Авиация
Танки и боевые машины
Корабли и суда
Автомашины и другая техника
Морская коллекция
Oбщественное КБ 'М-К'
Малая механизация
В мире моделей
Статьи на другие темы из М-К
Содержание журналов за некоторые годы
Галерея изображений из журнала и других источников
Другие издания такой же направленности


Реклама:
фильмы в 3d, купи-все.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ К БОЕВЫМ ВИНТОКРЫЛАМ

Со времени своего рождения классический самолет не может избавиться от одного присущего ему рокового недостатка. Стоит машине потерять скорбеть, как она тут же сваливается на крыло, а то и попадает в штопор, подчас заканчивающийся катастрофой. Уже больше восьмидесяти лет насчитывает история пилотируемых полетов, а извечный враг авиации — потеря скорости — нет-нет да и напомнит о себе очередной жертвой. Трагедии, сопровождавшие потерю скорости, одних повергали в скорбь, других заставляли думать, искать, изобретать...

Свой первый самолет — большой трехмоторный транспортный биплан для испанских ВВС — молодой испанский инженер Хуан де ла Сиерва построил в 1919 году. И уже во втором полете с ним случилось то, от чего не гарантированы и современные машины: самолет потерял скорость на малой высоте, сорвался в штопор и потерпел катастрофу. Ответные реакции конструкторов в таких случаях бывают различными: одни уходят из авиации, другие ищут совершенно иную схему, третьи, чтобы досконально разобраться во всем, в точности воспроизводят погибшие машины. Сиерва же, хотя и решил больше не строить самолеты, авиастроение тем не менее не оставил, а лишь обратил свой взор на аппарат, который мог летать и при полной потере скорости, — геликоптер.

Идея такой машины родилась гораздо раньше, чем мысль о самолете с фиксированным крылом, однако практически реализовать ее долгое время не удавалось. Пока исследовался идеализированный случай вертикального подъема на несущем винте, все было просто и понятно, но стоило начать перемещать аппарат в горизонтальной плоскости — и ни одна теория в ту пору не могла достоверно предсказать его дальнейшего поведения. Вот почему сотни различных типов самолетов успешно летали, а геликоптер так и не мог оторваться от «кульманов», опутанный премудростями теоретических изысканий.

Изучив все, что было исследовано до него, Сиерва начал с экспериментов в аэродинамических трубах. Ключ к своим будущим изобретениям он нашел, сопоставив лопасть несущего винта с крылом самолета. Если лопасть-крыло двигать — пусть даже и по кругу, — на нем возникнет подъемная сила — тяга винта. Однако хорошо известно, что самолетное крыло создает подъемную силу и в режиме планирования, без использования тяги двигателя. А лопасть? Оказалось, что и для нее можно подобрать такое сочетание геометрических параметров и углов атаки, когда она начнет планировать, вращаясь в набегающем потоке. Эксперимент в аэродинамической трубе подтвердил догадку — лопасти несущего винта действительно планировали и предварительно раскрученный винт продолжал вращаться, создавая подъемную силу. Так Сиерва открыл эффект самовращения несущего винта — авторотацию.

Продолжая аэродинамические исследования, конструктор снял ряд характеристик авторотирующего несущего винта — тех, что обычно определяют при продувках крыла под различными углами атаки, что соответствует различным траекториям полета. Это дало ему возможность построить поляру винта, используя обычные «самолетные» коэффициенты СY и СX, после чего Сиерва наложил поляру винта на поляру крыла — именно так, как это показано на рисунке. Сопоставив поляры, сегодня чуть ли не каждый может понять, что авторотирующий винт вполне заменяет крыло самолета. В этом и состояла суть идеи Сиервы, которую современники называли самым значительным изобретением в области авиации за двадцать лет ее практического развития. Вот какой результат может дать правильная постановка эксперимента и грамотная обработка полученных данных!

