Экспериментальный винтокрыл цаги 11-эа.

Разработчик: ЦАГИ, И.П.Братухин
Страна: СССР
Первый полет: 1940 г.

На базе большого опыта, накопленного отделом особенных конструкций ЦАГИ в ходе доводки и испытаний вертолётов ЦАГИ 1-ЭА и 5-ЭА, было решено создать новый вертолёт, более замечательный и идеальный, с лучшими лётными данными, в основном пригодный для обычной эксплуатации.

Проектирование этого вертолёта, взявшего наименование ЦАГИ 11-ЭА, было начато в первой половине 30-ых годов XX века. Это был двухместный одновинтовой вертолёт комбинированной схемы с несущим винтом, подобным несущему винту вертолёта ЦАГИ 5-ЭА. Реактивный крутящий момент от несущего винта уравновешивался тягой двух рулевых винтов изменяемого шага, расположенных с боков фюзеляжа на финишах маленьких крыльев.

Двухместная кабина с тандемным размещением сидений помещалась позади кабана, на котором крепился несущий винт. Двигатель был установлен впереди фюзеляжа. Аппарат имел обычное самолётное оперение v киль с рулём поворота и стабилизатор с рулём высоты.

Помимо этого, имелось управление вертолётного типа: дифференциальное изменение шага управляемых лопастей несущего винта при помощи автомата перекоса и рулевые винты. Принципиальная изюминка вертолёта ЦАГИ 11-ЭА заключалась во обоюдной связи его несущего рулевых и винта винтов, осуществляемой при помощи совокупности управления.

Обороты несущего и рулевых винтов, связанные единой совокупностью трансмиссии, постоянно оставались синхронным. В также время ввиду трансформации их неспециализированного шага часть потребляемой ими мощности изменялась в широких пределах.

Все три операции, которые связаны с переходом от парящего полёта к режиму горизонтальных скоростей (уменьшение шага несущего винта, повышение шага рулевых винтов и уменьшение дифференциального различия в шагах рулевых винтов), производились посредством одного органа v штурвала, расположенного в кабине лётчика. Последняя из этих операций — уменьшение дифференции неспециализированного шага рулевых винтов v имела возможность производиться при помощи особого механизма, независимо от управления трансформацией шага рулевых винтов, осуществляемого педалями.

Постепенное изменение шага несущего и рулевых винтов имело возможность производиться в пределах, снабжающих переход несущего винта на режим авторотирующего полёта. В этом случае вся мощность двигателя потреблялась бы рулевыми винтами. Так, рулевые винты превратились бы в тянущие винты, а вертолёт превратился бы в автожир.

Разумеется, что появление данной схемы, являющейся сочетание автожира и вертолёта, произошло на базе опыта создания советских автожиров.

Вертолёт ЦАГИ 11-ЭА имел фюзеляж ферменной конструкции, сваренный из хромомолибденовых труб. К фюзеляжу крепились крылья неспециализированной площадью 11,3 м2.

На вертолёте был установлен летный двигатель водяного охлаждения Curtiss V-1570 «Conqueror» мощностью 630 л. с. при 2450 об/мин. Двигатель был установлен на раме в передней части фюзеляжа и обращён носком вала назад. в первых рядах хвостовой части двигателя был установлен водяной радиатор, а позади него v трёхлопастный вентилятор, приводимый во вращение от одного из моторных приводов.

Посредством управляемых заслонок, находящихся перед радиатором, возможно было регулировать степень охлаждения двигателя.

Раздача мощности осуществлялась при помощи сверхсложной трансмиссии. Редуктор двигателя был снят, а на его место был вмонтирован новый, так называемый центральный редуктор вертолётной трансмиссии. Вертикальный вал, выходящий из центрального редуктора, своим верхним финишем был соединён через муфту включения с валом главного редуктора, расположенного во втулке несущего винта. Основной редуктор воображал собой двухступенчатую планетарную передачу.

Вращающаяся опора сателлитов главного редуктора через муфту свободного хода приводила во вращение втулку несущего винта с подвешенными к ней лопастями. Неспециализированное передаточное число всей трансмиссии (от коленчатого вала двигателя до втулки несущего винта) было равняется 1:13,4.

Часть мощности двигателя через боковые ведомые конические зубчатые колёса центрального редуктора передавались на два рулевых винта переменного в полёте шага.

Несущий винт вертолёта ЦАГИ 11-ЭА был подобен несущему винту вертолёта ЦАГИ 5-ЭА. Он воображал собой комбинацию двух трёхлопастных винтов, вращавшихся в одной плоскости. Один из этих винтов (условно названный подъёмным винтом) диаметром 15,4 м имел три лопасти и создавал подъёмную силу, нужную для полёта вертолёта. Лопасти этого винта были подвешены ко втулке посредством горизонтальных, вертикальных и продольных шарниров.

Конструкция лопастей была та же, что и конструкция лопастей несущего винта вертолёта ЦАГИ 5-ЭА.

