Текст книги "Вертолёт, 2008 №2"

Автор книги: Вертолет Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 13 страниц)

Раскаленное небо

В издательстве «Красная звезда» вышла в свет книга генерал-полковника запаса В.Е. Павлова «Раскаленное небо». В этой книге Виталий Егорович рассказывает о себе и своих боевых друзьях. В нее вошли поистине героические эпизоды его биографии. Генерал Павлов прошел все служебные ступени в армейской авиации: от правого летчика до командующего. Как командир авиационного полка в 1981–1982 гг. воевал в Афганистане. За успешное выполнение заданий и проявленное мужество удостоен звания Героя Советского Союза. Награжден четырьмя орденами, многими медалями, наградами ряда иностранных государств, удостоен звания «Заслуженный военный летчик». В.Е. Павлов совершил сотни вылетов в небе Таджикистана, Чечни, стран Африки.

В предисловии к книге генерал-лейтенант Анатолий Васильевич Сурцуков пишет: «Вниманию уважаемого читателя открывается, как открывается сердце достойному собеседнику, книга необычная. В этой книге не просто мемуары – в ней некий срез новейшей истории нашей страны, пропущенной через судьбы ее защитников из числа летчиков армейской авиации.

Генерала Павлова я знаю двадцать пять лет. За это время приходилось видеть его в разных ипостасях: умелого воина, богом одаренного летчика, вдумчивого воспитателя-инструктора, огромной души человека, чье сердце вмещает чаяния очень и очень многих. Все эти грани характера объединены в одном определении – Командир. В истории армейской авиации только один командир удостоился высочайшего звания Командующего армейской авиации России. Это Павлов.

Непросто складывалась жизнь человека, рожденного в военное лихолетье. В его судьбе – судьбы страны, армии, авиации и в том числе нового ее рода – армейской авиации, у истоков зарождения которой он стоял. Вихри суровых годин пронеслись, оставив на память о себе рубцы на сердце, седину на висках, звезды на груди и погонах, кресты на могилах погибших товарищей. Почти сорокалетняя служба в армии, четыре войны, в горниле которых ему многое открылось изнутри, дали обильный материал для размышлений, которыми Павлов откровенно делится с читателем. И это не записки штабного генерала, это взгляд на войну и другие напасти из окопа, кабины вертолета, кипящего «котла», куда нас черти при жизни пытались поместить».

Сам Виталий Егорович в последней главе своей книги отвечает на вопрос, как удалось ему, парнишке из российской глубинки, достичь профессиональных и карьерных высот. Какие качества должен воспитывать в себе человек, чтобы состояться в жизни.

«Надо быть во всем человеком. Помнить свято своих родителей и родных. Заботиться о подчиненных, требовать от них выполнения обязанностей по совести, защищать их интересы. Уважать товарищей, прислушиваться к их мнению. По жизни быть справедливым ко всем без исключения. Быть принципиальным в отстаивании интересов дела, независимо от положения своих оппонентов. Это трудно. Но для человека служивого, русского офицера честь всегда была превыше всего. Превыше самой жизни. Я горжусь тем, что подавляющее большинство тех, с кем мне довелось служить, именно так считают и поступают».

Проектирование под заданную стоимость

Ми-58

В 90-е годы, с началом формирования рыночных отношений в России, перед разработчиками авиационной техники встала проблема адаптации к рыночным условиям, которые требовали внедрения новых методов организации производственно-хозяйственной, финансовой и маркетинговой деятельности конструкторских бюро и научноисследовательских институтов. Многие из поставленных задач за последние годы были решены, некоторые так и остались нерешенными. В частности, серьезного переосмысления требует методология проектирования авиационной техники. В настоящее время необходимо уже на раннем этапе проектирования учитывать конечную стоимость изделия, то есть проектировать под заданную стоимость.

Методология проектирования под заданную стоимость около 30 лет с успехом используется за рубежом, а сама идея существует уже не менее века. Одно из первых упоминаний об использовании подобного подхода к разработке новой техники относится к началу XX века и принадлежит американскому промышленнику Генри Форду. Говоря о стоимости выпускаемых автомобилей, он замечает: «Мы, прежде всего, сбавляем цены настолько, что можем надеяться на возможно больший сбыт. Затем мы принимаемся за дело и стараемся изготовить товар за эту цену». Общепринятый метод определения цены, основанный на известной величине издержек, он называл ошибочным: «Что пользы точно знать расходы, если нельзя производить товар за ту цену, по которой он продается?».

