инженера, инженера-конструктора третьей и второй категорий до начальника бригады. В начале 1967 года Н.И. Камов поручает ему возглавить срочные работы по переоборудованию вертолета Ка-25 в вариант «кран» для показа на Парижском авиасалоне. Выполнение этого задания потребовало колоссального напряжения сил как самого руководителя, так и исполнителей. Выпуск необходимой технической документации, доработка машины в соответствии с заданием – работа шла днем и ночью. И вот наконец в мае 1967 года вертолет Ка-25К совершает успешный перелет Москва – Париж и предстает перед мировой авиационной общественностью. Вместе с Камовым, первым заместителем, главного конструктора И.А. Эрлихом и летчиком-испытателем. Е.И. Ларюшиным в Ле Бурже отправился и Михеев, для которого это был не только первый опыт выставочной работы, но и первая возможность напрямую познакомиться с лучшими образцами мировой авиационной техники.

В 1971 году Михеев – ведущий конструктор по сложным объектам, а вскоре начальник каркасного отдела, всегда самого нагруженного и тесно связанного со всеми другими подразделениями.

Николай Ильич Камов ушел из жизни 24 ноября 1973 года. Четыре месяца спустя, 19 апреля 1974 года, приказом Министра авиационной промышленности С.В. Михеев был назначен главным конструктором и ответственным руководителем Ухтомского вертолетного завода. И почти сразу – первое испытание «на прочность». Ранним утром 1 мая 1974 года Михеев получает срочное задание: согласно межправительственному соглашению с Египтом необходимо было переоборудовать 9 вертолетов Ка-25 для выполнения работ по разминированию Суэцкого канала. Срок – неделя. С первомайской демонстрации руководители подразделений шли не по домам, а в кабинет главного конструктора. В тот же день были сформированы комплексные бригады, которые должны были заниматься переоборудованием машин.

С одной из баз Черноморского флота вертолеты Ка-25 летели в Москву и один за другим садились прямо на площадку у сборочного цеха, где сразу же начиналась работа. Четверо суток люди не покидали завод. На пятый день оснащенные специальными комплексами вертолеты Ка-25 уже взяли курс к берегам Нила. Успешное разминирование Суэцкого канала имело большой международный резонанс.

Вертолеты нового поколения Ка-226 и Ка-60. Демонстрационный полет на MAKC-200J

С. В. Михеев докладывает Президенту России В.В. Путину о последних разработках фирмы КАМОВ

С самого начала своей профессиональной деятельности Михеев зарекомендовал себя как специалист, умеющий мыслить концептуально. Он прекрасно понимал, что техника становится востребованной только тогда, когда формированию ее облика предшествует создание концепции применения, когда появление новой машины является ответом на определенные ожидания, часто опережающие время. Вертолет не должен быть только транспортным средством, пусть и удобным, обладающим уникальными свойствами. Вертолет должен реализовать и расширять свои возможности как машина целевого назначения. В вертолетостроении развивалась идея вертолетных комплексов. Эта идея, возникшая, конечно, не вдруг, а полагавшаяся известной и даже подчас тривиальной, не так проста в реализации, как кажется. Ее воплощение требует не только конструкторских способностей, но и стратегического экономического мышления, прогностического дара и дара убеждения, которыми, например, обладал М.Л. Миль. Михееву все это присуще в полной мере.

Концептуальность мышления проявилась уже при работе над вертолетом Ка-27, который не успел поднять в воздух Николай Ильич Камов. Под руководством. Михеева машина обрела завершенность, а о резерве возможностей этого вертолета говорит уже то, что впоследствии на его базе были созданы новые вертолеты, принесшие фирме известность во всем мире. Это Ка-29, Ка-32, получивший несколько международных сертификатов типа, уникальный вертолетный комплекс радиолокационного дозора Ка-31.

