Текст книги "Вертолёт 2002 01"

Автор книги: Вертолет Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 8 страниц)

Геликоптер – корректировщик огня

Г-3

Отсутствие двигателей МГ-31-Ф не позволило запустить в серийное производство прошедший испытания вертолет «Омега-II» (см. статью «Смелый экспериментатор», журнал «Вертолет» № 2, 2001). В то же время свой отечественный вертолет был необходим: на фронтах Второй мировой войны и американцы, и немцы начали использовать винтокрылые летательные аппараты. На продолжении работ по вертолетам особенно настаивало командование Красной Армии и руководство Министерства ВМФ СССР.

Для вертолета «Омега» было решено использовать поступившие из США двигатели Pratt amp;Whitney R-985 AN-1. Они развивали взлетную мощность 450 л.с., номинальную 350 л.с., были оснащены специальным редуктором на выходе и успешно использовались на новейших американских вертолетах. 30 июня 1945 года И.П. Братухин получил приказ наркома А.И. Шахурина, в котором речь шла об изготовлении вертолета с новыми двигателями. Так как ОКБ-3 в то время еще не обладало достаточной производственной и летно-доводочной базой, в помощь ему выделялся тушинский авиазавод № 82.

Новый геликоптер получил название Г-3 «Артиллерийский корректировщик» (АК). Главное артиллерийское управление выразило желание получить до 200 таких вертолетов.

При создании первого Г-3 использовался задел, наработанный при изготовлении дублера вертолета «Омега». Новый вертолет почти полностью повторял конструкцию своего предшественника. Изменения коснулись преимущественно силовой установки и мотогондол. Были переделаны их вентиляторы и капоты, подмоторные рамы, редукторы, изменен узел крепления верхних поясов ферм к мотогондолам и некоторые другие детали. Передаточное отношение в трансмиссии было сохранено прежним – 0,283.

Сборка первого Г-3 завершилась в августе 1945 года, но затянувшаяся доводка конструкции нижнего редуктора задержала начало летных испытаний до весны следующего года. Испытательные полеты проводили летчики К.И. Пономарев и М.К. Байкалов. Ведущим инженером был Д.Т. Мацицкий.

Вертолет продемонстрировал способность выполнять полет на всех специфических для этого вида техники режимах (за исключением посадки на авторотации). В отзыве испытателей отмечалась хорошая устойчивость и управляемость машины, простота пилотирования. Уровень вибраций признан заводскими испытателями приемлемым. Нарекания вызывала только надежность работы некоторых элементов трансмиссии и силовой установки. К концу июня 1946 г. заводские испытания благополучно завершились. «На основании многократных полетов, совершенных при испытаниях, можно сказать, что геликоптер «Артиллерийский корректировщик» доведен до состояния практического его использования во многих целевых назначениях…Схема геликоптера АК как в силовом, так и в аэродинамическом отношении полностью себя оправдала», – отмечалось в заключении по испытаниям. Тем же летом вертолет Г-3 принял участие в воздушном празднике в Тушино.

Вертолет Г-3 показал хорошие пилотажные и летно-технические характеристики, однако его передача на государственные испытания задержалась из-за отсутствия военных летчиков – испытателей вертолетов. Их подготовку начали в ОКБ-3. Для этого механики дооборудовали кабину Г-3 вторым комплектом рычагов управления.

Таким образом, авиапредприятие на 2-й Рыбинской улице в Москве стало первым отечественным центром подготовки летного состава для винтокрылой авиации.

В августе 1946 г. военный летчик А.К. Долгов совершил на Г-3 первый учебный полет. Всего в 1946–1947 гг. было подготовлено несколько десятков летчиков, многие из которых впоследствии стали ведущими отечественными военными испытателями винтокрылой техники.