Значительно позже, в начале 70-х годов XX века, в США уже на государственном уровне был поставлен вопрос о внедрении методологии проектирования под заданную стоимость. Правительство страны, проявляя озабоченность по поводу постоянного повышения стоимости проектирования систем вооружения, начинает включать в контракты требования по выдерживанию стоимости программ в определенных пределах, следованию принципу Design to Cost (проектирования изделий, имеющих определенную стоимость). Б конце 80-х годов Министерством обороны США был выпущен стандарт MIL-STD-337, определяющий основные понятия и регламентирующий соответствующие процедуры проектирования под заданную стоимость. К настоящему времени с использованием такой методологии реализовано большое количество программ, в том числе многоцелевого вертолета UTTAS, самолета JSF, беспилотного летательного аппарата Х-45С и др.

Идея, заложенная в методологию проектирования под заданную стоимость, основывается на понятии конкурентоспособности как на определенном соотношении цены и качества. Очевидно, что изделие, «нацеленное» на коммерческий успех, должно быть спроектировано с учетом этого соотношения. Допустим, что прибыль не может быть менее определенной минимальной величины, тогда себестоимость продукции не должна выходить за пределы некоторого максимума. Б случае проектирования нового изделия его рыночная цена, определяемая на основе исследования рынка, и минимальная величина прибыли однозначно задают максимальную величину себестоимости изделия. Таким образом, основная идея проектирования под заданную стоимость заключается в создании изделия, качество которого не ниже заданного, а себестоимость не превышает заранее оговоренного предела.

Безусловно, стоимость всегда занимала важные позиции в списке требований к летательному аппарату, однако в силу ряда причин не относилась к разряду приоритетных. Следуя традиционному подходу к проектированию, инженеры ориентировались, главным образом, на достижение заданного уровня характеристик. При этом стоимость серийного изделия рассчитывалась по завершению его разработки и подготовки к серийному производству на основе известных стоимостных показателей опытного образца. Таким образом, конструктивно-технологический облик летательного аппарата определял его себестоимость.

В условиях рынка такой подход практически обрекает предприятие, занятое разработкой перспективной техники, на провал. Дело в том, что традиционная организация процесса проектирования не дает возможности контролировать стоимостные параметры изделия на ранних этапах разработки. Такой контроль попросту невозможен до тех пор, пока конструктивнотехнологический облик изделия не определен, не выпущена вся положенная конструкторская документация.

Допустим, такая документация уже есть и себестоимость изделия просчитана.

Рис. 1: 1 – стенка лонжерона; 2 – пояс лонжерона; 3 – бортовая нервюра; 4 – концевая нервюра; 5 – хвостовая часть нормальной нервюры; 6 – носовая часть нормальной нервюры; 7 – носовая часть обшивки; 8 – хвостовая часть обшивки; 9 – хвостовой стрингер

Однако если полученное при расчете значение превышает предел, определенный рыночным соотношением цены и качества, то потенциал вносимых в конструкцию корректировок существенно ограничивается. Повторное же проектирование чревато дополнительными расходами. Бпрочем, традиционный подход к расчету себестоимости может быть применен: достаточно часто разработка нового изделия идет на базе давно находящегося в серийном производстве. Например, предприятие, имеющее опыт разработки каркасных агрегатов клепаной конструкции, может смело приниматься за проектирование еще одного аналогичного агрегата: его себестоимость можно спрогнозировать с высокой вероятностью.

Если же по своим конструктивно-технологическим особенностям проектируемое изделие существенно отличается от своих предшественников, то прогнозировать его себестоимость крайне сложно. Отсюда появление проектов летательных аппаратов, себестоимость которых значительно превышает ожидаемый уровень. Фактически эти проекты выполнялись «на ощупь», без весомой аргументации тех или иных конструктивно-технологических решений с экономической точки зрения.

Б методологии проектирования под заданную стоимость реализуется обратный подход – облик и технические характеристики изделия формируются в соответствии с ограничениями, определенными заданной величиной себестоимости. При реализации такого подхода с самого начального этапа проектирования появляется возможность контролировать стоимостные параметры изделия, такая возможность сохраняется в течение всего цикла проектирования. А это позволяет своевременно вносить в проект соответствующие коррективы.

При разработке методики проектирования под заданную стоимость возникает одна довольно сложная проблема (автор статьи убедился в этом на собственном опыте при разработке соответствующей методики). Как в процессе проектирования совместить инженерные категории и экономические так, чтобы это было наглядно и убедительно для разработчиков новой техники? А сделать это необходимо, так как решения, принимаемые в процессе концептуального проектирования и разработки конструкции, определяют до 90 % себестоимости изделия. Проблему удалось решить, используя показатель сложности конструктивно-технологического облика изделия как категории, связывающей его стоимостные и инженерные параметры.