Сравнение поляр крыла (с удлинением 6,55) и авторотирующего несущего винта: СY — коэффициент подъемной силы, CX — коэффициент сопротивления.

Вслед за графиком на свет появился и реальный аппарат, получивший название «автожир». Он представлял собой обычный самолетный фюзеляж со свободно вращающимся несущим винтом вместо крыла. (Разумеется, еще не все проблемы винтокрылого полета были решены, и в этом Сиерва убедился при первой же попытке взлета. Однако неудачи порождали новые и новые оригинальные конструктивные решения. Не залезая в дебри теорий, Сиерва, как инженер-практик, изобрел горизонтальный и вертикальный шарниры в подвеске лопастей несущего винта, а позднее — систему управления винтом и всем аппаратом в целом, да и многое другое, без чего и в наше время не обходится ни один вертолет. Наконец аппарат полетел. И хотя создание автожира еще не решало проблемы вертикального взлета и посадки, а аппарат существенно уступал самолету в аэродинамическом качестве и в летных данных, последователей и подражателей у Сиервы оказалось много.

Сам изобретатель основал в Англии фирму по производству автожиров, которая поставляла их во многие страны мира. Строили по лицензии подобные аппараты также во Франции и США. Проблемами разработки геликоптеров занимались и в нашей стране, в созданном в 1926 году в ЦАГИ отделе особых конструкций (ООК). Молодым сотрудникам этого отдела И. П. Братухину и В. А. Кузнецову поручили по литературе изучить аппараты Сиервы и спроектировать аналогичный. В 1931 году геликоптер, названный ЦАГИ-2-ЭА, был построен, но первым советским автожиром он не стал. Его опередил автожир КАСКР-1, испытания которого еще в 1929 году начал летчик И, В. Михеев. Этот аппарат проектировали и строили под руководством молодых, но достаточно опытных конструкторов-практиков Николая Ильича Камова и Николая Кирилловича Скржинского. Выпускник факультета паровозостроения и электротехники Томского политехнического института Николай Камов к тому времени уже успел пройти серьезную школу в концессии Юнкерса, в «Добролете», затем у Д. П. Григоровича и у П. Ришара.

Автожир создавался в свободное от основной работы время по проекту, одобренному Осоавиахимом. В результате появился любительский, как сейчас говорят, автожир, создание которого не было предусмотрено планами опытного строительства. В его основу конструкторы положили фюзеляж и силовую установку подаренного Осоавиахимом учебного биплана У-1. Конечно, в рекламных публикациях Сиерва открыл далеко не все секреты своей машины, потому и КАСКР полетел не сразу. Однако молодые советские инженеры оказались не менее настойчивы и изобретательны, чем испанец. После значительных переделок аппарат, уже под названием КАСКР-II, начал уверенно летать.

В мае 1931 года автожир эффектно демонстрировался в полете над Ходынским полем членам правительства и представителям командования ВВС Красной Армии. Работа молодых конструкторов получила высокую оценку. Камова и Скржинского направили в ООК ЦАГИ, где они возглавили отдельные конструкторские бригады, работавшие над созданием автожиров различных типов.

Чисто экспериментальными аппаратами, не имевшими какого-либо практического назначения, Камов заниматься не захотел: он считал, что любая конструкция должна быть «деловой». Поскольку уникальные особенности автожира — короткие разбег и пробег, а также малая посадочная скорость — позволяли использовать его с небольших неподготовленных площадок непосредственно в боевых порядках войск, Камов выступил с предложением о постройке боевого автожира для разведки, корректировки артиллерийской стрельбы и связи. Предложение, к явному неудовольствию тогдашнего руководства ЦАГИ, предпочитавшего «чистую» науку без конкретных сроков исполнения, поддержал начальник ВВС Я. И. Алкснис.