Второй винт (условно названный винтом управления) диаметром 9,2 м имел три лопасти и предназначался для управления вертолётом. Лопасти этого винта крепились ко втулке посредством продольного шарнира. Конструктивно они были выполнены подобно лопастям несущего винта. Рулевые винты были трёхлопастные диаметром 2,25 м; они были вычислены на большую мощность 250 л.с. и 1800 об/мин. Лопасти винтов были выполнены из дуралюмина.

Это были винты с переменным шагом лопастей в полёте, причём изменение шага возможно было создавать в широком диапазоне (до 45°).

Совокупность управления вертолётом включала в себя:
-управление неспециализированным шагом громадных лопастей несущего винта;
-управление дифференциальным шагом малых лопастей;
-управление шагом рулевых винтов;
-управление рулями направления и глубины;
-управление муфтой включения.

Управление неспециализированным шагом громадных лопастей несущего винта осуществлялось штурвалом, расположенным в кабине лётчика. Управление дифференциальным шагом малых (управляемых) лопастей несущего винта осуществлялось автоматом перекоса, расположенным между центральным и главным редукторами.

Управление шагом рулевых винтов было связано с ножными педалями и, помимо этого, имело возможность производиться особым дифференциальным механизмом, приводимым в перемещение от штурвала, расположенного в кабине лётчика. Ножное управление было связано кроме этого с отклонением руля направления.

Дифференциальный механизм снабжал уравновешивание реактивного момента от несущего винта на всех режимах полёта, путевое же управление осуществлялось при помощи ножных педалей.

В середине 1936 года была закончена постройка вертолёта, и он был перевезён на аэропорт для лётных опробований. По окончании регулировки и тщательной проверки всех аппарата и агрегатов в целом начались опробования с запуском двигателя; вертолёт на протяжении этих опробований был на глухой привязи на намерено оборудованной якорной площадке.

Скоро было решено перейти на новый тип лопастей — полностью железной конструкции. В начале 1938 года замыслы предстоящей работы по вертолёту ЦАГИ 11-ЭА радикально изменились. Было решено не ограничиваться переходом на новую конструкцию лопастей несущего винта, а внести в конструкцию вертолёта большие трансформации, меняющие кроме того ранее принятую принципиальную схему аппарата.

Это было вызвано жаждой расчленить опробования и доводку вертолёта на последовательность последовательных этапов, причём прежде всего намечалось совершить опробования вертолёта на вертикальных режимах и на режимах горизонтального полёта с применением пропульсивной тяги.

Это решение было принято в значительной мере под влиянием двух значительных событий, выявившихся в начале опробований вертолёта: некоего перетяжеления вертолёта против проектных данных и большего если сравнивать с начальными намётками потребления мощности рулевыми винтами для парирования реактивного момента от несущего винта в следствии неудачного выбора разноса (через чур малого) рулевых винтов и, как следствие этого, v уменьшения доли мощности двигателя, применяемой несущим винтом.

Так как трансформации, внесённые в конструкцию вертолёта ЦАГИ 11-ЭА, были очень значительны, то он по окончании этих переделок приобрел новую марку: ЦАГИ 11-ЭА ПВ (пропульсивный вариант).

При переделке вертолёта ЦАГИ 11-ЭА в него были внесены следующие конструктивные трансформации:
-сняты крылья и вместо них были установлены сварные трубчатые фермы;
-вместо двух рулевых винтов переменного в полёте шага установлено четыре рулевых винта меньшего диаметра с громадным разносом (11 м вместо 8 м);
-в связи с этим заменены редукторы рулевых винтов;
-соответственно конструктивно поменяна совокупность управления рулевыми винтами;
-установлены новые лопасти несущего винта полностью железной конструкции;
-установлен в сочленении громадных лопастей компенсатор взмаха с коэффициентом компенсации 0,5 и фрикционные демпферы на вертикальном шарнире заменены пружинно-масляными.

Новые рулевые их редукторы и винты были забраны с вертолёта ЦАГИ 5-ЭА.

Конструкция новых громадных лопастей несущего винта была цельнометаллическая, дуралюминовая. Корень лопасти оканчивался трубой из термически обработанной хромомолибденовой стали. Форма лопасти — плоская, в плане — трапециевидная.

Профиль сечения лопасти — NACA-230.

Носовая часть лопасти представляла собой профилированный лонжерон, а хвостовая часть была выполнена из лёгких хвостовых нервюр, приклёпанных к балке и обшитых узким дуралюминовым страницей толщиной 0,8 и 0,5 мм.

Носовая балка складывалась из целого дуралюминового носика, двух дуралюминовых полос толщиной 3,5 и 2,5 мм и двух внутренних корытообразных профилей. Все подробности были проклёпаны потайной клёпкой.

Форма малых управляемых лопастей — плоская, в плане — трапециевидная. Каркас лопасти — цельнометаллический. Эти лопасти были сконструированы пара в противном случае, чем громадные, и отличались от них повышенной жёсткостью в плоскости тяги.

Управляемая лопасть складывалась из двух частей: носовой набора и балки лёгких хвостовых нервюр, приклёпанных к балке.

Носовая балка представляла собой профилированный лонжерон, выколоченный из толстого дуралюминиевого страницы. В балки были включены в продольном направлении два корытообразных профиля.

