Шрифт:
Российский информационный технический журнал
№ 2 2001
Издается с июня 1998 года. Выходит 4 раза в год
Фотографии
В. Соломахина (стр. 24-25), Е. Фомина (первая и четвертая пр. обложки), а также из архивов авторов и редакции.
ИСТОРИЯ
Смелый экспериментатор
Вертолет Г-3 и его создатель И.П. Братухин
Ровно 60 лет назад, в августе 1941 года, первый советский вертолет поперечной схемы «Омега» был передан на заводские
Автор «Омеги» – советский ученый и конструктор Иван Павлович Братухин внес огромный вклад в развитие отечественного вертолетостроения. Под его руководством был создан ряд опытных, построенных малой серией вертолетов поперечной схемы, кроме «Омеги» – «Омега-2», Г-3, Г-4 и Б-11. За свои работы И.П. Братухин был награжден орденами и медалями, удостоен Государственной премии, получил звание «Заслуженный деятель науки и техники».
Свой путь в авиастроении Иван Братухин начал в 1926 году, когда еще студентом пришел на практику в экспериментально-аэродинамический отдел (ЗАО) Центрального аэрогидродинамического института, руководимый в те годы профессором Б.Н. Юрьевым.
В конце 1926 года в ЗАО была создана специальная геликоптерная группа (в 1928 году она стала называться сектором особых конструкций). И вскоре Специалисты приступили к разработке одновинтового вертолета примерно такого типа, который был в свое время предложен Б.Н. Юрьевым. Руководил работами А.М. Черемухин, который совершил впоследствии и все 88 полетов на это необычной машине.
Первый отечественный вертолет получил название ЦАГИ-1-ЭА (экспериментальный аппарат). И.П. Братухин принимал самое активное участие как в проектировании отдельных агрегатов этого вертолета, так и в проведении экспериментов. Впоследствии, уже в 1932 году, за выполнение теоретического исследования по определению сил, действующих на автомат перекоса, он был отмечен благодарностью и премией.
ЦАГИ-1-ЭА был выполнен по одновинтовой схеме с четырехлопастным несущим винтом и двумя ротативными поршневыми двигателями. Четыре рулевых винта, установленные попарно в носовой и хвостовой частях ферменного фюзеляжа, уравновешивали реактивный крутящий момент несущего винта.
После многократных и тщательных испытаний системы и всех механизмов, исследований аэродинамических свойств аппарата начались тренировочные полеты. Уже на начальном этапе испытаний высота подъема составляла 40-50 метров. Хорошо освоив вертолет, А.М. Черемухин во время полета 14 августа 1932 года набрал высоту в 605 м. Однако выше не пошел, опасаясь затруднений при спуске аппарата. Для сравнения: рекорд высоты, установленный в 1928 году на итальянском вертолете «Асканио», составлял всего 18 м.
В процессе летных испытаний был выяснен основной недостаток, присущий схеме с жестким креплением винта – недостаточная устойчивость машины. Доработка вертолета была проведена на дублере 1-ЭА – вертолете ЦАГИ-З-ЭА. Руководителем всех проектных работ по этому аппарату был назначен И.П. Братухин.
Новый вертолет – ЦАГИ-5-ЭА был построен в 1933 году. Конструкция его мало отличалась от предыдущих, принципиально новыми были схема несущего винта вертолета и управление, предложенные Братухиным. С целью повышения устойчивости вертолета и обеспечения безопасности полета конструктор разделил функции создания подъемной силы и управления вертолетом.