Алгоритм разработанной методики предусматривает следующую последовательность действий: разделение себестоимости с учетом трудоемкости и материалоемкости изделия; определение максимальной трудоемкости и степени сложности конструктивно-технологического облика изделия; разработка изделия с учетом ограничения по сложности; оценка материалоемкости изделия и расходов на материалы. На завершающем этапе работы выбирается один из вариантов, соответствующий предъявленным требованиям.

Методика проектирования под заданную стоимость была опробована при проектировании консоли стабилизатора многоцелевого вертолета (за основу был принят стабилизатор однолонжеронной клепаной конструкции трапециевидной в плане формы), себестоимость которой составила бы 65 % себестоимости исходного варианта конструкции при сохранении качества в соответствии с регламентирующими документами. Анализ исходного варианта (рис. 1) показал, что у этой конструкции нет потенциала снижения себестоимости до уровня, определенного поставленной целью. Б соответствии с методикой были разработаны четыре варианта стабилизатора, различающиеся по конструктивно-технологическому облику. Чтобы проверить предлагаемую методику в деле, себестоимость альтернативных вариантов, полученная на этапе эскизного проектирования, была сопоставлена с себестоимостью, полученной прямым расчетом по статьям калькуляции, то есть после завершения проектирования. Различие в результатах составило около 4 %, что позволяет судить о работоспособности методики проектирования под заданную стоимость.

…Б последние годы на отечественный рынок все активнее приходит вертолетная техника западного производства. Успешно конкурировать с ней мы сможем, только создавая новые вертолеты, соответствующие мировому уровню. Для этого требуется кардинальное изменение методологии проектирования, в том числе внедрение методов, позволяющих предприятиям создавать перспективную технику в рыночных условиях. Один из таких методов – внедрение методологии проектирования под заданную стоимость.

Владимир ЗОБНИН, МАИ

Скромный винтик мироздания

Ю.Э. Савинский

Ведущий конструктор фирмы «Камов», кандидат технических наук Юрий Эзекейлевич Савинский – автор целого ряда интересных публикаций о деятельности вертолетов марки «Ка» в нашей стране и за рубежом, о людях и событиях, оставивших заметный след в истории мировой и отечественной авиации. Но прежде чем стать одним из самых любимых авторов журнала «Вертолет», Юрий Савинский закончил МАИ, начал работать в ОКБ Камова в отделе прочности. Для первых российских (впрочем, не только российских) вертолетов проблема прочности стояла очень остро. Так что молодого специалиста отправили сразу «на передовую». В начале 60-х годов Савинский испытывал на флаттер вертолеты Ка-15, занимался усталостной прочностью, износостойкостью, боролся с земным резонансом на вертолете Ка-25. Вместе с камовскими вертолетами «освоил» территорию СССР, побывал во многих странах зарубежья: Германии, Венгрии, Румынии, Индии, Китае, Малайзии, Папуа – Новой Гвинее, Австралии, Канаде, Колумбии, Южной Корее.

Нашего любимого автора (а таковым мы считаем Юрия Савинского уже давно) отличает глубокое знание материала, о котором он пишет, увлекательная манера повествования. Словом, читать Савинского и интересно, и полезно. Убедитесь в этом сами.

Любит ли бог троицу, держится ли земной шар на трех китах, достаточен ли нашей Бселенной фундамент из трех физических констант – на этот счет есть разные мнения. А вот с тем, что современный мир механизмов и машин превратится в кучу лома, если вдруг исчезнет одна маленькая деталь, называемая подшипником, согласятся и ученый, и домохозяйка, и сумасшедший роллер. Подшипник родился задолго до Рождества Христова. То, что сегодня называют упорным подшипником, придумал рачительный шумерянин в эпоху неолита: в цилиндрическое углубление для штыря, на котором поворачивалась входная дверь, он подложил гладкий камешек. Пять-шесть тысячелетий тому назад для этих целей стали применять медные или бронзовые вкладыши. Изобретение колеса повлекло за собой изобретение первого радиального подшипника в виде цилиндрической втулки, посаженной на ось или на конец оси – шип. Ежегодно на каждого жителя планеты производится не менее чем по одному подшипнику, их разновидностей великое множество. Особое место среди этого великого множества занимают вертолетные подшипники.

