От автожира до «Аллигатора»: как создавались непревзойденные вертолеты Камова
Это было время первооткрывателей, смелых и дерзких людей, которые стремились к неизведанному. Их лозунгом было «быстрее, выше, сильнее». Они не создавали бренды, они создавали новую технику, а вместе с ней – историю человеческой цивилизации. Одним из этих людей был сибиряк Николай Камов.
Ни славы, ни покровителей
Больше всего Николая Камова интересовали вертолеты, они были смыслом его жизни. Собственно, говорят, что слово «вертолет» – это тоже его изобретение. Впервые оно прозвучало из его уст в 1929 году. До того винтокрылые машины у нас именовались геликоптерами.
Николай Камов заболел вертолетами не сразу. Вначале он прошел, а точнее «пролетел» сложный путь от молодого человека, делающего успехи в математике, до руководителя конструкторской бригады концессионного завода «Юнкерс» в Советской России. Посередине этого пути была учеба в Томском технологическом институте. Как и многих его сверстников, молодого Николая интересовала авиация, и именно в институте он нашел своих первых учителей и единомышленников.
Во время работы на заводе «Юнкерс» внимание Николая Камова привлек необычный летательный аппарат. Автожир С-4, разработанный испанским инженером Хуаном де ла Сиервой, был совсем не похож на самолет. Камов увидел скрытые возможности этого аппарата и увлеченно приступил к проектированию принципиально новой для того времени отечественной машины.
В 1929 году в воздух поднимается первый советский автожир, или, как сейчас любят говорить, гирокоптер КАСКР-1, созданный Камовым и Николаем Скржинским. В протоколе технической комиссии было записано: «Комиссия всячески поддерживает начинание инженеров Камова и Скржинского в деле развития нового способа летания, могущего принести реальную пользу для воздушного флота СССР». Вскоре КАСКР-1 получил одобрение и высших руководителей страны.
Миль «под крылом» Камова
Николай Ильич был принят на работу в Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), где он возглавил работу над созданием автожира, который мог бы быть запущен в серийное производство. В 1934 году под его руководством был построен двухместный автожир А-7.
Техника была абсолютно новой, и потому ее обкатывали до начала Великой Отечественной войны. За это время автожир доказал свою эффективность, сравнимую с самолетами, а по полету на малых скоростях превзошел их. Но время винтокрылых машин еще не наступило, хотя первые лучи уже засверкали над горизонтом.
В 1939 году в СССР вышло постановление о строительстве первого завода по выпуску винтокрылой авиатехники. Директором и главным конструктором был назначен Камов, а его заместителем – Михаил Миль.
Спустя непродолжительное время Камов и Миль станут руководителями двух главных вертолетных конструкторских бюро молодой Советской страны. В соперничестве этих двух ярких звезд будет рождаться новая вертолетная техника.
Через тернии к звездам
Время тогда, конечно, было не только великое, но и очень непростое. После войны Николай Камов взялся за создание вертолетов морской авиации – задачу нетривиальную и сложную. По этому поводу у Камова имелась грандиозная идея, ставшая впоследствии оригинальным признаком работ его школы проектирования. Он реализовал соосную схему расположения несущих винтов. Забегая вперед, скажу: Николай Ильич – единственный в мире, кто реализовал эту компоновку в серийных машинах. И не потому, что другие не пробовали. Пробовали. Но не смогли.
Ну а Камов смог. Мелкие, по сути, «летающие кресла» вертолеты Ка-8, Ка-10 и похожий на гантелю вертолет Ка-15 были ноу-хау вертолетной индустрии того периода. Их наследник Ка-25 стал еще одним техническим прорывом Николая Ильича. Аварийный неоднозначный вертолет, но он эксплуатировался на советском флоте широко и долго. Ка-26 – не имеющий аналогов гражданский вертолет-трансформер. Прекрасная линейка.
Двадцать чет вертого ноября 1973 года Николая Камова не стало. Через месяц, 23 декабря, летчик-испытатель Евгений Ларюшин поднимает в воздух опытный вертолет под шифром «252» – последнюю большую работу Николая Ильича. Под именем Ка-27 эта машина станет стандартом для корабельной авиации ВМФ СССР. На базе Ка-27 будут созданы транспортно-боевой Ка-29ТБ, гражданский Ка-32 и вертолет радиолокационного дозора Ка-31. Эта машина эффективно работает и сейчас.
Технологии. Ложка дегтя
Соосное расположение несущих винтов несет в себе множество преимуществ и одновременно с этим множество проблем.
Начнем с ложки дегтя. Главной проблемой такой конструкции является ее техническая сложность. Сложный главный редуктор с двумя проходящими друг сквозь друга главными валами. Вращающиеся в разном направлении несущие винты (НВ), очень сложная колонка НВ и совсем непростое обслуживание такой техники. Проблемой, которая наряду со сложностью конструкции ограничила развитие соосной схемы в мире, был перехлест лопастей, который возникал на критических режимах полета. В КБ Камова эти проблемы постепенно были решены.
Технологичность конструкции повысилась, а надежность и маневренность выросли. Апогеем развития соосной компоновки в ХХ веке стал Ка-27.
Технологии. Бочка меда
Не заметить сладкую бочку очень сложно. Ее размеры стали заметны с появлением знаменитой «Черной акулы» и не менее знаменитого «Аллигатора». Невероятно маневренные и быстрые машины просто поражают своим хищным и совершенным обликом. Они вытворяют в небе такое, на что не способно большинство винтокрылых машин. Так как это у них получается?
