Страница:
По этому проекту был построен макет вертолета натуральных размеров, который демонстрировался в 1912 г. на международной выставке воздухоплавания, где Б. Н. Юрьев получил диплом и золотую медаль за разработку проекта геликоптера, как тогда называли вертолет.
Однако прошло более 15 лет с того времени, как в 1930 г. в ЦАГИ по схеме Юрьева был построен одновинтовой вертолет ЦАГИ 1-ЭА. Секцию в ЦАГИ в то время возглавлял А. М. Черемухин, которому и было поручено построить первый советский вертолет. Надо сказать, что работа эта являлась государственной тайной, и мы, слушатели академии, даже не подозревали об этой работе, хотя оба создателя вертолета - Юрьев и Черемухин - занимались с нами. Мировой рекорд высоты для вертолета составлял 18 м. Поэтому вначале, как, впрочем, и в настоящее время, проводились полеты летательного аппарата на привязи (на цепях). В качестве пилота выступил сам конструктор. Вертолет поднимался на 3 - 4 м и зависал. Аппарат был неустойчивым, но тем не менее 14 августа 1932 г. А. М. Черемухин поднялся на нем и достиг высоты 605 м. При спуске, у самой земли, что-то произошло, и только величайшее напряжение, самообладание и счастливый случай спасли изобретателя от гибели. Полет, который готовился три года, продолжался 12 мин. В этом полете мировой рекорд высоты для вертолетов был превышен в 33,5 раза.
Много лет спустя было опубликовано сообщение об этом о демонстрировалась документальная лента, запечатлевшая рекордный полет. Трудно себе представить, что А. М. Черемухин, этот скромный, даже несколько застенчивый человек, преподаватель, обладал не только незаурядными способностями конструктора, но и самообладанием летчика-испытателя.
Алексей Михайлович Черемухин еще в годы первой мировой войны девятнадцатилетним юношей добровольно вступил в действующую армию, и здесь началась его практическая деятельность в авиации в качестве авиационного механика. Затем он летал, принимал участие в боевых действиях, за боевые заслуги был награжден почетным Георгиевским оружием. Позднее А. М. Черемухин обучался на теоретических курсах авиации, где преподавал Н. Е. Жуковский, и в московской школе авиации. Алексей Михайлович снова воевал, был летчиком-инструктором севастопольской школы летчиков.
Поступив в 1918 г. в МВТУ, А. М. Черемухин учится и одновременно работает в аэродинамической лаборатории училища под руководством Н. Е. Жуковского, а затем после организации ЦАГИ начинает активно работать в этом институте, выполняя различные по характеру расчетные и экспериментальные работы. Он участвовал в работах по созданию экспериментального самолета "Комта" и пассажирского самолета АК-1, будучи ведущим инженером по летным испытаниям этих машин. С 1923 г. началась его деятельность, связанная с созданием экспериментальной базы ЦАГИ, была построена самая большая в мире в то время аэродинамическая труба, в конструкции которой использовались весьма оригинальные деревянные фермы.
В период с 1927 по 1935 г. А. М. Черемухин возглавлял работы ЦАГИ по винтокрылым летательным аппаратам (вертолетам и автожирам). Наибольшим успехом этой работы и явилась постройка и испытание вертолета 1-ЭА. Поведение вертолета (или геликоптера, как его тогда называли) в воздухе и метод управления им никому в то время не были известны, так как аппарат 1-ЭА был вообще первым в мире геликоптером, способным летать, а не только подпрыгивать в воздух на несколько секунд, что могли делать ею заграничные предшественники. Следует отметить, что А. М. Черемухиным перед полетом были выполнены тщательные расчеты устойчивости и управляемости геликоптера 1-ЭА по имевшимся в то время весьма несовершенным методикам, поэтому полет 14 августа 1932 г. был не только выдающимся техническим достижением, но и героическим поступком. Этот полет позволяет назвать Алексея Михайловича первым в мире летчиком, свободно летавшим на геликоптере, о чем говорил А. Н. Туполев.
Впоследствии А. М. Черемухин возвратился к работам по созданию аэродинамических труб, а последние годы своей жизни он активно работал в ОКБ А. Н. Туполева, руководя расчетными я экспериментальными работами по прочности самолетов, решив ряд актуальных для своего времени задач по совместной работе обшивки и различных подкрепляющих ее элементов, по элементам стреловидного крыла большого удлинения и ряд других. Он отлично умел делать все, чем ему приходилось заниматься, будь го расчет самолета или гонкий эксперимент, строительство уникального сооружения или летные испытания Алексей Михайлович умел делать то, что делают профессионалы высокой квалификации - ювелиры, часовщики, портные, часть из сделанных им вещей можно видеть в музее Н. Е. Жуковского, где представлены сшитая Черемухиным бурка в серебряные женские серьги в виде колокольчиков, хотя самым большим увлечением в жизни А. М. Черемухина являлась авиация.
Следует запомнить, что во второй половине тридцатых годов теоретические исследования, создание моделей и продувка в аэродинамических трубах проводились в ЦАГИ. Там и был построен вначале вертолет ЦАГИ 5-ЭА, а затем по проекту И. П. Братухина двухместный аппарат ЦАГИ 11-ЭА, который представлял собой первый в мировой практике винтокрылый комбинированный аппарат.
В связи с вопросами создания вертолетов в нашей стране обстоятельно изучался опыт иностранных конструкторских бюро, в том числе и такого известного французского конструктора, как Блерио{6}.
Несколько позднее, перед началом Великой Отечественной войны, конструкторским бюро Московского авиационного институте под руководством И. П. Братухина был спроектирован и построен двухвинтовой вертолет "Омега", а затем проектировались в строились вертолеты "Омега-11" Г-3 а Г-4. Вертолеты Г-3 в Г-4 были переданы в производство а выпускались в небольших сериях Одновременно с созданием и изучением вертолетов Кузнецовым, Скржинским, Камовым и Милем в ЦАГИ велись проектирование и постройка крылатых и бескрылых автожиров, некоторые из них имели довольно высокие летные данные. В частности, автожир ЦАГИ А-12 при испытаниях развивал скорость горизонтального полета до 245 км/ч а поднимался на высоту 40 5570 м.