В декабре 1939 года аппарат на аэропорте был собран, отрегулирован и проверен, и в начале 1940 года были начаты его лётные опробования. Проводил опробования вертолёта в качестве лётчика инженер Д.И.Савельев. Руководил опробованиями В.П.Лаписов.

По окончании бессчётных рулёжек на земле в октябре 1940 года Д.И.Савельев начал выполнять первые свободные подъёмы.

Самым неприятным было то, что находившийся на аппарате двигатель был уже основательно изношен и имел небольшой ресурс, а заменить его было нечем. Не обращая внимания на ограничения, фактическая высота подъёма доходила до тридцати метров. Неспешно осваивая аппарат и совершая на нём долгие полёты, Д.И.Савельев начал переходить на поступательное передвижение с маленькой горизонтальной скоростью. Не смотря на то, что интенсивность лётных опробований в зимние месяцы быстро снизилась, однако к весне 1941 года возможности вертолёта и лётные качества ЦАГИ 11-ЭА ПВ были достаточно полно распознаны.

Ввиду вышеуказанного ограничения результаты были низки:
-громаднейшая высота подъёма 50 м;
-громаднейшая горизонтальная скорость 50-60 км/ч;
-громаднейшая длительность полёта (с экипажем 2 человека) около 1 ч.

Эти результаты не характеризовали настоящих возможностей вертолёта. Лётные опробования продемонстрировали, что:
-вертолёт владел хорошей удовлетворительной устойчивостью и управляемостью;
-элементы трансмиссии, система и управление охлаждения двигателя трудились безотказно и не доставляли никаких затруднений;
-вертолёт имел громадной запас подъёмной силы, полёты и подъём вертолёта на нём совершались на пониженной частоте вращения двигателя, и мощность двигателя не употреблялась всецело (по самым скромным подсчётам запас тяги несущего винта при условии полного применения мощности двигателя составлял 800 v 1000 кгс).

Подобная оценка возможностей вертолёта давала основание сохранять надежду, что расчётные эти могли быть в будущем достигнуты.

Но непредвиденный случай приостановил все предстоящие опробования: по окончании одного из полётов была обнаружена стружка в масляном фильтре. Потребовалась переборка двигателя. В связи с отсутствием запасного двигателя это было равносильно полной консервации аппарата.

направляться подчернуть, что и по сей день, спустя 4 десятилетия, схема этого вертолёта воображает некий интерес.

Принципиальная схема вертолёта ЦАГИ 11-ЭА и после этого его модификации — пропульсивного варианта, была предложена И.П.Братухиным. Он же руководил проектированием аппарата, будучи главой конструкторской бригады «Б» отдела особенных конструкций ЦАГИ.

Конструктивная разработка элементов трансмиссии, втулки несущего винта, автомата перекоса и некоторых вторых механических агрегатов производилась под управлением К.А.Бункина и А.Ф.Маурина.

Проектирование лопастей несущего рулевых и винта винтов было выполнено под управлением Г.И.Солнцева.

Выбор аэродинамических параметров, бессчётные расчёты и аэродинамические исследования, частично расчёт на прочность производился под управлением Д.Т.Мацицкого и при участии Б.Я.Жеребцова. расчёты и Аэродинамические изыскания по пропульсивному варианту делал Б.Я.Жеребцов.

Экспериментальные изучения, которые связаны с проектированием вертолёта, проводились М.С.Абалдуевым, А.А.Фёдоровым и А.А.Докучаевым под управлением В.П.Лаписова.

Постройка вертолёта ЦАГИ 11-ЭА производились в цехе винтовых аппаратов (ЦВА) Завода умелых конструкций ЦАГИ под управлением главы ЦВА А.А.Кобзарева.

Лётными опробованиями вертолёта ЦАГИ 11-ЭА и его модификации 11-ЭА ПВ руководил В.П.Лаписов.

ЛТХ:

Модификация: 11-ЭА / 11-ЭА ПВ
Диаметр несущего винта, м: 15,40 / 15,40
Протяженность, м: 8,50 / 8,50
Высота, м: 3,50 / 3,50
Масса, кг
безлюдного: —
большая взлетная: 2600 / 2250
Тип двигателя: 1 х ПД «Curtiss» G-V1570 / 1 х ПД «Curtiss» G-V1570
мощность, л.с.: 1 х 630 / 1 х 630
Большая скорость, км/ч: 50-60 / 50-60
Дальность полета, км: —
Статический потолок, м: 50 / 50
Экипаж, чел: 1+1 / 1+1.

Винтокрыл ЦАГИ 11-ЭА.

Вертолёт ЦАГИ 11-ЭА. Рисунок.

Вертолёт ЦАГИ 11-ЭА ПВ. Рисунок.

ЦАГИ 11-ЭА. Схема.

Перечень источников:
А.М.Изаксон. Советское вертолетостроение.
Космонавтика и Авиация. Е.Ружицкий. Навстречу 100-летию вертолета.

Fallout 4 | Как получить собственный винтокрыл

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: