Конструктор
Шрифт:
Первый эскизный проект системы управления для самолета «50», в создании которого активное участие принимал Ю.Н. Грошев, получил название ГМУ — гидромеханическое управление. На первый взгляд идея ГМУ достаточно проста. Движение от штурвала и педалей управления из кабины летчика к рулям передается с помощью быстро вращающихся валов, а около самих рулей это вращательное движение через винтовую пару преобразуется в поступательное. Быстрое вращение валам сообщают гидравлические моторы, направлением вращения которых легко и точно управляют с помощью специальных золотниковых кранов. Питание гидромоторов незамерзающей гидросмесью осуществляется от гидронасосов, установленных на основных двигателях самолета. Система надежно функционирует пока работает хотя бы один из двигателей.
Существенной особенностью системы ГМУ являлось то, что имитацию усилий
— На приборном заводе, — вспоминает Юрий Николаевич, — по нашим чертежам этот автомат изготовили отлично, и он безотказно работал. Хочется особо отметить, — продолжает Грошев, что в моей бригаде тогда подобрались замечательные, талантливые, увлеченные своим делом конструкторы. Имена В.И. Богдановича, В.А. Лелейкина, А.Д. Кошелева в то время знали не только в нашем ОКБ, но и у смежников. Эти настоящие конструкторы-творцы успешно работают и сегодня.
Много трудностей преодолели конструкторы, создавая новую систему ГМУ, и одна из них — ее весовые характеристики.
Предварительная оценка веса того или иного агрегата или системы будущего самолета, производимая бригадой весовиков в проектном отделе на этапе эскизного проектирования, базируется в основном на статистике и конструкциях-аналогах. Так как к началу проектирования «пятидесятки» бригада Е.И. Ягодина не располагала данными о весовых характеристиках ГМУ, то при выдаче отделу Золотарева лимита на вес этой системы он был существенно занижен. Отдаленным ориентиром для них был фактический вес системы управления самолета 103М, который составлял около полутора тонн. Лимит на ГМУ-50 с энергетикой составлял около двух тонн, а фактический вес оказался вдвое больше.
Вот почему был так взволнован главный проектант Л. Л. Селяков, докладывая состояние дел по самолету «50» на техническом совете ОКБ, с которого мы начали эту повесть. И в самом деле: если на «пятидесятке», скорость полета которой составляла немногим больше полутора скоростей звука, система ГМУ «съедает» все резервы веса, то что же будет на машине «52»? Страшно подумать…
Но, как всегда, глубокие инженерные поиски, творческий труд конструкторов указали пути решения этой задачи. В результате этой кропотливой работы вес системы управления САУ-52 удалось снизить до половины веса ГМУ-50.
Конечно, повесть, даже документальная, — не место для технического описания самолета и его систем. Но все-таки еще несколько слов о технике мы осмелимся сказать. Начнем с краткого пояснения.
Первопричиной отказа от применения в системе управления самолета М-50 гидравлических бустеров с поступательным движением рулевых тяг и замены их быстро вращающимися валами с винтовыми подъемниками с большими передаточными числами явилось требование обеспечения безопасности конструкции от флаттера. При этом необычность примененной винтовой пары заключалась в том. что «нарезка» винта образовывалась плотно уложенными друг к другу шариками от шариковых подшипников. Сама винтовая пара представляла собой своеобразный шариковый подъемник. Применив такое устройство, конструкторы бригады Я.И. Валаева достигли большого успеха. Благодаря резкому снижению потерь на трение был получен небывало высокий коэффициент полезного действия винтовых подъемников. Они отлично работали в системе управления "пятидесятки".
— Знакомиться с нашими «чудо-подъемниками» приезжали из ЦИАМ и других организаций, просили чертежи. Эта конструкция была гордостью нашей бригады, — вспоминает Ярослав Иванович Валаев.
Воспитанник Казанского авиационного института Я.И. Валаев попал в ОКБ Мясищева еще в военные годы, когда это ОКБ было эвакуировано в Казань, а сам Владимир Михайлович стал главным конструктором Казанского авиационного завода. При возвращении мясищевцев в конце войны домой, в Москву, группу конструкторов-казанцев мобилизовали для выполнения срочного задания. Нужно было подготовить техническую документацию и оказать помощь при запуске в серийное производство известного самолета Ту-4. Таким образом, в 1946–1950 годах, в «смутное» для ОКБ Мясищева время Я.И. Валаев осваивал новую по тем временам технику в ОКБ А.Н. Туполева.