Задача стояла предельно сложная: надо было сконструировать летательный аппарат, уложившись в тесные рамки тактико-технических требований, предъявляемых к самолетам-разведчикам 20-30-х годов, по которым тогда строились Р-3 и Р-5. Соответственно А-7 — так назвали автожир — должен был нести полезную нагрузку 750 кг (в 2--2,5 раза больше, чем другие довоенные автожиры), поднимать небольшие бомбы, иметь на борту фотоаппарат, радиостанцию и три пулемета: один синхронный для стрельбы через винт и два на подвижной турели в кабине стрелка. Впоследствии выяснилось, что А-7 был единственным вооруженным автожиром и первым в мире боевым винтокрылым. аппаратом — предшественником современных боевых вертолетов.

Поскольку в те времена управлять несущим винтом еще не умели, для А-7 Камов выбрал схему крылатого автожира, при этом большие элероны на сравнительно небольшом крыле использовались для управления по крену, управление по тангажу обеспечивалось обычным самолетным рулем высоты. Для сохранения эффективности на малых скоростях все рулевые поверхности были щелевыми. В горизонтальном полете крыло несколько разгружало несущий винт и облегчало достижение высоких скоростей. В 1934 году А-7 развил скорость 220 км/ч, что можно было считать мировым рекордом для автожиров. Еще одна новинка — трехколесное шасси с носовым колесом, не применявшееся в ту пору даже на самолетах, позволило упростить систему подвески лопастей, устранило колебания ротора при раскрутке, повысило устойчивость движения по земле и сократило разбег.

Несмотря на то, что в ЦАГИ уже было выполнено и опубликовано много теоретических работ по автожирам, практически довести машину это почти не помогло. Все выявленные дефекты устранялись методом проб и ошибок. Вслед за А-7 появился усовершенствованный таким образом А-7 «бис», а в дальнейшем, при запуске в серийное производство, в машину вносили новые изменения. В конце концов все проблемы были решены. 18 августа 1935 года на воздушном параде в Тушине летчик К. К. Попов продемонстрировал великолепную маневренность автожира. А-7 стал вполне надежным аппаратом, и конструктор искал для него все новые и новые области применения.

В начале 1938 года ледокол «Ермак» принял участие в экспедиции по снятию с дрейфующей льдины группы И. Д. Папанина, при этом на борту судна впервые находился винтокрылый аппарат А-7. Автожиру не довелось поработать, но сам факт имел далеко идущие последствия... Много лет спустя для ледокола «Ленин» был изготовлен специальный вертолет Ка-18, в наши дни плавание в полярных льдах без винтокрылого «воздушного поводыря» вообще представляется немыслимым. Сейчас дело, начатое автожиром А-7, продолжает специальный ледовый разведчик — палубный вертолет Ка-32, созданный учениками и последователями Н, И. Камова. Еще одну мирную профессию освоил А-7 в начале 1941 года, когда экспедиция Наркомлеса и Аэрофлота использовала автожир в предгорьях Тянь-Шаня для опыления ядохимикатами садов и лесных массивов. И эта гражданская специальность сегодня в активе специальных сельскохозяйственных вертолетов Ка-26 и Ка-126.

С началом Великой Отечественной войны пятерка серийных боевых автожиров А-7-ЗА участвовала в оборонительных сражениях под Ельней. Конечно, тихоходный винтокрыл использоваться как разведчик уже не мог. Машины применялись только ночью и в основном для разбрасывания листовок в ближнем тылу противника. Интересно отметить, что инженером эскадрильи боевых автожиров был ученик Н. И. Камова, будущий генеральный конструктор вертолетов М. Л. Миль.

Более приспособленными к боевому применению оказались бескрылые автожиры, управляли которыми с помощью несущего винта. Эти машины уже могли летать с нулевой поступательной скоростью, совершать вертикальную посадку и были, таким образом, более похожими по свойствам на вертолеты. Один из наиболее распространенных бескрылых автожиров, С-30, создал в 30-е годы Хуан де ла Сиерва. Некоторое число разведывательно-корректировочных С-30 было построено в Англии для ВВС. Один такой аппарат в 1935 году поступил в ЦАГИ и послужил прототипом для опытных советских бескрылых автожиров.