В середине 70-х начались работы и по созданию знаменитой «Черной акулы». Примерно в это время на Западе начинает разрабатываться концепция боевого ударного вертолета. Закладываются первые «кирпичики» в программу Apache. Было очевидно, что конкурировать с будущим вертолетом, создаваемым по программе НАТО, можно будет только в том случае, если предложить новую, неординарную машину и оригинальную концепцию ее применения. Михеев предложил создать боевой одном.естный вертолет по соосной двухвинтовой схеме. Новизна и сложность идеи состояла в том, что машина должна была не только быть послушной воле пилота, легко управляться, но и эффективно решать боевые, ударные задачи. Заметим, кстати, что вплоть до сегодняшнего дня Ка-50 является единственным одноместным ударным, вертолетом. Без преувеличения можно сказать, что, предлагая эту идею, Михеев явно опережал время. Сегодня активно развивается концепция применения беспилотных летательных аппаратов, в том числе и вертолетного типа. Речь идет о создании беспилотных боевых машин, которые должны если не заменить, то дополнить возможности пилотируемых летательных аппаратов в проведении боевых операций. По большому счету, одноместная «Черная акула» стала той ступенью, без которой появление беспилотных вертолетов-штурмовиков будет по меньшей мере затруднительно. Высокой оценкой качеств этого вертолета является и то, что в 1995 году указом Президента России Ка-50 был принят на вооружение российской армии. Кстати, в нашем, российском, вертолетостроении работы по постройке беспилотных летательных аппаратов активно ведет именно фирма КАМОВ. Это вертолеты Ка-37, Ка-137, в планах компании дальнейшее развитие этой тематики.

Вслед за разработкой концепции одноместного штурмовика Ка-50 и двухместного Ка-52 на фирме КАМОВ под руководством Михеева планируется исследование компоновок перспективных боевых винтокрылов различных схем., но все это – впереди.

Возглавляемый Михеевым, коллектив продолжает разрабатывать и совершенствовать вертолеты для морской, корабельной и армейской авиации. В 1983 году за создание семейства соосных вертолетов для ВМФ С.В. Михееву присваивается звание лауреата Ленинской премии. В 1987 году он становится 1Ьнеральным. конструктором.

Продолжая традиции камовской школы, Михеев возглавил работы по созданию колонки соосных винтов нового поколения с полужестким креплением лопастей. Разработанная для вертолета Ка-50, сегодня эта колонка использ^тся в конструкции Ка-52, по этой же схеме создана колонка вертолета Ка-226, аналогичная колонка будет использоваться при модернизации Ка-32, Ка-27. Совместно со специалистами ЦАГИ создается новый несущий винт, лопасти которого имеют усовершенствованный профильный набор и высокотехнологичную конструкцию с повышенным уровнем, боевой живучести. Но наряду с этим Михеев размышляет и о выборе таких направлений деятельности, которые могут дать фирме новый импульс развития. В 1984 году в ОКБ Камова приступают к созданию вертолета Ка-60 с одним. несущим винтом и рулевым винтом в кольцевом туннеле в киле. Благодаря широкому использованию композиционных материалов удается создать конструкцию фюзеляжа с высоким аэродинамическим и весовым совершенством. И вот 24 декабря 1998 года Ка-60 выполняет первое висение.

Потребность эксплуатантов в отечественном легком вертолете, которая особенно остро ощущается в последние 10-15 лет, заставила Михеева форсировать работы по созданию легкого многоцелевого вертолета Ка-226, преемника известного и «заслуженного» Ка-26. 28 марта 2001 года вертолет совершил свой первый полет по кругу, а 18 августа 2003 года, накануне открытия авиасалона МАКС-2003, на Ка-226 был получен сертификат типа.

Посещение ОАО «Камов» руководством Минобороны РФ

Замести тел ь министра обороны генерал-полковник А.М. Московский, заместитель начальника вооружения ВС РФ генерал-полковник Н.А. Баранов и С.В. Михеев. МАКС-2003

Директор ФСБ России Н.П. Патрушев, Министр МЧС С.К. Шойгу и С.В. Михеев. МАКС-2001

Пик творческой и административной деятельности Михеева совпал с тяжелейшим периодом в истории отечественного авиастроения. Однако фирма КАМОВ не только сумела выжить, но и упрочила свое положение лидера российского и мирового вертолетостроения. Распад гигантского концерна, каким было в СССР Министерство авиационной промышленности, и переход народного хозяйства России на принципы рыночной экономики выявили в Михееве великолепные способности хозяйственника, генеральный конструктор стал одновременно генеральным менеджером, ведущим, специалистом, по маркетингу и рекламе (вспомним его бесстрашный «кинодебют» в художественном фильме «Черная акула»), главным экономистом. Он сумел сохранить фирму в угловиях, когда практически на нет сошла государственная административная и финансовая поддержка авиапредприятий. Он искал и находил реальных заказчиков на свои разработки, налаживал новые производства. Достаточно сказать, что вертолеты Ка-31, Ка-226, Ка-60, Ка-52, Ка-37 фактически были разработаны и подняты в небо именно в эти сложные годы. Такими результатами в авиапромышленности России могут гордиться немногие.

Он умеет убеждать. И не только свой коллектив, но и смежников, доказывая, что в любых условиях надо работать, творить, создавать новую технику. «Иначе мы уже точно все пропадем», – говорит он. И ему верят, а дело, несмотря на все трудности, продвигается. Михеев убежден, что разобщенность работающих по близким направлениям ОКБ и заводов следует преодолеть созданием профильных объединений типа концерна или холдинга. Ближайшая задача – создание концерна, объединяющего ОАО «Камов» с серийными заводами в Kyvepray, Арсеньеве, Ступино с дальнейшим присоединением к этому объединению опытных и серийных предприятий, занятых разработкой и производством основных вертолетных агрегатов – двигателей и редукторов.

Мысль Генерального не стоит на месте. Его мечта – «пустить под бульдозер» устаревающие заводские корпуса и на их месте возвести современный мощный производственный комплекс, оснащенный новейшим оборудованием, лабораториями и стендами, способный выпускать не только опытную, но и серийную технику. Он убежден, что будущее за производственным, комплексом, способным обеспечить полный цикл – от разработки и производства до продажи и послепродажного обслуживания вертолетов. Он полагает, что сегодня необходимо участвовать в международных тендерах, что это непременное условие вхождения России в мировое вертолетост роительное сообщество и прекрасный способ внедрения в отечественную практику разработки и производства техники достижений технической культуры, которой, увы! – нам недостает. Более того, свое убеждение Михеев реализует на практике, ведя активную деятельность в этом, направлении. Фактически благодаря его усилиям и при его непосредственном личном участии создана интеллектуальная собственность, которая сегодня называется «торговой маркой» – это торговая марка «Камов».

Вертолет Ка-226 в санитарном варианте. МАКС-2003

Головной серийный вертолет Ка-60 производства Луховицкого авиационного производственно– испытательного комплекса. МАКС-2003

Михеев – кавалер многих орденов и званий, имеет ученую степень доктора технических наук, ученое звание профессора по кафедре конструкции и проектирования вертолетов Московского авиационного института. Заслуги доктора технических наук, профессора, члена-корреспондента Российской Академии Наук С.В. Михеева отмечены Ленинской премией и Государственной премией России, а также премией имени А.Н. Туполева, орденами Ленина и Октябрьской Революции. В 1997 году Сергею Викторовичу присвоено высокое звание «Герой России». Он член Международной вертолетной ассоциации, член вертолетных обществ России, Европы и США.

Генеральный конструктор, генеральный директор Открытого акционерного общества «Камов» Сергей Викторович Михеев руководит своим коллективом почти 30 лет, то есть уже дольше, чем сам. Николай Ильич Камов. Его карьера стремительна и успешна. Руководимая им фирма за ним как за каменной стеной, он занимается любимым делом, которому не изменял никогда в жизни. Но самое главное, чего он добился за эти годы, – это любовь и бесконечное доверие людей, работающих в возглавляемом им коллективе. В преддверии юбилея хотелось бы пожелать Сергею Викторовичу здоровья и удачи – она ведь никому не мешает. А реализовать все планы, которых у него несть числа, ему помогут его соратники.

Владимир ПАВЛОВ, Соросовский профессор, академик Академии Авиации и Воздухоплавания, профессор КГТУ нм. А.Н. Туполева (КАИ)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Приоритет за ОКБ Камова

В ОКБ Камова в середине пятидесятых годов родилась идея (и были предприняты первые попытки) использовать стеклопластик в качестве силового материала для производства лопастей несущего винта. Опробованный ряд конструкций и технологических приемов изготовления лопастей подтвердил возможность применения стеклопластиков в производстве.

Параллельно были спроектированы, изготовлены и испытаны металлические лопасти для вертолета Ка-25. Они пришли на смену лопастям из дерева, эксплуатировавшимся на вертолетах-предшественниках – Ка-15, Ка-18 и винтокрыле Ка-22. Основным. силовым элементом металлической лопасти являлся полый прессованный лонжерон 0-образного сечения из коррозионно-стойкого сплава АД-33, образующий переднюю часть профиля. К передней кромке лонжерона приклеивался нагревательный элемент электротермической противообледенительной системы. К задней части лонжерона приклеивались отдельные хвостовые секции, образующие хвостовую часть лопасти. Секции состояли из обшивки и сотового заполнителя, склеенных пленочным клеем. В передней части канала лонжерона размещались обрезиненные стальные противофлаттерные грузы. В комлевой части лонжерона на болтах крепился узел навески лопасти на втулку, а в концевой части под съемным обтекателем, располагались балансировочные грузы. Для повышения динамической прочности лонжерона после механической обработки он подвергался дробеструйному пневмодинамическому упрочнению. Следует отметить, что изготовление металлических лопастей требует сложного технологического оборудования и высокой квалификации исполнителей.

В случае близости собственных частот колебаний лопастей к частотам внешних возбуждающих сил на лопастях, втулке несущего винта, в системе управления и на планере возникают повышенные нагрузки. Процесс отстройки металлических лопастей от близости к резонансу достаточно сложен и трудоемок из-за специфических свойств металлов. Большая трудоемкость производственных процессов изготовления металлических лопастей, чувствительность металлов к концентраторам напряжения, сложность обеспечения полопастной взаимозаменяемости и варьирования частотными характеристиками винта заставили конструкторов искать новые материалы для лопастей и методы их изготовления.

Темпы роста требований к летно-техническим характеристикам вертолета и качеству лопастей значительно опережают темпы повышения уровня физико-механических характеристик металлических материалов. Если за последние 50 лет прочность алюминиевых сплавов возросла на 20%, а конструкционных сталей и титановых сплавов на 25-30%, то модуль их упругости остался неизменным. В связи с этим специалисты ОКБ Камова обратили внимание на полимерные композиционные материалы (ПКМ) на основе стеклянных и углеродных волокон, которые имеют лучшие, чем металлы, удельные механические характеристики (табл.1). Именно применение ПКМ на основе стеклянных и углеродных волокон с одним, двумя и более наполнителями позволяет успешно решить сложнейшую задачу создания качественных лопастей. ПКМ с несколькими наполнителями получили название гибридных (ГПКМ).

Исследование возможности создания стеклопластиковых лопастей несущих винтов в ОКБ Камова начали в 1958 году с изучения физико-механических свойств этих материалов. Особое внимание уделялось усталостным характеристикам. Теперь уже известно, что механические свойства лопастей из ПКМ, и в частности, их усталостная прочность зависят от технологии их изготовления. Существенное значение при этом имеет режим приготовления связующего, пропитки ткани связующим и прессования лопасти.

Впервые в мире ПКМ, в том числе и гибридные, были применены для лопастей вертолетов ОКБ Камова. Сначала разрабатывалась конструкция и технология изготовления лопасти Б-7 из стеклопластика для легких вертолетов Ка-15 и Ка-18. Эти лопасти должны были заменить находящиеся в эксплуатации серийные деревянные. Конструирование лопасти Б-7 было, в основном, завершено в 1962 году. Из трех рассмотренных вариантов конструкции лопасти, представленных на рис. 1, был выбран последний.

Основным силовым элементом лопасти традиционно является полый лонжерон, внешняя поверхность которого выполнена по аэродинамическому контуру передней части лопасти. Лонжерон занимает 40% хорды. Изготавливается он горячим прессованием листов стеклоткани сатинового переплетения, пропитанной эпоксидным связующим, в специальной прессформе. Предваряющий данную завершающую операцию технологический процесс заключается в раскрое плоских листов ткани, пропитанной связующим, по шаблонам, дальнейшей их укладке на болванки в пакеты, предварительной опрессовке пакетов, дальнейшей их сборке на резиновой пресскамере с остальными элемента.ми конструкции лопасти, такими, как противообледенительная система, противофлаттерные грузы и др., создании равномерного давления пресскамерой на жесткую прессформу. Как выяснилось, этот простой и дешевый способ оказался наиболее эффективным и дающим возможность укладывать основу наполнителя под любым углом для получения необходимой жесткости лопасти в плоскости взмаха, вращения и при кручении, а также применять два или более наполнителя для тех же целей, не меняя при этом, аэродинамическую компоновку лопасти и ее массу. Также при этом способе легко достигается идентичность лопастей и, в конечном, счете, их полопастная взаимозаменяемость.

Задняя часть лопасти образована хвостовыми секциями, приклеенными к лонжерону. Каждая секция состоит из стеклопластиковой обшивки и пенопластового заполнителя. Лопасть сравнительно легко поддается доводке, требуемой по результатам. стендовых и летных испытаний. Не меняя конструкции, размеров и массы лопасти, можно, варьируя силовым набором лонжерона, получать требуемые ее жесткостные и частотные параметры.

Приоритет ОКБ Камова в создании конструкции и способа изготовления лопастей из полимерных композиционных материалов подтвержден авторским свидетельством № 431733 от 27 мая 1963 года. Впоследствии были получены патенты в пяти ведущих в области авиации странах: США, Англии, Франции, Германии и Италии.

Рис. 1. Варианты конструкции стеклопластиковых лопастей

Таблица 1. Свойства основных конструкционных материалов, применяемых в лопастях

Показатель	Сталь	Алюминиевый сплав АВАТ	Стеклопластик Э	Стеклопластик ЭФ 32-301	Стеклопластик СК5-211Б	Углепластик КМУ-3
Плотность ρ, г/см³	7,85	2,8	1,85	1,85	1,95	1,4
Предел прочности σ-1 даН/мм²	110	33	38	50	100	80
Предел выносливости σ-1 даН/мм²	30	6,5		12	18	40
Модуль упругости. даН/мм²	21000	7200	2750	3500	5000	15000
σ-1/ρ * 10-7, даН * см/(см²*г)	14,0	11,8	20,5	27,0	51,3	57
(Е/р) *10-4, даН * см/(см²*г)	26,7	26,7	14,9	18,9	25,6	107,1
(σ-1/Е) * 10 3	1,43	0,9		3,4	3.6	2,7

Сразу же после отработки конструкции и технологии приступили к изготовлению малой серии лопастей для уточнения заданных параметров и проведения стендовых и летных испытаний. В ходе летных испытаний вертолета с лопастями из ПКМ исследовали их влияние на тягу вертолета, распределение нагрузок и напряжений в лопастях и в элементах управления несущей системой аппарата.

Замеры напряжений в лопастях в полете и динамические испытания натурных образцов показали, что срок службы лопастей по условиям выносливости (ресурса) составляет более 5000 часов, о чем 21 февраля 1966 года Ухтомский вертолетный завод и ЦАГИ оформили «Заключение по предварительному сроку службы опытных лопастей Б-7 вертолета Ка-15 по условиям выносливости».

Благодаря большей жесткости стеклопластиковой лопасти (по сравнению с деревянной) уменьшилась ее динамическая крутка и увеличилась эффективность управления вертолетом. Летные испытания шести комплектов лопастей на вертолете при скорости до 170 км/ч показали отсутствие признаков колебаний типа «флаттер». С деревянными лопастями ЛД10-М вертолеты Ка-15 и Ка-18 имели ограничение по скорости до 130 км/ч, с лопастями Б-7 это ограничение было снято. Результаты летных испытаний одного и того же вертолета в одинаковых условиях с деревянными, металлическими и стеклопластиковыми лопастями показали: стеклопластиковые лопасти увеличивают тягу на 4,6% см. рис. 2, статический потолок – на 141%, коммерческую нагрузку – на 87,5%. Из табл. 2 видно, что экономический показатель эксплуатации стеклопластиковых лопастей в 6,7 раза выше, чем. аналогичный показатель металлических лопастей.