Подшипник академика Юрьева

Свой первый патент на «…одновинтовой вертолет, отличающийся тем, что момент вращения, произведенный подъемным винтом, уничтожается моментом сил двух малых винтов, действующих на концах некоторого плеча, перпендикулярного к оси большого винта», будущий классик отечественного вертолетостроения Борис Николаевич Юрьев (в то время студент Московского технического училища) получил 26 сентября 1910 года. Б следующем году он предложил схему вертолета с одним несущим винтом и одним рулевым, расположенным на протяженной консоли. Оставался вопрос – как управлять таким вертолетом? Известные способы – снабжать вертолет дополнительными винтами, изменять угол наклона оси несущего винта с помощью специальных устройств и другие – сводили на нет преимущество, выражающееся в простоте конструкции вертолета с одним несущим винтом.

Б ходе размышлений Борису Юрьеву пришло озарение: надо наклонять вектор тяги несущего винта в любую сторону определенным циклическим изменением угла атаки вращающейся лопасти в зависимости от ее азимутального положения. Нужно было решить одну техническую трудность – «научиться» передавать управляющие сигналы лопастям. Эту «преграду» Юрьев преодолел с помощью радиального шарикового подшипника, вращающееся кольцо которого он прикрепил (с помощью карданного подвеса) к валу винта, а к другому, неподвижному, подвел управляемые пилотом тяги, наклоняющие плоскость подшипника в любую сторону. Свое изобретение автор назвал автоматом перекоса. Этот подшипник, наравне с несущим винтом, и стал главной характерной приметой вертолета, отличающей его от других летательных аппаратов.

Подшипник Рауля Пескара

Бторично изобрел автомат перекоса в 1920 году аргентинец Рауль Патерас Пескара. Быполненный в виде радиального шарикового подшипника диаметром 180 мм, он был установлен на соосном вертолете, который показал рекордные для своего времени полетные данные. Ход мыслей изобретателя описан в журнале La Vie au Grand Air от 20 февраля 1921 года:

«Хорошо известно, что аэродинамические рули, закрепленные на аппарате, действуют только при достаточно быстром перемещении. Но для того чтобы получить такое перемещение, необходимо наклонить аппарат (для горизонтального перемещения наклоном оси винтов). Итак, замкнутый круг. Я крутил проблему так и сяк, днем и ночью. И пришел час, минута, секунда, когда внезапно будто разорвалась завеса тайны и момент истины предстал передо мной во всем своем ослепительном блеске. Я не вскричал «Эврика!», но глубоко вздохнул. С нитью Ариадны я мог пройти лабиринт. Проблема становилась для меня все более ясной. Пришла идея изменять угол атаки лопастей в части ометаемого круга относительно симметрично расположенной противоположной части. И это давало продольную и поперечную устойчивость смещением подъемной силы».

Остается добавить, что 95 % существующих в мире вертолетов выполнены с одним несущим винтом, оснащенным «пляшущей тарелкой», как называли этот подшипник не лишенные чувства юмора англичане.

Подшипник, рожденный «в браке»

На первых вертолетах, которые сумели оторваться от земли, лопасти крепились к опоре жестко, как крыло самолета к фюзеляжу. Но лопасти «потребовали» для себя большей свободы, и, чтобы получить возможность изменять угол атаки лопасти, ввели осевой шарнир. Затем оказалось, что лопасти надо позволить совершать свободные маховые движения в вертикальной плоскости – появился горизонтальный шарнир. Создание классической трехшарнирной подвески лопасти завершил вертикальный шарнир, относительно которого лопасть могла совершать движения в плоскости своего вращения.

Главным действующим лицом всех трех шарниров стали, разумеется, подшипники. Конструкция этих подшипников была разная, но роднила их необходимость противостоять огромным центробежным силам лопасти. К тому же вследствие колебательных движений лопасти тела качения, шарики или ролики, контактировали с опорными поверхностями на небольших участках, как бы «топтались» на месте. Поэтому контактирующие участки быстро повреждались, ограничивая возможности вертолета.

Конструкторы всеми силами старались повысить долговечность подшипников. Б упорных кольцах подшипника осевого шарнира они применяли самые прочные марки сталей, увеличивали поверхностную твердость закалкой, полировали до высшего класса точности. Пробовали различные материалы для сепараторов, изменяли геометрические формы роликов, повышали точность их изготовления. Тем не менее долговечность подшипника оставалась по– прежнему очень малой.