Вертолетные конструкторские бюро в пашей стране работали над созданием вертолетов принципиально разных схем: одновинтовой схемы с хвостовым винтом и соосной двухвинтовой схемы. Каждое КБ отстаивало свою идею. Дискуссии по этому вопросу, проходившие на высоком научном уровне, привлекали много специалистов этого профиля, в том числе и работников ЦАГИ, и способствовали тому, что заказчики вертолетов задавали создателям максимально достижимые данные для каждой новой машины. Желание конструкторов доказать оптимальность выбранной ими схемы помогало делу, хотя иногда, как это бывает в технике, привязанность к той или иной идее приводила к необъективности рассмотрения иных схем и конструкций.
Говоря об отечественном вертолетостроении, следует остановиться на работах одного из старейших конструкторов этого типа летательных аппаратов Героя Социалистического Труда Николая Ильича Камова. Ему принадлежит приоритет в создании так называемого автожира, воздушные винты которого, несущие аппарат, не соединены с валом двигателя, а являются роторами. Их вращает встречный поток воздуха, создаваемый при поступательном движении аппарата под действием тяговых винтов, приводимых во вращение от двигателя. Таким образом, автожир представляет собой летательный аппарат тяжелее воздуха, в котором подъемная сила создается самовращающимся винтом. Конструкторы И. И. Камов и Н. К. Скржинский, начав свои работы еще в 1928 г., создали первый советский аппарат КАСКР-1. По мере накопления опыта появлялись более совершенные и надежные аппараты этого типа. Одним из них стал автожир ЦАГИ А-7, который проходил испытания в 1934 - 1936 гг. Аппарат имел комбинированную несущую систему винт-крыло, при которой крыло разгружало винт, что увеличивало надежность работы лопастей. Автожир имел мощный двигатель и обладал достаточно высокими летными данными.
Желание овладеть вертикальными взлетом и посадкой без пробега привело специалистов к созданию автожира с вертикальным прыжковым взлетом. Он проектировался и строился в 1939 - 1943 гг. Накопленный при строительстве вертолетов и автожиров опыт позволил конструкторскому бюро Н. И. Камова впоследствии создать оригинальный аппарат - винтокрыл. В основном работа этого бюро была направлена на создание вертолетов соосной схемы. Аппараты такого типа особенно удобны при полетах с ограниченных площадок (в частности, с кораблей и при сложном рельефе местности), поскольку не имеют хвостового винта.
Один из вертолетов, созданный по проекту Н. И. Камова, - А-7-3А использовался во время Великой Отечественной войны для корректировки стрельбы тяжелой артиллерии. На этих же аппаратах совершались ночные полеты в тыл противника. Инженером первой корректировочной эскадрильи вертолетов был М. Л. Миль, который до войны участвовал в создании вертолетов в ЦАГИ.
В 1945 - 1946 гг. конструкторское бюро Н. И. Камова проектировало и строило, а затем проводило испытания легких вертолетов Ка-8 и Ка-10, Во время воздушного парада на Тушинском аэродроме один из этих вертолетов демонстрировал перед зрителями взлет с автомобиля-грузовика. Несколько позже этим конструкторским бюро были созданы вертолеты Ка-15 и Ка-18. Оба одноместные, двухвинтовой соосной схемы. Вертолетов такого типа не было еще ни у нас в стране, ни за рубежом. На Ка-15 был установлен рекорд скорости полета для летательных аппаратов этого класса - 170 км/ч по замкнутому маршруту протяженностью 500 км. Масса аппарата составляла 1480 кг. Кроме летчика вертолет мог брать на борт двух пассажиров.
Многоцелевой вертолет Ка-18 представлял собой четырехместную пассажирскую машину. Его часто называли "летающим автомобилем", За оригинальность конструкции и высокие летные данные в 1958 г. на Брюссельской всемирной выставке вертолет был удостоен диплома и золотой медали.
В середине пятидесятых годов конструкторское бюро Н. И. Камова спроектировало и построило оригинальный летательный аппарат - винтокрыл, который сочетал в себе особенности самолета и вертолета. Этот аппарат имел два турбовинтовых двигателя, передававших мощность на два несущих винта (каждый диаметром 22 м) или на два тянущих винта. Этот аппарат по сравнению с вертолетом должен был обладать большей дальностью полета, так как имел крыло больших размеров и два тянущих винта. В 1961 г. на советском винтокрыле был осуществлен полег с поднятием груза 16,5 т на высоту 2588 м и установлен мировой рекорд скорости полета для летательных аппаратов этого класса - 356,3 км/ч. Трудность полета на подобных летательных аппаратах заключается в переходе от полета "по-вертолетному" к полету "по-самолетному", когда эффективность рулевого управления аппаратом как самолетом еще недостаточна. Несмотря на заманчивость сочетания взлета и посадки "по-вертолетному", а горизонтального полета "по-самолетному", винтокрылы не получили широкого распространения ни у нас, ни за границей, во всяком случае в период овладения техникой устойчивости и управляемости летательных аппаратов.
В 1965 г, конструкторское бюро Н. И. Камова спроектировало и построило применительно к той же двухвинтовой соосной схеме вертолет Ка-26 - "летающее шасси". В зависимости от назначения на этом шасси могли устанавливаться кабина на шесть пассажиров, бункер большой вместимости, который использовался для проведения различных видов сельскохозяйственных работ, грузовая платформа или средства пожаротушения. Масса вертолета составляла 3250 кг, дальность полета - до 400 км. Этот летательный аппарат с большим успехом демонстрировался на международных выставках. Интересно отметить, что Николай Ильич Камов во время этих выставок не ограничивался только осмотром представленных иностранными фирмами вертолетов. Он старался полетать на них в качестве пассажира, чтобы иметь представление о поведении каждого в полете.
Вертолет Ка-26 получил широкое распространение не только в нашей стране, но и за рубежом; его поставляли в ВНР, ГДР, Японию, Швецию, ФРГ я другие страны. Эта машина имеет сертификат летной годности многих стран, включая США. Интересно отметить, что в 1984 г., т. е. почти через 20 лет после создания, вертолет Ка-26 был признан лучшим среди различных вертолетов ведущих фирм мира на международных соревнованиях в Венгрии.
В 1973 г. вместе с Н. И. Камовым на Парижском салоне вертолет Ка-26 представлял Сергей Викторович Михеев, который с 1974 г, возглавляет конструкторское бюро им. Н. П. Камова.