Заводские испытания показали положительные результаты. В июне 1946 г. Министр авиационной промышленности М.В. Хруничев издал приказ, в котором подтвердил ответственность киевского авиазавода № 473 за выпуск опытной серии геликоптеров конструкции И.П. Братухина. В соответствии со специальным постановлением Совета Министров СССР о развитии разведывательно-корректировочной авиации размеры опытной серии были увеличены с шести машин до восьми. Однако из-за остаточного принципа финансирования вертолетостроения поставки комплектующих изделий на завод постоянно задерживались, и киевляне успели сдать в 1946 г. только пять Г-3. Еще два вертолета они передали в Москву весной следующего года. Для восьмого Г-3 уже не было двигателей. Америка прекратила их поставку. Из серийных машин две предназначались ОКБ-3, а пять – ВВС для завершения государственных испытаний и обеспечения опытной эксплуатации.

Первый опытный Г-3 поступил на госиспытания в октябре 1946 г. Их руководителями были назначены военный инженер Л.Н. Марьин и летчик А.К. Долгов. Испытания новой техники сопровождались постоянными авариями, во время которых несколько машин полностью вышли из строя. Основными причинами были ошибки в пилотировании и отказы в системе трансмиссии. Из-за усталостного разрушения вала нижнего редуктора правого винта 7 января 1947 года разбился первый опытный Г-3, совершивший до этого 119 полетов общей продолжительностью 28 часов. Военные испытатели А.К. Долгов и Т.Ф. Горбунов получили тяжелые травмы. По результатам расследования летного происшествия комиссия приняла решение об обязательном предполетном проведении наземных ресурсных испытаний. Один из серийных Г-3 поступил в зал статических испытаний Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского.

Причины летных происшествий нередко оставались невыясненными, слишком небольшим был опыт разработчиков и испытателей винтокрылых машин. Поэтому разработчик наложил массу ограничений на их опытную эксплуатацию. Все полеты на серийных Г-3, осуществляемые сформированной в начале лета 1947 г. в Серпухове первой вертолетной учебной эскадрильей ВВС, выполнялись на высотах до 50 м с небольшой скоростью и в пределах аэродрома. Все это в совокупности с общим предвзятым отношением военных летчиков и командиров к «несолидной и тихоходной» винтокрылой технике (характерным для первых лет становления вертолетной авиации) и послужило причиной постепенного изъятия Г-3 из опытной эксплуатации. К 1950 г. все полеты на них были прекращены.

Официально на вооружение Г-3 так и не был принят. Однако испытания опытных машин дали отечественным вертолетостроителям бесценный опыт летных и наземных исследований. Их результаты послужили основой теоретической работы ОКБ-3 по дальнейшему уточнению методики аэродинамического расчета вертолета и расчета балансировки, по разработке методик расчета отдельных агрегатов вертолетов на прочность, дальнейшему уточнению норм прочности. Агрегаты и части серийных Г-3 были использованы в 1947–1950 гг. специалистами ОКБ Братухина для отработки методик стендовых статических и динамических испытаний вертолетов.

Вертолет Г-4

Серийное производство вертолета Г-3 было приостановлено из-за отсутствия двигателей Pratt amp;Whitney. Стало ясно, что нужно избавляться от иностранной «зависимости». Братухин понял это еще в годы войны и подготовил технические условия на разработку целого ряда специальных вертолетных двигателей. За их изготовление взялось ОКБ-478 в Запорожье, которое возглавлял тогда А.Г. Ивченко.

Совет Народных Комиссаров постановлением от 26 февраля 1946 г. определил коллективу Братухина новую программу опытного вертолетостроения. Один из ее пунктов предусматривал создание трехместного геликоптера – артиллерийского корректировщика с двумя двигателями М-26 запорожского производства. Этот вертолет должен был иметь следующие летно-технические характеристики: максимальную скорость полета 230 км/ч, время полета 3 часа, статический потолок 4000 м и динамический потолок 6000 м. На создание машины отводились жесткие сроки: планировалось уже к 1 июля представить на государственные испытания два опытных экземпляра. Новому геликоптеру присвоили обозначение Г-4.