Однажды в ходе стендовых испытаний осевого шарнира произошло что-то непонятное – один из подшипников, вроде такой же, как и другие, проработал достаточно долго без признаков повреждений. Узел разобрали и обнаружили брак: три из восемнадцати пазов сепаратора, в которых размещались ролики, были прорезаны не строго по радиусу сепаратора, а под небольшим углом к нему.

Инженеры, честь им и хвала, подтвердили истину, что могут объяснить любые результаты эксперимента. Оказалось, что при наклоне оси гнезда ролика относительно радиального положения одновременно с качательным движением ролика возникает его скольжение в определенном направлении относительно упорных колец. Место контакта ролика с кольцами начинает смещаться, в работу включается большая часть поверхностей контактирующих тел. Соответственно увеличивается долговечность подшипника. Бсе это благодаря нечаянно открытому феномену самопроизвольного возникновения вращательного движения. Имя нерадивого фрезеровщика, допустившего грубое нарушение чертежа, осталось неизвестным.

Подшипник, показавший Пентагону мать Кузьмы

Этот подшипник «начал жить» еще до того, как был признан законным. К тому же он, в отличие от своих сородичей, предназначался не для снижения сил трения, а для поддержания их на определенном уровне. Так он и назывался – подшипник-демпфер.

Его история началась с того, что автор настоящей статьи (в то время молодой специалист) для борьбы с флаттером лопастей несущего винта предложил заменить упорный роликовый подшипник осевого шарнира на подшипник скольжения. Этот подшипник изготавливался из антифрикционного, не требующего смазки металлофторопластового материала. На предложенный «противофлаттерный подшипник-демпфер» было выдано авторское свидетельство. Флаттер же в конце концов благополучно устранили более традиционными способами.

Однако оставалась идея – применить не требующие смазки подшипники скольжения в других шарнирах вертолета. Бместе с несколькими энтузиастами молодому специалисту удалось организовать опытное производство металлофторопластовых подшипников в виде неразрезных цилиндрических втулок. Для практического использования нужно было сертифицировать новый материал. Поскольку сертификация дело хлопотное, изобретатели оставили ее «на потом».

Между тем пока в маленьком мирке подшипников подгонялись друг к другу отдельные детали, на планете Земля происходили важные события. Холодная война становилась все холоднее и грозила перейти в горячую фазу. Бставали на боевое дежурство американские атомные подводные лодки с баллистическими ракетами на борту. Они обладали высокой скоростью хода, могли погружаться на большие глубины и легко уходили от преследования.

Ответ Боенно-морского флота СССР – создание противолодочного вертолета Ка-25. Бертолет мог размещаться на открытой палубе и в ангарах надводных кораблей, обладал эффективной аппаратурой поиска, обнаружения и уничтожения подводных лодок. Остудить горячие головы Пентагона был призван первый поход в Средиземное море крейсера «Москва» с четырнадцатью вертолетами Ка-25 на борту. Учения намечалось провести осенью 1968 года. За полгода до намеченной даты случились аварии двух вертолетов Ка-25 по причине земного резонанса, явления с быстрым ростом опасных колебаний лопастей относительно вертикальных шарниров. Эксплуатация вертолетов была приостановлена, международный дебют «Москвы» оказался под угрозой срыва.

Требовались срочные меры. Работы в ОКБ Камова шли без выходных, а иногда и без сна. Перепробовали все, что казалось реализуемым в короткие сроки: улучшенное шасси, усиленный фюзеляж, модифицированный фрикционный демпфер вертикального шарнира. Бертолет становился устойчивее, но риск повторения аварий оставался. Это было недопустимо и само по себе, и в особенности на виду у всей просвещенной Европы. Положение спасла дожидающаяся своего часа на полке экспериментальной лаборатории металлофторопластовая цилиндрическая втулка – подшипник-демпфер вертикального шарнира. На вертолете с этими подшипниками не удалось обнаружить никаких признаков опасной неустойчивости.

Проблему сертификации металлофторопласта решили изящно и просто: в чертежной документации назвали его не материалом, а конструкцией. Б течение двух месяцев наладили серийное производство спасительных подшипников и оснастили ими все предназначенные к походу вертолеты.

Крейсер «Москва» отдал швартовы в назначенный срок – 19 сентября 1968 года. Через пару дней он прошел пролив Босфор и сразу оказался под прицелом фотокамер зарубежных «коллег» с самолетов и эсминцев. Это не помешало вертолетам Ка-25 обнаружить несколько подводных лодок вероятного противника и поразить их, разумеется, условно.

Маленькие, скромные подшипники оказались в нужное время в нужном месте.

О Б О Р У Д О В А Н И Е