Соосные винты вращаются в противоположные стороны и тем самым компенсируют реактивные моменты друг друга. Результатом является почти 20%-ная экономия мощности. Ометаемая площадь винтов складывается, и в результате мы имеем меньшую длину лопастей, а отсутствие хвостовой балки с рулевым винтом делает конструкцию винтокрылой машины очень компактной, а это важный фактор для корабельного базирования.
Нет реактивного момента – нет рулевого винта. Это очень важно для управления вертолетом. Законы старика Ньютона никто не отменял. Применительно к вертолетам классической, одновинтовой схемы это означает, что если несущий винт крутится в одну сторону, то сам вертолет, который фактически висит на своих лопастях, будет крутиться в обратную сторону… если не будет рулевого винта. Но на режиме висения он отнимает до 20% мощности машины. Наличие двух мощных и перпендикулярных гироскопов – несущего и рулевого винта – создает множество различных сил, влияющих на управление машиной. То есть если мы хотим «приподнять» вертолет повыше, необходимо дать больше мощности на несущий винт. В результате увеличивается реактивный момент (снова вспоминаем старика Ньютона), и, чтобы машину не закрутило, надо дать большую мощность на рулевой винт. Реактивный момент нужно компенсировать ножками, то есть педалями.
Полетаем?
Взлет на нашем, российском одновинтовом вертолете выглядит примерно так:
1. Для отрыва вертолета увеличиваем мощность, поднимая рычаг «шаг – газ» вверх. Машина начинает подниматься.
2. Компенсируем возникающий от увеличения мощности на НВ реактивный момент с помощью увеличения мощности на рулевом винте. Для этого двигаем правую педаль вперед.
3. Компенсируем возникающие в результате предыдущих действий моменты сил, отклоняя с помощью ручки управления несущий винт на себя и вправо.
4. Все это делаем одновременно и координировано. Упс.
На зарубежных вертолетах схема действий зеркальная: несущий винт вращается в другую сторону. Шанс, что не подготовленный на обоих типах летчик сможет нормально полететь, меньше, чем впервые сесть за руль праворульной машины и поехать по шоссе в Британии.
Взлетаем на Камовской машине:
1. Для отрыва вертолета увеличиваем мощность, поднимая рычаг «шаг – газ» вверх. Машина начинает подниматься.
2. Все.
Маневрируем. Режим висения – поворот
Одновинтовой вертолет
1. Для поворота направо на режиме висения необходимо «дать» правую педаль. Это увеличивает мощность на рулевом винте и снижает мощность на несущем.
2. Для компенсации потери мощности, чтобы вертолет не начал снижаться, необходимо поднять рычаг «шаг – газ».
3. Повторяем пункты 2, 3, 4 из предыдущего абзаца.
При повороте налево все то же самое, только действия будут зеркальными.
Соосный вертолет
1. Для поворота направо на режиме висения необходимо «дать» правую педаль. Это увеличивает мощность на одном несущем винте и уменьшает ее на другом. Никаких дополнительных сил не возникает. Вертолет стабилен.
2. Все.
При повороте налево – никаких изменений.
И третье – боковой ветер на вертолет сосной схемы оказывает гораздо меньшее влияние.
Согласитесь, что такой конструктивный потенциал вертолета просто бесценен при посадке на прыгающую и наклоняющуюся палубу корабля, ведь волны никто не отменял, а сильный ветер в океане очень часто присутствует.
Камовская «Пчелка»
У каждого человека свое мнение и своя история. Лично я считаю, что очень интересной машиной был Ка-26. Небольшая «Пчелка», которую легко можно было преобразовать из транспортного варианта в пассажирский, а потом в медицинский или специальный. Американцы назвали Ка-26 «Хулиган». Может, за потрясающую маневренность на висении? Да на Ка-26 не было автоматики, и, поднимая рычаг шага винта, необходимо было подкручивать рукоятку коррекции газа для поддержания оборотов, но это все издержки. Кстати, Ка-26 был первым в мире вертолетом с модульной конструкцией и стеклопластиковыми лопастями.
Эта неприхотливая машина получила новую жизнь под именем Ка-226. Что изменилось? Да ничего. Заменили поршневые двигатели на турбовальные, использовали технологии ХХI века… Все. Компоновка и даже внешний облик вертолета практически не поменялись. «Пчелка» она и есть «Пчелка». Трудолюбивая.
Эпилог
Сорок четыре года назад не стало великого человека, инженера, конструктора. Человека, который продвигал развитие нашей цивилизации, но у меня есть вопрос: насколько мы сейчас соответствуем тому поколению? Насколько мы готовы биться за свои идеалы и создавать новое?
Вертолетная индустрия – одна из немногих отраслей нашей промышленности, в которой мы не потеряли компетенций после развала СССР. Очень хорошо, что Ми-28Н «Ночной охотник» и Ка-52 «Аллигатор» приняли на вооружение. Хорошо, что начинающие летчики учатся на новых вертолетах «Ансат» и Ка-226. Хорошо, что инженерные и рабочие специальности приобретают популярность среди молодежи. Хорошо, что у нас не только в Москве, но и в регионах появилась современная спасательная и санитарная авиация на наших вертолетах.
Мы, наконец, начали движение вперед. От потребления к созиданию. Не очень уверенно, но начали. И я считаю, что теперь у нашей страны есть будущее.