Двигатель М-26ГР был первым отечественным двигателем, предназначавшимся специально для установки на вертолет. После завершения испытаний ему присвоили название АИ-26ГР: «А» – авиационный, «И» – Ивченко, «Г» – геликоптерный, «Р» – с редуктором.

Этот семицилиндровый звездообразный мотор воздушного охлаждения развивал на высоте 3000 м максимальную взлетную мощность 500 л.с. и номинальную – 370 л.с., и по своим характеристикам он не уступал лучшим зарубежным образцам того времени. Двигатель имел специальный редуктор, передававший вращение вверх (под прямым углом к коленчатому валу) вертикальному валу, идущему к верхнему редуктору, и в сторону – на синхронный вал. Кроме того, редуктор имел выход вбок на синхронный вал и вперед на привод осевого вентилятора. Редуктор был снабжен комбинированной муфтой включения и свободного хода. Доводка АИ-26ГР велась специалистами ОКБ-478 параллельно с испытаниями нового вертолета в 0КБ-3. Создание по техническому заданию Братухина мотора АИ-26ГР решило проблему обеспечения отечественных вертолетов специализированным двигателем. Мотор в дальнейшем хорошо послужил не только на вертолетах И.П. Братухина, но и на машинах конструкции М.Л. Миля, А.С. Яковлева, Н.И. Камова и М.Н. Тищенко.

Создать всего за полгода принципиально новый вертолет – задача нереальная, и И.П. Братухин решил строить Г-4 на базе незаконченного второго опытного экземпляра предшествующего аппарата Г-3. Конструктор предполагал сначала опробовать вертолет с прежней компоновкой, а в дальнейшем перекомпоновать кабину и разместить в ней третьего члена экипажа и вооружение. Фюзеляж остался прежним, только для улучшения обзора (вперед и вниз) было несколько увеличено остекление носовой части кабины. Принципиальная конструкция большинства агрегатов, систем и деталей также осталась прежней, но так как по мощности и массе двигатель АИ-26ГР превосходил все ранее применявшиеся моторы, специалистам ОКБ-3 пришлось перепроектировать всю систему трансмиссии, кабаны, подмоторные рамы и капоты мотогондол, провести усиление некоторых узлов и деталей шасси и управления. Передаточное число трансмиссии от коленчатого вала двигателей к валам несущих винтов было равно 0,27, то есть при нормальной частоте вращения 2000 об./мин несущий винт делал 540 оборотов в минуту.

Несущие винты сохранили свою конструкцию, но их диаметр был увеличен до 7,7 м. На вертолете Г-4 Братухин впервые ввел систему аварийного автоматического сброса общего шага. Его гидропневматическая система была связана с давлением масла в двигателях. Система автоматически срабатывала при остановке моторов и падении давления масла.

Принципиальная конструкция ферм осталась прежней, вобрав в себя весь опыт испытаний и доводки предшествовавших вертолетов Братухина. Диаметр несущих винтов Г-4 был больше, чем на ранних машинах, поэтому были увеличены размеры деталей фермы. Боковая ферма имела три шпангоута, четыре продольных основных пояса-лонжерона и раскосы, установленные в передней верхней и нижней панелях с образованием трех плоских ферм. В первом от фюзеляжа отсеке задней панели был установлен пружинный демпфер, назначением которого было гасить колебания боковой фермы.