Аналогичные бескрылые невооруженные разведчики-корректировщики выпускали фирмы «Келлет» в США, «Лиоре и Оливье» во Франции, «Фокке-Вульф» в Германии. В большом количестве Германия строила еще одну нетрадиционную машину — буксируемый автожир-змей (или, как сейчас говорят, виропланер) «Фокке-Ахгелис» ФА-330. Глазными достоинствами этого легкого компактного безмоторного автожира были простота и легкоразборность. Он использовался на подводных лодках. После всплытия субмарины автожир собирался всего за семь минут, пилот занимал свое место, лодка набирала максимальную скорость, ротор раскручивался от вспомогательного двигателя, и автожир вертикально взмывал со специальной площадки на корме. Высота полета в 220 м позволяла вести наблюдение в радиусе до 50 км, связь с лодкой поддерживалась по телефону. При отсутствии радиолокации даже такой привязкой аппарат был достаточно эффективным средством ближней разведки. Кстати, уже после войны Н. И. Камов разработал маленький корабельный соосный вертолет Ка-10, предназначенный примерно для тех же целей.

Следующим за бескрылым автожиром этапом в развитии винтокрыла стал прыгающий автожир, у которого ротор перед взлетом раскручивался специальной трансмиссией от двигателя до оборотов, превышающих максимальные.

Затем пилот резко увеличивал шаг несущего винта, его привод автоматически отключался, автожир взлетал без разбега и переходил в горизонтальный полет. Такую машину, названную АК, Камов начал строить в 1940 году, но завершить работу до начала войны не успел. Вскоре необходимость в автожирах отпала, поскольку до настоящего вертолета оставался всего один шаг, и сделан он был уже во время войны.

В послевоенные годы вертолеты, начало которым фактически было положено не «прыгающими» геликоптерами начала века, а автожирами Сиервы, быстро совершенствовались и нашли множество областей применения. Но до сих пор разведка, целеуказание и корректировка артиллерийской стрельбы считаются одной из главных задач боевых винтокрылов. По скорости современные разведывательные вертолеты практически не превосходят довоенные автожиры, но возможность вертикального взлета и зависания, а также базирования в зоне расположения войск предопределила новую тактику вертолета-разведчика, активно использующего сверхмалые высоты полета, способного прятаться в складках местности, за высокими деревьями и зданиями. Для наблюдения за противником при этом используются телевидение, инфракрасные и лазерные датчики. Чтобы можно было вести наблюдение из-за укрытия, не показывая вертолет противнику, разведывательная аппаратура иногда даже выносится в специальном обтекателе вверх над втулкой несущего винта, как это сделано, в частности, на современном американском вертолете-разведчике «Белл» ОН-58. При этом вертолет поднимается над укрытием лишь для смены позиции или для ракетного залпа.

Как же были необходимы нам в годы Великой Отечественной такие аппараты, способные совершить посадку буквально на небольшую лесную поляну или взлететь чуть ли не со вспаханного поля!.. Некоторым конструкторам, правда, удавалось в значительной степени приблизить по свойствам классический аэроплан к винтокрылу. Именно на такие аппараты и легла в годы войны задача целеуказания артиллерии и корректировка стрельбы — это были самолеты наподобие нашего знаменитого поликарповского У-2.

ТАБЛИЦА ОСНОВНЫХ ДАННЫХ ВИНТОКРЫЛЫХ АППАРАТОВ-РАЗВЕДЧИКОВ

 

А-7-3А, СССР

КАСКР-II,

«Сиерва» С-30, Англия

«Фокке-Ахгелис» ФА-330-0/А-1, Германия

«Белл» ОН-58, США

Тип аппарата

Крылатый автожир

Крылатый автожир

Бескрылый автожир

Буксируемый автожир

Современный вертолет-разведчик

Год выпуска

1934

1929

1934

1942

1985

Экипаж, чел.