С. В. Михеев родился в 1938 г. в Хабаровске и прошел типичный путь советского авиационного конструктора - школа, институт, ОКБ. В ОКБ Камова Сергей Викторович начал работать в 1962 г. после окончания самолетного факультета Московского авиационного института. Включившись в активную творческую работу конструктором в отделе технических проектов, С. В. Михеев участвовал в создании большинства винтокрылых аппаратов ОКБ, в частности, он был ведущим конструктором по вертолету Ка-25К, который демонстрировался на международной выставке еще в 1967 г. За годы работы при самом непосредственном участии С. В. Михеева в ОКБ созданы многие типы боевых и гражданских вертолетов. Среди них новые вертолеты Ка-32 и Ка-126.
Вертолет Ка-126 разрабатывается по идеологии своего предшественника вертолета Ка-26, это тоже многоцелевая машина, которую можно использовать как пассажирский, почтовый, спасательный, сельскохозяйственный вертолет и т. д.
В вертолете Ка-126 сохранены достоинства своего предшественника, но конструкция создана заново. Новый вертолет оборудован современной силовой установкой, состоящей из турбовального газотурбинного двигателя мощностью 720 л. с.
В сельскохозяйственном варианте вертолет Ка-126 при максимальной взлетной массе 3250 кг может транспортировать нагрузку до 1000 кг, а его крейсерская скорость составляет 160 км/ч. Этот вертолет будет основным сельскохозяйственным вертолетом в странах - членах СЭВ.
Винтокрылые машины семейства "Ка" создаются для решения широкого круга задач - от боевых палубных до гражданских сельскохозяйственных вертолетов, что предопределило основные требования к машинам - надежность, безотказность, компактность, всепогодность.
Достигнутые успехи в области конструирования вертолетов и современных радиоэлектронных комплексов позволили ОКБ под руководством С. В. Михеева создать всепогодный многоцелевой вертолет Ка-32. Эта машина прежде всего предназначена для решения проблемы хозяйственного освоения районов Крайнего Севера и Арктики. В соответствии с этим разработаны два варианта вертолета: судовой для ледовой разведки и транспортный для перевозки людей и грузов.
Вертолет Ка-32 имеет максимальную взлетную массу 12,6 т, снабжен двумя турбовальными газотурбинными двигателями ТВЗ-117 мощностью по 2225 л. с. каждый, что позволяет ему транспортировать до 5000 кг груза на внешней подвеске и до 4000 кг в кабине. Крейсерская скорость полета 230 км/ч, а максимальная продолжительность - 4,5 ч, при этом статический потолок вертолета составляет 3500 м. Вертолет Ка-32 позволяет обслуживать морские буровые платформы для добычи нефти, проводить рыбопромысловую разведку а транспортировать грузы при разгрузке морских судов, стоящих на рейде.
Высокая весовая отдача вертолета Ка-32 базируется не только на его совершенной конструкции, но и на применении новейших материалов, в частности стеклопластика для лопастей несущего винта.
Вертолет Ка-32 в 1986 г, прошел успешные эксплуатационные испытания в Арктике, где этот вертолет работал как ледовый разведчик на атомном ледоколе "Сибирь" и налетал без отказов 124 ч. Испытания показали всепогодность машины, обеспечиваемую ее пилотажно-навигационным комплексом. Он обеспечивает автоматический вывод вертолета в заданный район, координаты которого переданы на борт наземными или судовыми средствами радиотехнического обеспечения или заданы экипажем. Комплекс обеспечивает полет по заданному маршруту в различных метеоусловиях днем и ночью,
Новый вертолет весьма компактный, что является следствием не только известного преимущества соосной схемы воздушных винтов, до и оригинальной конструкции несущей системы, лопасти которой во время стоянки можно складывать вдоль фюзеляжа по направлению к хвосту.
В 1988 г. ОКБ им. Н. И Камова исполнилось 40 лет; на торжественном собрании по этому поводу отмечалось, что созданные его коллективом вертолеты выполнены по соосной схеме, не имеющей аналогов ни в Советском Союзе, ни за рубежом. Еще в 1982 г, за достигнутые успехи в создании вертолетов в интересах обороны страны я народного хозяйства конструкторское бюро было награждено орденом Трудового Красного Знамени.
Для генерального конструктора С. В. Михеева характерен новаторский подход к разработке перспективных научно-технических проблем я постоянный поиск принципиально новых решений с использованием новейших достижений науки и техники. За такие принципиально новые технические решения, реализованные в одном из боевых вертолетов, Сергею Викторовичу Михееву была присуждена Ленинская премия.
ОКБ им. Н. И. Камова принадлежит честь создания массового вертолета соосной схемы, а в ОКБ другого выдающегося конструктора М. Л. Миля успешно создавались вертолеты иной конструктивной схемы.
Михаил Леонтьевич Миль, так же как и Н. И. Камов, родился в Иркутске, там поступил в Технологический институт, а затем перешел в Новочеркасский авиационный институт. Как и Камов Михаил Леонтьевич всю свою жизнь посвятил винтокрылым машинам. Ему принадлежит много теоретических работ в области аэродинамики и устойчивости автожиров и вертолетов. Эти работы были обобщены в докторской диссертации по теме "Динамика ротора с шарнирным креплением лопастей, а ее приложение к задачам устойчивости и управляемости автожира а геликоптера". В ЦАГИ, где был создан геликоптерный отдел, в роли начальника лаборатории М. Л Миль организовывал и проводил глубокие экспериментальные исследования аэродинамики несущего винта, создал ряд лабораторных установок, в том числе и натурную установку для исследования вертолетных винтов.
Как известно, перед войной и в годы войны было создано 14 типов автожиров и 7 типов вертолетов. Из-за несовершенства широкого распространения они не получили, однако на этих аппаратах были опробованы важнейшие конструктивные элементы будущих вертолетов. В качестве примера можно назвать шарнирный винт с управлением посредством автомата перекоса, был создав еще комплекс втулки с трехшарнирным креплением лопастей и изменением их шага от автомата перекоса. Кроме того, среди научных работников и конструкторов не было единого мнения относительно того, по какой схеме необходимо строить вертолеты; поперечной, продольной или соосной (имеется в виду расположение винтов).