Первый экземпляр Г-4 удалось собрать только к концу октября 1946 года. Братухин не спешил «отпустить» вертолет в воздух. Размеры и массы вертолета возросли по сравнению с предшествующими вертолетами (к примеру, общая ширина машины стала 15,5 м вместо 14,2 м на более ранних «Омегах»). Соответственно изменились прочностные и жесткостные характеристики конструкции аппарата. Главный конструктор разработал для Г-4 комплексную программу наземных испытаний. Несколько месяцев ушло на отладку работы агрегатов и систем. В начале следующего года Г-4 поступил в лабораторию статических прочностных испытаний Военно-воздушной инженерной академии им. Н.Е. Жуковского. В соответствии с требованиями ГК НИИ ВВС 100-часовым ресурсным испытаниям подверглись все основные элементы несущей системы, трансмиссии, силовой установки и системы управления. В соответствии с их результатами оперативно вносились изменения в конструкцию первого Г-4 и его дублера, строящегося в мастерских ОКБ.

Летом 1947 г. первый Г-4 был перевезен на испытательный стенд, оборудованный на летно-экспериментальной станции ОКБ в Измайлово. В дальнейшем систематические ресурсные испытания основных агрегатов стали непременной частью испытаний каждого нового вертолета.

Пока Г-4 на привязи «накручивал» часы ресурса, в мастерских ОКБ-3 собирали дублер вертолета. Именно он 29 октября 1947 года первый раз свободно поднялся в воздух. Выполнил полет летчик-испытатель М.К. Байкалов. Общее руководство испытаниями осуществлял начальник летно-экспериментальной станции Д.Т. Мацицкий, а ведущим инженером по Г-4 был назначен Г.В. Ремезов. В ходе летных испытаний были получены летно-технические характеристики, оказавшиеся ниже расчетных.

Затем испытатели приступили к давно запланированным исследованиям посадок вертолета с выключенными двигателями на режиме авторотации. Испытатели устанавливали лопасти несущих винтов на разные углы – от 4 до 8 градусов и замеряли получаемые скорости планирования и снижения, угол планирования, длину пробега вертолета при приземлении. Такие испытания проводились в нашей стране впервые. Отсутствие опыта сказалось в ходе испытаний: 24 января 1948 года летчик Байкалов ошибся в определении скорости планирования и высоты выравнивания. Дублер Г-4 рухнул с высоты 15 м на аэродром и разбился. Летчик, к счастью, не пострадал, отделавшись только выговором за несоблюдение инструкций.

В ноябре 1947 г. поступил на заводские летные испытания второй опытный экземпляр (дублер) вертолета Г-4 (летчик-испытатель К.И. Пономарев). Учитывая невысокие показатели дублера, специалисты ОКБ изготовили новый комплект лопастей несущего винта с геометрической круткой 6 градусов 45 минут (ранее все лопасти на вертолетах Братухина были плоские). Кроме того, на нижних поясах ферменных консолей установили обтекатели. Испытания выявили существенное улучшение летных данных. Максимальная скороподъемность возросла с 6,2 м в секунду до 11,7, динамический потолок – с 1960 м до 2650. Для определения дальности полета на Г-4 был осуществлен беспосадочный перелет по маршруту Измайлово – Клин – Измайлово. Затем Пономарев завершил прерванные из– за аварии испытания посадок на режиме авторотации. Эти испытания были очень важными, так как авторотационные свойства лопастей, имеющих крутку, у многих вызывали опасения. Всего Пономарев осуществил 44 полета для исследования режима безмоторного спуска.

После благополучного завершения в марте 1948 г. заводских испытаний был составлен отчет, в котором испытатели ОКБ объявили Г-4 «доведенной машиной, годной для практического применения». В мае Г-4 поступил на испытания в ГК НИИ ВВС. Военные, в отличие от своих гражданских коллег, отнеслись к новому вертолету настороженно и менее оптимистично. Ознакомление с архивными материалами свидетельствует, что чрезмерная порой требовательность военных испытателей базировалась не столько на объективных недостатках Г-4, сколько на их слабом знакомстве с непривычной винтокрылой техникой и постоянном желании добиться от принципиально новых летательных аппаратов показателей, близких к характеристикам уже хорошо освоенных машин с фиксированным крылом.