С 1965 года в подразделениях гражданской авиации под контролем ОКБ началась эксплуатация стеклопластиковых лопастей на вертолетах Ка-15 и Ка-18. Первые четыре комплекта наработали по 3000 часов, после чего было проведено исследование технического состояния лопастей. Оно было признано удовлетворительным, лопасти могли эксплуатироваться дальше. К концу 1970 года серийный завод в Улан-Удэ изготовил 150 комплектов стеклопластиковых лопастей, и парк вертолетов Ка-15 и Ка-18 был обеспечен этими лопастями до конца эксплуатации.

Успехи, достигнутые при создании лопастей Б-7 в части обеспечения надежности, низкой стоимости летного часа и большого ресурса, позволили разработать более совершенные лопасти из ПКМ для многоцелевого вертолета Ка-26. Изготовление лопастей для вертолетов Ка-26 на серийном заводе в городе Кумертау было начато в 1967 году, и это был уже второй тип стеклопластиковых лопастей, выпускаемых серийно. Конструкция и технология производства этих лопастей, получивших обозначение Н-1, были аналогичны конструкции и технологии лопастей Б-7. Вертолеты Ка-26 с этими лопастями эксплуатируются до сих пор.

Высокая надежность и безопасность эксплуатации, а также стабильность основных технических характеристик в серийном производстве лопастей из ПКМ подтверждены сертификатом летной годности, выданным международной организацией гражданской авиации ICAO. Хорошие летно-технические и эксплуатационные свойства лопастей не – однократно отмечались дипломами на многих советских и международных выставках.

Профили лопастей (сверху вниз): Ка-26, Ка-27 и Ка-32, Ка-50

Таблица 2. Технико-экономические показатели лопастей вертолетов Ка-15 и Ка-18

Показатель	Лопасть стеклопластиковая	Лопасть металлическая
Трудоемкость изготовления, чел.-ч	685	1075
Стоимость материалов, условный рубль	1	0,64
Накладные расходы, условный рубль	0,68	1.07
Себестоимость лопасти, условный рубль	3,91	5.23
Ресурс лопастей, ч	5000	1000
Количество комплектов лопастей для обеспечения налета 5000 ч	1	5
Себестоимость общего количества лопастей для налета 5000 ч, условный рубль	23,46	156,9
Амортизационные отчисления за 1 летный час, условный рубль	0,0047	0.0314

Рис. 2. Тяга несущих винтов Ка-15 с различными лопастями

Рис. 3. Поляры несущих винтов с лопастями Б-7 и ЛД-10

К этому времени появились сообщения американской фирмы Boeing, итальянской Agusta и других о способе изготовления лонжеронов методом, намотки лент из стеклянных волокон на оправку лонжерона. Однако известно, что технологически легче использовать намотку для тел вращения, которые в конструктивно-силовом плане представляют объемные оболочки, подверженные давлению. Нагрузка на них во всех направлениях одинаковая или мало различается. Поэтому для намотки лонжеронов изготавливалось сложное оборудование. Намотка производилась под одним углом основы материала к продольной оси лонжерона, что не позволяло варьировать жесткостные характеристики лонжерона лопасти. Кроме того, сложно, а чаще – невозможно обеспечить полопастную взаимозаменяемость в комплекте несущего винта. В комлевой части к тому же приходилось намотку дополнять выкладкой. Применение же двух и более наполнителей или даже одного наполнителя с продольным расположением основы невозможно.

Поэтому в настоящее время практически все зарубежные фирмы отказались от намоточного варианта изготовления лопастей и перешли к выкладочному, занявшись его механизацией: раскроем листов путем резки струей воды или лазерным способом, механизацией укладки, автоматизацией режима прессования, контролем прессования.