В 1947 г. в соответствии с решением межведомственной комиссии и при активном содействии командования ВВС, заинтересованного в том, чтобы на вооружении армии состояли вертолеты как для боевых, так и для транспортных целей, организуется новое конструкторское бюро во главе с М. Л. Милем. Перед коллективом этого бюро, так же как и перед ОКБ А С Яковлева и Н. И. Камова, была поставлена задача создания одновинтового вертолета.
Как известно, важнейшей частью самолета является крыло. У вертолета роль крыла выполняет вращающийся несущий винт. Суммарная подъемная сила лопастей, или, как ее называют, тяга винта, направлена вдоль оси винта. Лопастей у несущего винта может быть несколько. Все они установлены под определенным небольшим углом к плоскости вращения. Этот угол называется углом установки или углом общего шага. Подъемная сила несущего винта зависит от количества лопастей, их длины, ширины, угла установки и скорости вращения. Для уменьшения или увеличения шага винта следует изменить угол установки лопастей.
Если тяга несущего винта равна силе тяжести вертолета, он неподвижно вист в воздухе, если же тягу увеличить, вертолет начнет подниматься. Управление вертолетом производится путем изменения наклона плоскости вращения несущего винта в необходимую сторону. К преимуществам вертолета помимо вертикальных взлета и посадки следует отнести малые энергетические затраты вертолета на режиме висения, а следовательно, возможность длительного полета на этом режиме. Использование авторотации и посадка вертолета в случае необходимости с выключенными двигателями обеспечивают относительно высокую степень безопасности при отказе силовой установки.
Первый вертолет по одновинтовой схеме Ми-1, построенный с поршневым двигателем мощностью 575 л. с. конструкции А. Г. Ивченко, совершил полет в октябре 1948 г. Однако первый вертолет Ми-1 потерпел аварию, и лишь второй успешно прошел государственные испытания и был запущен в массовое производство в феврале 1950 г. По летным данным, а также по условиям пилотирования он был схож с американским и английским вертолетами того же класса. Создание Ми-1 явилось началом большой и исключительно полезной работы конструкторского бюро, руководимого М. Л. Милем. В 1951 г. на воздушном параде в Тушино участвовала уже группа серийных машин Ми-1. Создается ряд модификаций этого вертолета: связной, учебно-тренировочный, санитарный, четырехместный (для нужд народного хозяйства) вариант с поплавковым шасси. Промышленность выпустила несколько тысяч таких вертолетов, которые в течение двух десятилетий несли службу и у нас в стране, а за рубежом. Дальность полета этого вертолета достигала 615 км, взлетная масса составляла примерно 2500 кг, максимальная скорость - 190 км/ч.
В период серийного выпуска вертолета Ми-1 проводилась большая работа по увеличению ресурса и надежности всех его агрегатов, в том числе и несущего винта (например, для борьбы с обледенением лопастей была разработана противообледенительная система, явившаяся новинкой в вертолетостроении). На этом вертолете советскими и польскими летчиками установлено 23 мировых рекорда, из них 11 - пилотами-женщинами. Советские вертолеты завоевали почетное место на мировой арене.
Благодаря успехам, достигнутым в создании вертолетов, конструкторскому бюро был заказан аппарат, который превосходил бы по грузоподъемности и потолку лучшие зарубежные образцы. Необходимость такого заказа была вызвана тем, что в Корее американцы успешно использовали вертолеты в военных операциях. В частности, в конце 1951 г. вертолетами с кораблей за линию береговых укреплений был высажен десант морской пехоты. С помощью вертолетов американцы доставляли боевые части в недоступные для обычного транспорта места и обеспечивали их снабжение. На вертолетах вывозились оказавшиеся в окружении подразделения. Все это вызвало "вертолетный бум" в США.
Советский десантно-транспортный вертолет Ми-4 был построен в ОКБ М. Л. Миля в конце 1952 г. Он имел высотный двигатель А. Д. Швецова мощностью 1700 л. с. и оборудование для слепых и ночных полетов. Максимальная скорость вертолета составляла 180 км/ч при полетной массе 7200 - 7800 кг, грузоподъемность - 1200 кг (максимальная - 1600 кг). Грузовая кабина вертолета Ми-4 была рассчитана на перевозку 16 десантников или автомашины ГАЗ-69. Американский вертолет S-56 лишь через два года имел данные, сходные с данными вертолета Ми-4.
Было организовано широкое серийное производство вертолета Ми-4. Машина имела несколько модификаций, предназначенных как для военных целей, так и для нужд народного хозяйства. На вертолете было установлено семь мировых рекордов, а на Всемирной выставке в Брюсселе Ми-4 завоевал золотую медаль.
Одна из трудностей вертолетостроения того времени заключалась в проблеме создания надежных лопастей несущего винта, обладающих достаточным запасом прочности. Этим вопросом долго и упорно занимались конструкторское бюро М Л Миля и промышленные предприятия совместно с лабораторией прочности ЦАГИ. Наконец, в 1957 г. появились лопасти из цельной металлической трубы. Ресурс этих лопастей был увеличен до 1000 ч. Впоследствии созданию лопастей различной конструкции ОКБ уделяло постоянное внимание, так как лопасть является одной из наиболее важных деталей вертолета, от которой в первую очередь зависит безопасность полета. В начальный период эксплуатации вертолетов Ми-4 произошло несколько тяжелых аварий по причине отрыва лопастей рулевого винта вследствие его недостаточной динамической прочности. Тщательные исследования, в том числе и натурные, с попыткой "оторвать" лопасть от винта проводились для выяснения причин этого явления. В результате удалось создать падежную конструкцию, которая успешно эксплуатируется в течение многих лет.
Вертолетом Ми-4 завершилась эпоха поршневого вертолетостроения. За большую проделанную работу коллектив ОКБ в 1958 г. был удостоен Ленинской премии.
Возможности отечественной техники позволили перейти к созданию вертолета большой грузоподъемности с газотурбинной силовой установкой. Таким вертолетом стал Ми-6. В октябре 1957 г. во время испытательного полета на нем был поднят груз 12 т на высоту 2432 м, что являлось мировым рекордом и в два раза превышало груз, поднятый на американском вертолете S-56. В иностранной печати сообщалось, что новый русский гигант Ми-6 может поднять любой самый большой западный вертолет с полной нагрузкой. Это оказалось справедливым. В течение 12 лет ни в США, ни в Европе не было создано вертолета большей или равной грузоподъемности. В первые годы после создания на вертолете было установлено 12 мировых рекордов скорости полета и максимальной высоты поднятия груза.