2

2

2

1

2

Взлетный вес, кг

2300

1100

815

190

2041

Вес пустого, кг

1550

865

535

90

1231

Мощность двигателя, л. с.

480

230

140

-

700

Диаметр ротора, м

15,18

12,0

11,28

7,3

10,67

Максимальная скорость, км/ч

218

110

130

80

237

Минимальная скорость, км/ч

46

30

23,5

35

0

Потолок, м

4760

450

40.0

220

3660

Продолжительность полета, ч

2,5

0,5

2

-

3

Вооружение

3 пулемета, бомбы

-

-

-

1 пулемет, ракеты

КРЫЛАТЫЙ АВТОЖИР

А-7 — ЗА — двухместный автожир, ближний разведчик и корректировщик. Ротор — несущий винт автожира — был трехлопастным. Каждая лопасть имела лонжерон из стальной трубы, деревянные нервюры и стрингеры. Задняя кромка изготавливалась из нержавеющей стали, носок обшивался фанерой, а вся лопасть — полотном. Лопасти подвешивались к втулке с помощью вертикального и горизонтального шарниров. Перед взлетом ротор раскручивался через механическую трансмиссию от двигателя, в системе трансмиссии имелась специальная муфта сцепления с гидравлическим приводом. В полете ротор развивал 200 об/мин.

Фюзеляж состоял из центральной части, включавшей три отсека (баковый, кабину пилота, кабину наблюдателя), и из хвостовой балки. Конструкция фюзеляжа ферменная, из стальных труб. Обшивка в носовой части — дюралюминий, в хвостовой — полотно. Крыло состояло из центроплана с V-образными подкосами и консольных частей с элеронами. Крыло деревянное, с полотняной обшивкой. Консоли крыла и лопасти несущего винта могли складываться для упрощения хранения и транспортировки. Оперение металлическое с полотняной обшивкой.

Шасси автожира трехколесное с носовым колесом. Колеса закрывались дюралюминиевыми обтекателями и снабжались гидравлическими тормозами. Силовая установка состояла из звездообразного двигателя воздушного охлаждения М-22 с винтом изменяемого на земле шага. Головки цилиндров закрывались кольцом Тауненда. Автожир вооружался тремя пулеметами ПВ-1 (один синхронный и два на турели). Радиооборудование, фотоустановка, электрооборудование, приборные доски примерно соответствовали самолету Р-5.

В. КОНДРАТЬЕВ, инженер

Боевой автожир-разведчик А-7-3А: 1 — лопасть несущего винта (угол установки 2°45', крутки нет, профиль лопасти Гетткнген 429), 2 — выхлопной коллектор, 3 — маслобак, 4 — трансмиссия предварительной раскрутки ротора с гидромеханическим включением, 5 — синхронный пулемет ПВ-1. 6 — приборная доска наблюдатели, 7 — турельный пулемет Дегтярева, турель ТУР-13, 8 — бензобаки, 9 — выхлопные патрубки нижних цилиндров, 10 — воздухозаборник маслорадиатора, 11 — откидной трап-подножка, 12 — трубчатый стальной лонжерон лопасти, 13 — лонжероны крыла (профиль крыла МОС-27), 14 — реактивный снаряд РС-82 для защиты задней полусферы от атак истребителей, 15 — горизонтальный шарнир в подвеске лопасти, 16 — вертикальный шарнир, 17 — пружинный демпфер колебаний лопасти в плоскости вращения несущего винта, 18 — упор-ограничитель свеса лопасти (свес лопасти 7°), 19 — сложенное для транспортировки и хранения положение крыла, 20 — сложенное положение лопастей — назад вдоль фюзеляжа.

Чертежи для печати

Источник: "Моделист-Конструктор" 1987, №3
OCR: mkmagazin.almanacwhf.ru


Реклама:
 



Rambler's Top100