Больше всего военных раздражала характерная для винтокрылых летательных аппаратов (первых вертолетов в особенности) повышенная вибрация в полете, чем не «страдала» привычная самолетная техника. Поэтому основное внимание специалисты ГК НИИ ВВС уделили исследованию вибраций и резонансных характеристик Г-4. Для объективной оценки уровня вибраций и точного замера собственных частот колебаний они впервые использовали установленные на основных узлах конструкции и в кабине инерционные датчики с выводом показаний на осциллограф. Результаты замеров выявили возможность возникновения в конструкции вертолета опасных резонансов и автоколебаний. Предпринятые сотрудниками ОКБ-3 попытки снизить уровень вибраций и устранить опасность возникновения резонансов при помощи внедрения в конструкцию ферменных консолей гидравлических демпферов не дали заметных результатов. Возникавшие при запуске двигателей автоколебания разрушали демпферы вертикальных шарниров лопастей и сами лопасти. Руководство ГК НИИ ВВС сняло Г-4 с госиспытаний. Затем его недолго использовали для первоначального обучения летчиков, а в августе 1948 г. вернули для доводки на Измайловский аэродром.

Летно-технические характеристики
Вертолет	Г-3	Г-4
Год постройки	1945	1946
Экипаж, чел	2	2
Число пассажиров, чел.	-	1
Тип двигателей	R-985 AN-1 Pratt&Whitney	АИ-26ГР
Мощность двигателей, л.с.	2x450	2x500
Диаметр несущего винта, м	7	7,7
Масса пустого вертолета, кг	2195	2364
Нормальная взлетная масса, кг	2550	3002
Масса груза:
нормальная, кг	-	200
максимальная, кг	-	250
Скорость полета:
максимальная, км/ч	170	149
крейсерская, км/ч	-	130
Статический потолок с учетом влияния земли, м	1100	-
Динамический потолок, м	2500	2650
Практическая дальность полета, км	-	233

Экспериментальный подбор жесткостных характеристик консолей Г-4 составил основную долю научно-исследовательских работ ОКБ Братухина в 1948 г. Стенды для полноразмерных испытаний консолей были построены в лаборатории прочности Военно-воздушной инженерной академии им. Н.Е. Жуковского и во дворе завода № 3. Эксперименты сопровождались разработкой инженерами ОКБ первых теоретических методик анализа явлений динамической неустойчивости конструкции консолей. В результате этой работы была получена система дифференциальных уравнений, описывающих движения мотогондолы. Фундаментальные исследования вопросов аэроупругости и динамики конструкции вертолетов поперечной схемы проводились впервые в мире. Однако загруженный разработкой более перспективных новых вертолетов Братухин не мог уделять Г-4 много времени, а после катастрофы вертолета Б-11, проектированием и постройкой которого ОКБ занималось в течение 1948 г., вовсе прекратил все попытки довести машину до работоспособного состояния.

В начале 1948 г. киевский завод № 473 закончил производство опытной серии из четырех аппаратов Г-4. В соответствии с приказом министра два из них поступили на летно-экспериментальную станцию ОКБ-3 и два в Летно-исследовательский институт (ЛИИ). Начатая в ЛИИ подготовка летного персонала для Г-4 прервалась после снятия опытного вертолета с госиспытаний. Опытные Г-4 простояли на аэродроме ЛИИ до середины 50-х годов. Намечавшийся в Киеве выпуск серии в 25 вертолетов Г-4 для Главного артиллерийского управления не состоялся. Завод перевели на выпуск самолетов. В конце 1948 г. все работы по Г-4 были прекращены. Неудача с Г-4 отрицательным образом отразилась на репутации ОКБ И.П. Братухина.

Вадим МИХЕЕВ, канд. техн. наук, Институт истории естествознания РАН

ЮБИЛЕЙ

Год Климова

В июле 2002 года исполняется 110 лет со дня рождения выдающегося отечественного конструктора авиационных двигателей, академика, дважды Героя Социалистического Труда, лауреата высших государственных премий СССР, кавалера многих орденов и медалей Владимира Яковлевича Климова.