Однако прошло более 15 лет с того времени, как в 1930 г. в ЦАГИ по схеме Юрьева был построен одновинтовой вертолет ЦАГИ 1-ЭА. Секцию в ЦАГИ в то время возглавлял А. М. Черемухин, которому и было поручено построить первый советский вертолет. Надо сказать, что работа эта являлась государственной тайной, и мы, слушатели академии, даже не подозревали об этой работе, хотя оба создателя вертолета - Юрьев и Черемухин - занимались с нами. Мировой рекорд высоты для вертолета составлял 18 м. Поэтому вначале, как, впрочем, и в настоящее время, проводились полеты летательного аппарата на привязи (на цепях). В качестве пилота выступил сам конструктор. Вертолет поднимался на 3 - 4 м и зависал. Аппарат был неустойчивым, но тем не менее 14 августа 1932 г. А. М. Черемухин поднялся на нем и достиг высоты 605 м. При спуске, у самой земли, что-то произошло, и только величайшее напряжение, самообладание и счастливый случай спасли изобретателя от гибели. Полет, который готовился три года, продолжался 12 мин. В этом полете мировой рекорд высоты для вертолетов был превышен в 33,5 раза.
Много лет спустя было опубликовано сообщение об этом о демонстрировалась документальная лента, запечатлевшая рекордный полет. Трудно себе представить, что А. М. Черемухин, этот скромный, даже несколько застенчивый человек, преподаватель, обладал не только незаурядными способностями конструктора, но и самообладанием летчика-испытателя.
Алексей Михайлович Черемухин еще в годы первой мировой войны девятнадцатилетним юношей добровольно вступил в действующую армию, и здесь началась его практическая деятельность в авиации в качестве авиационного механика. Затем он летал, принимал участие в боевых действиях, за боевые заслуги был награжден почетным Георгиевским оружием. Позднее А. М. Черемухин обучался на теоретических курсах авиации, где преподавал Н. Е. Жуковский, и в московской школе авиации. Алексей Михайлович снова воевал, был летчиком-инструктором севастопольской школы летчиков.
Поступив в 1918 г. в МВТУ, А. М. Черемухин учится и одновременно работает в аэродинамической лаборатории училища под руководством Н. Е. Жуковского, а затем после организации ЦАГИ начинает активно работать в этом институте, выполняя различные по характеру расчетные и экспериментальные работы. Он участвовал в работах по созданию экспериментального самолета "Комта" и пассажирского самолета АК-1, будучи ведущим инженером по летным испытаниям этих машин. С 1923 г. началась его деятельность, связанная с созданием экспериментальной базы ЦАГИ, была построена самая большая в мире в то время аэродинамическая труба, в конструкции которой использовались весьма оригинальные деревянные фермы.
В период с 1927 по 1935 г. А. М. Черемухин возглавлял работы ЦАГИ по винтокрылым летательным аппаратам (вертолетам и автожирам). Наибольшим успехом этой работы и явилась постройка и испытание вертолета 1-ЭА. Поведение вертолета (или геликоптера, как его тогда называли) в воздухе и метод управления им никому в то время не были известны, так как аппарат 1-ЭА был вообще первым в мире геликоптером, способным летать, а не только подпрыгивать в воздух на несколько секунд, что могли делать ею заграничные предшественники. Следует отметить, что А. М. Черемухиным перед полетом были выполнены тщательные расчеты устойчивости и управляемости геликоптера 1-ЭА по имевшимся в то время весьма несовершенным методикам, поэтому полет 14 августа 1932 г. был не только выдающимся техническим достижением, но и героическим поступком. Этот полет позволяет назвать Алексея Михайловича первым в мире летчиком, свободно летавшим на геликоптере, о чем говорил А. Н. Туполев.
Впоследствии А. М. Черемухин возвратился к работам по созданию аэродинамических труб, а последние годы своей жизни он активно работал в ОКБ А. Н. Туполева, руководя расчетными я экспериментальными работами по прочности самолетов, решив ряд актуальных для своего времени задач по совместной работе обшивки и различных подкрепляющих ее элементов, по элементам стреловидного крыла большого удлинения и ряд других. Он отлично умел делать все, чем ему приходилось заниматься, будь го расчет самолета или гонкий эксперимент, строительство уникального сооружения или летные испытания Алексей Михайлович умел делать то, что делают профессионалы высокой квалификации - ювелиры, часовщики, портные, часть из сделанных им вещей можно видеть в музее Н. Е. Жуковского, где представлены сшитая Черемухиным бурка в серебряные женские серьги в виде колокольчиков, хотя самым большим увлечением в жизни А. М. Черемухина являлась авиация.
Следует запомнить, что во второй половине тридцатых годов теоретические исследования, создание моделей и продувка в аэродинамических трубах проводились в ЦАГИ. Там и был построен вначале вертолет ЦАГИ 5-ЭА, а затем по проекту И. П. Братухина двухместный аппарат ЦАГИ 11-ЭА, который представлял собой первый в мировой практике винтокрылый комбинированный аппарат.
В связи с вопросами создания вертолетов в нашей стране обстоятельно изучался опыт иностранных конструкторских бюро, в том числе и такого известного французского конструктора, как Блерио{6}.
Несколько позднее, перед началом Великой Отечественной войны, конструкторским бюро Московского авиационного институте под руководством И. П. Братухина был спроектирован и построен двухвинтовой вертолет "Омега", а затем проектировались в строились вертолеты "Омега-11" Г-3 а Г-4. Вертолеты Г-3 в Г-4 были переданы в производство а выпускались в небольших сериях Одновременно с созданием и изучением вертолетов Кузнецовым, Скржинским, Камовым и Милем в ЦАГИ велись проектирование и постройка крылатых и бескрылых автожиров, некоторые из них имели довольно высокие летные данные. В частности, автожир ЦАГИ А-12 при испытаниях развивал скорость горизонтального полета до 245 км/ч а поднимался на высоту 40 5570 м.