После выхода постановления о воссоздании ОКБ В.М. Мясищева Ярослав Иванович вместе с другими бывшими мясищевскими конструкторами вернулся в знакомый коллектив и возглавил одну из бригад систем управления самолетом.
— Здесь что ни самолет, то свои особенности, свои «загадки» в системе управления, — подчеркивает Валаев. — На 103М были гидравлические усилители-бустеры. О «пятидесятке» уже говорилось. А вот на «сороковке», где мы также применили вращающиеся валы и винтовую пару, наши шариковые подъемники не «пошли» из-за высоких температур аэродинамического нагрева аппарата в сверхзвуковом полете. Пришлось нам пойти на применение «классических» винта и гайки, но из жароупорной стали, а также жаростойкой смазки. И то и другое по нашим заданиям было создано металлургами и химиками.
Создавая новые технические объекты и комплексы, вторгаясь в мир неизведанного, решая задачи постановки нового на службу человечеству, творческие конструкторские коллективы нередко выступают в роли стимуляторов развития нового не только в области «своей» тематики, но и в смежных, а иногда и далеких от них областях науки и техники.
Наш рассказ о создателях уникальной системы управления самолета М-50 будет существенно неполон, если в нем хотя бы кратко не упомянуть о конструкторах-расчетчиках и конструкторах-испытателях этой системы. В создании системы АСУ-50 активное участие принимали как специалисты-аэродинамики из отдела Ю.Г. Добровского, так и специалисты-прочнисты из отделов Л.И. Балабуха и В.А. Федотова. Овладев методами математического моделирования, располагая электронным оборудованием вычислительного центра ОКБ, группа специалистов- В.Д. Комаров, Ю.Е. Ильенко, В.Ф. Шулишов, С.М. Маркман и другие — создала оригинальный стенд — действующую математическую модель «пятидесятки». Этот стенд позволял не только имитировать работу системы управления полетом самолета и различных бортовых устройств, обеспечивавших эту работу. Он учитывал также действия человека-оператора (летчика), воспринимал и преобразовывал его команды.
Этот стенд был задуман и создан для исследования ряда взаимосвязанных вопросов динамики полета «пятидесятки». Кроме основного назначения — выбора главных параметров АСУ-50, он оказался способным имитировать управляемый полет самолета М-50. Появилась возможность обучения этому полету.
Инициативная группа авторов этой разработки, войдя "во вкус" открывшихся перспектив применения стенда в качестве тренажера для летчиков, стала оснащать его дополнительным оборудованием. Появились устройства, имитирующие нагрузки на органы управления, экранчик с изображением "картинки местности", репродуктор стал имитировать шум двигателей. Появилось кресло летчика-оператора со штурвалом управления и т. п.
— Но наши летчики-испытатели не сразу приняли эту новинку, — вспоминает В.Ф. Шулишов. — Ее достоинства они оценили только после начала летных испытаний самолета М-50, когда характеристики «натуры» совпали с показаниями, полученными на стенде…
А параллельно с моделированием системы управления в вычислительном центре ОКБ, в лаборатории Л.И. Паукова под руководством конструкторов из отдела И. П. Золотарева строился другой — натурный — стенд системы управления самолета М-50.
— Кроме отработки и контроля функционирования системы управления в сборе. — рассказывает один из участников этих работ — инженер Н.А. Голенченко, — натурный стенд должен был стать и учебным тренажером для летчиков, которым предстояло впервые полететь на самолете с необратимой автоматической системой ГМУ. Для имитации на стенде изменений положения самолета в воздухе мы применили трехступенчатую платформу, на которой разместили чувствительные элементы системы управления. Теперь летчик, сидящий в кресле стенда, отклоняя педали или штурвал управления, как в реальном полете, воздействовал на механизм этой платформы, отклоняя ее в ту или иную сторону соответственно заданной им "программе полета". Световой луч специального устройства непрерывно фиксировал на экране перед глазами летчика положение «самолета» относительно неподвижного перекрестья в центре экрана. Это давало возможность летчику удерживать «самолет» в заданном режиме и возвращать его в "горизонтальный полет" после эволюции. В сочетании с возможностью ощущать усилия на органах управления, соответствующие различным режимам полета, наш стенд-тренажер, по отзывам летчиков, в значительной мере помог им подготовиться к реальным полетам на самолете М-50, - продолжал свой рассказ Н.А. Голенченко.