Несущий винт, предложенный И.П. Братухиным, представлял собой комбинацию двух трехлопастных винтов диаметрами 12 и 7,8 м. Три большие лопасти образовывали несущий, а три малые, закрепленные на втулке между большими лопастями, составляли управляющий винт. Для повышения устойчивости аппарата лопасти несущего винта крепились к втулке при помощи горизонтальных шарниров, к которым вскоре добавили и вертикальные шарниры, а вместе с ними и фрикционные демпферы колебаний. Одновременно были поставлены упругие резиновые ограничители колебаний лопастей относительно этих шарниров для смягчения ударов при запуске двигателей, так как муфты сцепления не было. Малые лопасти
Параллельно с этими работами И.П. Братухин вместе с конструктором В.А. Кузнецовым работал над автожирами. Иван Павлович большое внимание уделял изучению теории несущего винта с возможностью махового движения лопастей на режимах горизонтального полета. Основываясь на работах Глауэрта и Локка, а также собственных теоретических и экспериментальных исследованиях, он обобщил результаты в работе под названием «Автожиры. Теория и расчеты». Эта работа была опубликована в 1934 году и долгое время служила основным пособием по теории винтокрылых аппаратов. Теоретические работы Братухина вылились в постройку и испытание ряда автожиров. Ценный опыт, полученный конструктором, был использован в дальнейшем не только в работах по автожирам, но и для создания и совершенствования вертолетов. Так, уже при разработке несущего винта вертолета ЦАГИ-5-ЭА Братухин применил шарнирную схему крепления лопастей к втулке, сходную с той, что применялась на автожирах.
В эти годы сектор особых конструкций стал уже отделом особых конструкций ЦАГИ, в котором И.П. Братухин возглавил конструкторскую бригаду «Б». Задачами отдела были теоретические и экспериментальные исследования различных вариантов схем вертолетов, их основных элементов, проектирование, постройка и летные испытания винтокрылых машин. Было решено создать новый вертолет, более мощный и совершенный, с лучшими летными данными, в большей степени пригодный для эксплуатации. Проектирование вертолета, получившего обозначение ЦАГИ-11-ЭА, было начато в 1934 году.
ЦАГИ-11-ЭА был построен в середине 1936 г. Этот вертолет был значительно больше по размеру и массе, чем предыдущие аппараты. Для него конструктор предложил оригинальную комбинированную схему, позволяющую сочетать возможности вертолета (вертикальные взлет и посадка) со скоростью самолета. Двигатель жидкостного охлаждения «Кертис-Конкверор» в 630 л.с. был установлен в передней части фюзеляжа. Редуктор двигателя сняли, а на его место вмонтировали центральный редуктор вертолета с четырьмя коническими шестернями – одной ведущей и тремя ведомыми. Одна ведомая приводила во вращение вертикальный вал несущего винта, а две другие – валы рулевых винтов. Несущий винт был подобен винту вертолета 5-ЭА. Рулевые винты располагались на концах небольшого крыла. Две кабины – наблюдателя и летчика – помещались за несущим винтом. Хвостовое оперение было, как в самолете: горизонтальное и вертикальное; на крыле – элероны с двойным управлением. Поскольку элероны действовали только при наличии поступательной скорости, сохранялось и все управление вертолетного типа. Особенность его заключалась во взаимной связи несущего и рулевого винтов, левый из которых должен был иметь на режиме висения обратную тягу. На всех режимах вообще должно было быть обеспечено полное соответствие и взаимодействие всех трех винтов путем изменения их шага. Механизм управления шагом винтов работал от штурвала и педалей.
Вертолет Б-11
При испытаниях вертолета на привязи возникли трудности, которые потребовали предварительной отработки его агрегатов, и в первую очередь – на вертикальных режимах. И.П. Братухин предложил изменить схему вертолета, переделать его, заменив крыло сварными фермами большого размаха (11 м между осями рулевых винтов вместо 8 м). Трехлопастные винты диаметром 2,25 м заменили (временно) двумя парами винтов, применявшихся на вертолетах ЦАГИ-1-ЭА и ЦАГИ-З-ЭА, лопасти несущего винта сделали цельнометаллическими, внесли ряд других изменений. Получился новый вариант вертолета, названный ЦАГИ-11-ЭА ПВ (пропульсивный вариант).