Вертолетные конструкторские бюро в пашей стране работали над созданием вертолетов принципиально разных схем: одновинтовой схемы с хвостовым винтом и соосной двухвинтовой схемы. Каждое КБ отстаивало свою идею. Дискуссии по этому вопросу, проходившие на высоком научном уровне, привлекали много специалистов этого профиля, в том числе и работников ЦАГИ, и способствовали тому, что заказчики вертолетов задавали создателям максимально достижимые данные для каждой новой машины. Желание конструкторов доказать оптимальность выбранной ими схемы помогало делу, хотя иногда, как это бывает в технике, привязанность к той или иной идее приводила к необъективности рассмотрения иных схем и конструкций.
Говоря об отечественном вертолетостроении, следует остановиться на работах одного из старейших конструкторов этого типа летательных аппаратов Героя Социалистического Труда Николая Ильича Камова. Ему принадлежит приоритет в создании так называемого автожира, воздушные винты которого, несущие аппарат, не соединены с валом двигателя, а являются роторами. Их вращает встречный поток воздуха, создаваемый при поступательном движении аппарата под действием тяговых винтов, приводимых во вращение от двигателя. Таким образом, автожир представляет собой летательный аппарат тяжелее воздуха, в котором подъемная сила создается самовращающимся винтом. Конструкторы И. И. Камов и Н. К. Скржинский, начав свои работы еще в 1928 г., создали первый советский аппарат КАСКР-1. По мере накопления опыта появлялись более совершенные и надежные аппараты этого типа. Одним из них стал автожир ЦАГИ А-7, который проходил испытания в 1934 - 1936 гг. Аппарат имел комбинированную несущую систему винт-крыло, при которой крыло разгружало винт, что увеличивало надежность работы лопастей. Автожир имел мощный двигатель и обладал достаточно высокими летными данными.
Желание овладеть вертикальными взлетом и посадкой без пробега привело специалистов к созданию автожира с вертикальным прыжковым взлетом. Он проектировался и строился в 1939 - 1943 гг. Накопленный при строительстве вертолетов и автожиров опыт позволил конструкторскому бюро Н. И. Камова впоследствии создать оригинальный аппарат - винтокрыл. В основном работа этого бюро была направлена на создание вертолетов соосной схемы. Аппараты такого типа особенно удобны при полетах с ограниченных площадок (в частности, с кораблей и при сложном рельефе местности), поскольку не имеют хвостового винта.
Один из вертолетов, созданный по проекту Н. И. Камова, - А-7-3А использовался во время Великой Отечественной войны для корректировки стрельбы тяжелой артиллерии. На этих же аппаратах совершались ночные полеты в тыл противника. Инженером первой корректировочной эскадрильи вертолетов был М. Л. Миль, который до войны участвовал в создании вертолетов в ЦАГИ.
В 1945 - 1946 гг. конструкторское бюро Н. И. Камова проектировало и строило, а затем проводило испытания легких вертолетов Ка-8 и Ка-10, Во время воздушного парада на Тушинском аэродроме один из этих вертолетов демонстрировал перед зрителями взлет с автомобиля-грузовика. Несколько позже этим конструкторским бюро были созданы вертолеты Ка-15 и Ка-18. Оба одноместные, двухвинтовой соосной схемы. Вертолетов такого типа не было еще ни у нас в стране, ни за рубежом. На Ка-15 был установлен рекорд скорости полета для летательных аппаратов этого класса - 170 км/ч по замкнутому маршруту протяженностью 500 км. Масса аппарата составляла 1480 кг. Кроме летчика вертолет мог брать на борт двух пассажиров.
Многоцелевой вертолет Ка-18 представлял собой четырехместную пассажирскую машину. Его часто называли "летающим автомобилем", За оригинальность конструкции и высокие летные данные в 1958 г. на Брюссельской всемирной выставке вертолет был удостоен диплома и золотой медали.
В середине пятидесятых годов конструкторское бюро Н. И. Камова спроектировало и построило оригинальный летательный аппарат - винтокрыл, который сочетал в себе особенности самолета и вертолета. Этот аппарат имел два турбовинтовых двигателя, передававших мощность на два несущих винта (каждый диаметром 22 м) или на два тянущих винта. Этот аппарат по сравнению с вертолетом должен был обладать большей дальностью полета, так как имел крыло больших размеров и два тянущих винта. В 1961 г. на советском винтокрыле был осуществлен полег с поднятием груза 16,5 т на высоту 2588 м и установлен мировой рекорд скорости полета для летательных аппаратов этого класса - 356,3 км/ч. Трудность полета на подобных летательных аппаратах заключается в переходе от полета "по-вертолетному" к полету "по-самолетному", когда эффективность рулевого управления аппаратом как самолетом еще недостаточна. Несмотря на заманчивость сочетания взлета и посадки "по-вертолетному", а горизонтального полета "по-самолетному", винтокрылы не получили широкого распространения ни у нас, ни за границей, во всяком случае в период овладения техникой устойчивости и управляемости летательных аппаратов.
В 1965 г, конструкторское бюро Н. И. Камова спроектировало и построило применительно к той же двухвинтовой соосной схеме вертолет Ка-26 - "летающее шасси". В зависимости от назначения на этом шасси могли устанавливаться кабина на шесть пассажиров, бункер большой вместимости, который использовался для проведения различных видов сельскохозяйственных работ, грузовая платформа или средства пожаротушения. Масса вертолета составляла 3250 кг, дальность полета - до 400 км. Этот летательный аппарат с большим успехом демонстрировался на международных выставках. Интересно отметить, что Николай Ильич Камов во время этих выставок не ограничивался только осмотром представленных иностранными фирмами вертолетов. Он старался полетать на них в качестве пассажира, чтобы иметь представление о поведении каждого в полете.
Вертолет Ка-26 получил широкое распространение не только в нашей стране, но и за рубежом; его поставляли в ВНР, ГДР, Японию, Швецию, ФРГ я другие страны. Эта машина имеет сертификат летной годности многих стран, включая США. Интересно отметить, что в 1984 г., т. е. почти через 20 лет после создания, вертолет Ка-26 был признан лучшим среди различных вертолетов ведущих фирм мира на международных соревнованиях в Венгрии.
В 1973 г. вместе с Н. И. Камовым на Парижском салоне вертолет Ка-26 представлял Сергей Викторович Михеев, который с 1974 г, возглавляет конструкторское бюро им. Н. П. Камова.