На фирме КАМОВ продолжается совершенствование и развитие конструкции и технологии производства лопастей методом выкладки и прессования в жесткой наружной прессформе.

Лопасти Б-7 и Н-1 с использованием стеклоткани сатинового переплетения были спроектированы для относительно легких вертолетов и поэтому работали при сравнительно небольших нагрузках. Для лопастей более скоростных и тяжелых вертолетов Ка-27 и Ка-32 с диаметром несущего винта 15,9 м использовался уже стеклопластик на основе высокопрочной и высокомодульной кордной стеклоткани, предел прочности которой в 2,4 раза, а модуль упругости в 3,2 раза выше, чем соответствующие показатели стеклоткани сатинового переплетения.

При проведении летных испытаний вертолета Ка-27 на нижнем винте были зафиксированы повышенные нагрузки. После всестороннего анализа замеренных в полете нагрузок в лонжероне лопасти нижнего винта 20% стеклопластика заменили углепластиком, имеющим, модуль упругости в 3 раза больший, чем у стеклопластика. Это позволило «отстроить» частоту собственных колебаний лопасти от резонансной частоты с необходимым, запасом. Нагрузки на несущую систему со стеклоуглепластиковыми лопастями уменьшились на 30%, что привело к увеличению ресурса различных агрегатов, подверженных воздействию динамических нагрузок, в 2-3 раза. Таким образом, без изменения конструкции, размеров и массы лопасти была проведена ее доводка. Эти лопасти выпускаются серийно.

Лопасти из ПКМ маневренного боевого вертолета Ка-50 имеют двухконтурный лонжерон и стреловидную концевую часть, см. рис. 4. Промежуточная стенка, установленная в канале лонжерона, увеличила жесткость лопасти, что, в свою очередь, уменьшило искажение профиля при ее нагружении. Это повысило аэродинамическое качество несущего винта. Кроме того, лонжерон с двойным, контуром увеличивает живучесть лопасти при ее боевом повреждении.

Последний вариант конструкции лопасти для вертолета Ка-226 создан с работающей обшивкой хвостовой части. Вся лопасть изготавливается прессованием в один переход, то есть из прессформы выходит готовая лопасть со всеми входящими в нее элементами, с необходимыми жесткостными характеристиками. В этом случае не требуется дополнительных операций для изготовления отдельных элементов и их склейки. Остается обрезка торцов, установка крепежа в комле для навески лопасти на втулку, включая штепсельный разъем противообледенительной системы и оформление концевой балансировочной камеры с концевым обтекателем. Проведен комплекс стендовых и летных испытаний этих лопастей, и в 2002 году начат их серийный выпуск на заводе в Кумертау. Это уже пятый вариант лопастей из ПКМ фирмы КАМОВ, выпускаемых серийно. Готовится к серийному выпуску шестой вариант лопастей из ПКМ для вертолета Ка-60.

Рис. 4. Лопасть из ПКМ вертолета Ка-226

Все лопасти из ПКМ для вертолетов фирмы КАМОВ, выпускавшихся и выпускающихся серийно, обладают полопастной взаимозаменяемостью. К настоящему времени в серийном производстве изготовлено более 3000 комплектов лопастей (18000 штук), которые имеют наработку около 15000000 часов.

Лопасти несущих винтов, изготовленные с применением ПКМ, обладают многими преимуществами по сравнению с металлическими, в том числе:

– простотой и экономичностью в изготовлении;

– возможностью реализации любой аэродинамической компоновки;

– легким обеспечением полопастной взаимозаменяемости;

– большей живучестью;

– хорошей ремонтопригодностью;

– атмосферостойкостью.

Кроме того, применение ПКМ в лопастях открывает большие перспективы развития конструкций вследствие появления все новых и новых полимерных композиционных материалов с различными свойствами. Появилась возможность создания ПКМ под конкретную конструкцию. Совершенствование лопастей на фирме продолжается.

Юрий ГАНЮШКИН, канд. техн. наук, начальник бригады