М-105

История отечественного авиастроения немыслима без «климовской» страницы. Юность Климова пришлась на время первых бурных успехов отечественных авиаторов. В те годы мечта посвятить свою жизнь авиации была не редкостью. Интересно другое: юношу влекла не романтика летного дела, не дерзкое стремление создать свой летательный аппарат. Он решил строить моторы для аэропланов. Это желание сформировалось и еще больше окрепло во время учебы в МВТУ (бывшем Императорском техническом училище). Здесь Климов учился у патриарха отечественного авиастроения Н.Е. Жуковского, занимался в лаборатории пионера русского авиамоторостроения Н.Р. Бриллинга. Пройдет время, и Климов придет в родное МВТУ в качестве преподавателя.

Один только послужной список Владимира Яковлевича может свидетельствовать о масштабе его таланта. В 1918 году после окончания МВТУ он возглавил отдел авиационных двигателей ВСНХ, затем работал председателем комиссии по закупке лицензий на иностранные двигатели, возглавлял отдел в Центральном институте авиационного моторостроения. Затем начался новый этап его деятельности: Климов – главный конструктор авиамоторного завода в Рыбинске, затем – в Уфе, Москве и Ленинграде. Он, безусловно, – один из тех, кто заложил основы российской школы двигателестроения.

В 30-е годы, в период бурного развития двигателестроения, В.Я. Климов занимается внедрением в производство лицензионных двигателей. Адаптация конструкций к условиям производства, усовершенствование их перерастало в создание новых, оригинальных отечественных двигателей. Так на базе французского 12Ybrs фирмы Hispano Suiza был создан двигатель М-100. Используя богатейший теоретический и практический опыт, Климов создал целый ряд поршневых – М-100, М-103, М-105, BK-106, BK-107 и газотурбинных – BK-1, BK-2, BK-3 двигателей. «ВК» – первые буквы имени конструктора, знак его личной ответственности. Сегодня завод возобновил традицию обозначения двигателей буквами «ВК». Это не просто дань уважения великому конструктору, но знак преемственности и сохранения традиций.

С тем же уважением к традициям и преемственности будет оформлена и экспозиция завода им. В.Я. Климова на выставке «Двигатели-2002» (павильон № 20, стенд № 40). Специальный раздел ее посвящен Владимиру Яковлевичу. Посетители смогут увидеть знаменитые двигатели М-105 и ВК-1. Рядом с ними будут выставлены новые разработки в области авиадвигателестроения: турбовальный двигатель ВК-2500 со специальным герметичным контейнером для вертолетов «Ми» и «Ка», глубокая модернизация турбореактивного двухконтурного серийного двигателя РД-33 и газотурбинного двигателя-стартера КВ-100. Примечательно, что двигатели ВК-2500 и ВК-100 успешно прошли в прошлом году государственные испытания и были рекомендованы для установки на российские военные вертолеты и самолеты. Нужно отметить, что это были первые за последние 10 лет госиспытания двигателей, проводившиеся Министерством обороны России.

Владимир Климов – это целая эпоха отечественного двигателестроения. В связи с его юбилеем Международная ассоциация «Союз авиационных двигателестроителей» совместно с Российской академией наук и Главным командованием ВВС приняли решение объявить 2002 год Годом Климова. В течение этого времени будут проведены научно-практические конференции и чтения. Планируется учреждение именных стипендий. Имя В.Я. Климова будут носить улицы в Москве и Запорожье. Надо сказать, что в 2001 году площадь в Санкт– Петербурге, где расположен ФГУП «Завод им. В.Я. Климова», уже названа в его честь.

Александр ТАФЕЕВ, начальник управления по экспорту и маркетингу ФГУП «Завод им. В.Я. Климова»