С. В. Михеев родился в 1938 г. в Хабаровске и прошел типичный путь советского авиационного конструктора - школа, институт, ОКБ. В ОКБ Камова Сергей Викторович начал работать в 1962 г. после окончания самолетного факультета Московского авиационного института. Включившись в активную творческую работу конструктором в отделе технических проектов, С. В. Михеев участвовал в создании большинства винтокрылых аппаратов ОКБ, в частности, он был ведущим конструктором по вертолету Ка-25К, который демонстрировался на международной выставке еще в 1967 г. За годы работы при самом непосредственном участии С. В. Михеева в ОКБ созданы многие типы боевых и гражданских вертолетов. Среди них новые вертолеты Ка-32 и Ка-126.
Вертолет Ка-126 разрабатывается по идеологии своего предшественника вертолета Ка-26, это тоже многоцелевая машина, которую можно использовать как пассажирский, почтовый, спасательный, сельскохозяйственный вертолет и т. д.
В вертолете Ка-126 сохранены достоинства своего предшественника, но конструкция создана заново. Новый вертолет оборудован современной силовой установкой, состоящей из турбовального газотурбинного двигателя мощностью 720 л. с.
В сельскохозяйственном варианте вертолет Ка-126 при максимальной взлетной массе 3250 кг может транспортировать нагрузку до 1000 кг, а его крейсерская скорость составляет 160 км/ч. Этот вертолет будет основным сельскохозяйственным вертолетом в странах - членах СЭВ.
Винтокрылые машины семейства "Ка" создаются для решения широкого круга задач - от боевых палубных до гражданских сельскохозяйственных вертолетов, что предопределило основные требования к машинам - надежность, безотказность, компактность, всепогодность.
Достигнутые успехи в области конструирования вертолетов и современных радиоэлектронных комплексов позволили ОКБ под руководством С. В. Михеева создать всепогодный многоцелевой вертолет Ка-32. Эта машина прежде всего предназначена для решения проблемы хозяйственного освоения районов Крайнего Севера и Арктики. В соответствии с этим разработаны два варианта вертолета: судовой для ледовой разведки и транспортный для перевозки людей и грузов.
Вертолет Ка-32 имеет максимальную взлетную массу 12,6 т, снабжен двумя турбовальными газотурбинными двигателями ТВЗ-117 мощностью по 2225 л. с. каждый, что позволяет ему транспортировать до 5000 кг груза на внешней подвеске и до 4000 кг в кабине. Крейсерская скорость полета 230 км/ч, а максимальная продолжительность - 4,5 ч, при этом статический потолок вертолета составляет 3500 м. Вертолет Ка-32 позволяет обслуживать морские буровые платформы для добычи нефти, проводить рыбопромысловую разведку а транспортировать грузы при разгрузке морских судов, стоящих на рейде.
Высокая весовая отдача вертолета Ка-32 базируется не только на его совершенной конструкции, но и на применении новейших материалов, в частности стеклопластика для лопастей несущего винта.
Вертолет Ка-32 в 1986 г, прошел успешные эксплуатационные испытания в Арктике, где этот вертолет работал как ледовый разведчик на атомном ледоколе "Сибирь" и налетал без отказов 124 ч. Испытания показали всепогодность машины, обеспечиваемую ее пилотажно-навигационным комплексом. Он обеспечивает автоматический вывод вертолета в заданный район, координаты которого переданы на борт наземными или судовыми средствами радиотехнического обеспечения или заданы экипажем. Комплекс обеспечивает полет по заданному маршруту в различных метеоусловиях днем и ночью,
Новый вертолет весьма компактный, что является следствием не только известного преимущества соосной схемы воздушных винтов, до и оригинальной конструкции несущей системы, лопасти которой во время стоянки можно складывать вдоль фюзеляжа по направлению к хвосту.
В 1988 г. ОКБ им. Н. И Камова исполнилось 40 лет; на торжественном собрании по этому поводу отмечалось, что созданные его коллективом вертолеты выполнены по соосной схеме, не имеющей аналогов ни в Советском Союзе, ни за рубежом. Еще в 1982 г, за достигнутые успехи в создании вертолетов в интересах обороны страны я народного хозяйства конструкторское бюро было награждено орденом Трудового Красного Знамени.
Для генерального конструктора С. В. Михеева характерен новаторский подход к разработке перспективных научно-технических проблем я постоянный поиск принципиально новых решений с использованием новейших достижений науки и техники. За такие принципиально новые технические решения, реализованные в одном из боевых вертолетов, Сергею Викторовичу Михееву была присуждена Ленинская премия.
ОКБ им. Н. И. Камова принадлежит честь создания массового вертолета соосной схемы, а в ОКБ другого выдающегося конструктора М. Л. Миля успешно создавались вертолеты иной конструктивной схемы.
Михаил Леонтьевич Миль, так же как и Н. И. Камов, родился в Иркутске, там поступил в Технологический институт, а затем перешел в Новочеркасский авиационный институт. Как и Камов Михаил Леонтьевич всю свою жизнь посвятил винтокрылым машинам. Ему принадлежит много теоретических работ в области аэродинамики и устойчивости автожиров и вертолетов. Эти работы были обобщены в докторской диссертации по теме "Динамика ротора с шарнирным креплением лопастей, а ее приложение к задачам устойчивости и управляемости автожира а геликоптера". В ЦАГИ, где был создан геликоптерный отдел, в роли начальника лаборатории М. Л Миль организовывал и проводил глубокие экспериментальные исследования аэродинамики несущего винта, создал ряд лабораторных установок, в том числе и натурную установку для исследования вертолетных винтов.
Как известно, перед войной и в годы войны было создано 14 типов автожиров и 7 типов вертолетов. Из-за несовершенства широкого распространения они не получили, однако на этих аппаратах были опробованы важнейшие конструктивные элементы будущих вертолетов. В качестве примера можно назвать шарнирный винт с управлением посредством автомата перекоса, был создав еще комплекс втулки с трехшарнирным креплением лопастей и изменением их шага от автомата перекоса. Кроме того, среди научных работников и конструкторов не было единого мнения относительно того, по какой схеме необходимо строить вертолеты; поперечной, продольной или соосной (имеется в виду расположение винтов).
В 1947 г. в соответствии с решением межведомственной комиссии и при активном содействии командования ВВС, заинтересованного в том, чтобы на вооружении армии состояли вертолеты как для боевых, так и для транспортных целей, организуется новое конструкторское бюро во главе с М. Л. Милем. Перед коллективом этого бюро, так же как и перед ОКБ А С Яковлева и Н. И. Камова, была поставлена задача создания одновинтового вертолета.
Как известно, важнейшей частью самолета является крыло. У вертолета роль крыла выполняет вращающийся несущий винт. Суммарная подъемная сила лопастей, или, как ее называют, тяга винта, направлена вдоль оси винта. Лопастей у несущего винта может быть несколько. Все они установлены под определенным небольшим углом к плоскости вращения. Этот угол называется углом установки или углом общего шага. Подъемная сила несущего винта зависит от количества лопастей, их длины, ширины, угла установки и скорости вращения. Для уменьшения или увеличения шага винта следует изменить угол установки лопастей.
Если тяга несущего винта равна силе тяжести вертолета, он неподвижно вист в воздухе, если же тягу увеличить, вертолет начнет подниматься. Управление вертолетом производится путем изменения наклона плоскости вращения несущего винта в необходимую сторону. К преимуществам вертолета помимо вертикальных взлета и посадки следует отнести малые энергетические затраты вертолета на режиме висения, а следовательно, возможность длительного полета на этом режиме. Использование авторотации и посадка вертолета в случае необходимости с выключенными двигателями обеспечивают относительно высокую степень безопасности при отказе силовой установки.
Первый вертолет по одновинтовой схеме Ми-1, построенный с поршневым двигателем мощностью 575 л. с. конструкции А. Г. Ивченко, совершил полет в октябре 1948 г. Однако первый вертолет Ми-1 потерпел аварию, и лишь второй успешно прошел государственные испытания и был запущен в массовое производство в феврале 1950 г. По летным данным, а также по условиям пилотирования он был схож с американским и английским вертолетами того же класса. Создание Ми-1 явилось началом большой и исключительно полезной работы конструкторского бюро, руководимого М. Л. Милем. В 1951 г. на воздушном параде в Тушино участвовала уже группа серийных машин Ми-1. Создается ряд модификаций этого вертолета: связной, учебно-тренировочный, санитарный, четырехместный (для нужд народного хозяйства) вариант с поплавковым шасси. Промышленность выпустила несколько тысяч таких вертолетов, которые в течение двух десятилетий несли службу и у нас в стране, а за рубежом. Дальность полета этого вертолета достигала 615 км, взлетная масса составляла примерно 2500 кг, максимальная скорость - 190 км/ч.
В период серийного выпуска вертолета Ми-1 проводилась большая работа по увеличению ресурса и надежности всех его агрегатов, в том числе и несущего винта (например, для борьбы с обледенением лопастей была разработана противообледенительная система, явившаяся новинкой в вертолетостроении). На этом вертолете советскими и польскими летчиками установлено 23 мировых рекорда, из них 11 - пилотами-женщинами. Советские вертолеты завоевали почетное место на мировой арене.
Благодаря успехам, достигнутым в создании вертолетов, конструкторскому бюро был заказан аппарат, который превосходил бы по грузоподъемности и потолку лучшие зарубежные образцы. Необходимость такого заказа была вызвана тем, что в Корее американцы успешно использовали вертолеты в военных операциях. В частности, в конце 1951 г. вертолетами с кораблей за линию береговых укреплений был высажен десант морской пехоты. С помощью вертолетов американцы доставляли боевые части в недоступные для обычного транспорта места и обеспечивали их снабжение. На вертолетах вывозились оказавшиеся в окружении подразделения. Все это вызвало "вертолетный бум" в США.
Советский десантно-транспортный вертолет Ми-4 был построен в ОКБ М. Л. Миля в конце 1952 г. Он имел высотный двигатель А. Д. Швецова мощностью 1700 л. с. и оборудование для слепых и ночных полетов. Максимальная скорость вертолета составляла 180 км/ч при полетной массе 7200 - 7800 кг, грузоподъемность - 1200 кг (максимальная - 1600 кг). Грузовая кабина вертолета Ми-4 была рассчитана на перевозку 16 десантников или автомашины ГАЗ-69. Американский вертолет S-56 лишь через два года имел данные, сходные с данными вертолета Ми-4.
Было организовано широкое серийное производство вертолета Ми-4. Машина имела несколько модификаций, предназначенных как для военных целей, так и для нужд народного хозяйства. На вертолете было установлено семь мировых рекордов, а на Всемирной выставке в Брюсселе Ми-4 завоевал золотую медаль.
Одна из трудностей вертолетостроения того времени заключалась в проблеме создания надежных лопастей несущего винта, обладающих достаточным запасом прочности. Этим вопросом долго и упорно занимались конструкторское бюро М Л Миля и промышленные предприятия совместно с лабораторией прочности ЦАГИ. Наконец, в 1957 г. появились лопасти из цельной металлической трубы. Ресурс этих лопастей был увеличен до 1000 ч. Впоследствии созданию лопастей различной конструкции ОКБ уделяло постоянное внимание, так как лопасть является одной из наиболее важных деталей вертолета, от которой в первую очередь зависит безопасность полета. В начальный период эксплуатации вертолетов Ми-4 произошло несколько тяжелых аварий по причине отрыва лопастей рулевого винта вследствие его недостаточной динамической прочности. Тщательные исследования, в том числе и натурные, с попыткой "оторвать" лопасть от винта проводились для выяснения причин этого явления. В результате удалось создать падежную конструкцию, которая успешно эксплуатируется в течение многих лет.
Вертолетом Ми-4 завершилась эпоха поршневого вертолетостроения. За большую проделанную работу коллектив ОКБ в 1958 г. был удостоен Ленинской премии.
Возможности отечественной техники позволили перейти к созданию вертолета большой грузоподъемности с газотурбинной силовой установкой. Таким вертолетом стал Ми-6. В октябре 1957 г. во время испытательного полета на нем был поднят груз 12 т на высоту 2432 м, что являлось мировым рекордом и в два раза превышало груз, поднятый на американском вертолете S-56. В иностранной печати сообщалось, что новый русский гигант Ми-6 может поднять любой самый большой западный вертолет с полной нагрузкой. Это оказалось справедливым. В течение 12 лет ни в США, ни в Европе не было создано вертолета большей или равной грузоподъемности. В первые годы после создания на вертолете было установлено 12 мировых рекордов скорости полета и максимальной высоты поднятия груза.