Многоцелевой вертолет ка-15.

Разработчик: ОКБ Камова
Страна: СССР
Первый полет: 1953 г.

В августе 1950 года в ОКБ-2, руководимом Н.И.Камовым, приступили к разработке предэскизного проекта двухместного корабельного вертолета Ка-15. Его компоновка, в отличие от Ка-8 и Ка-10, была классической — «люди вперед, двигатель назад», но для корабельного вертолета казались совсем нужными поплавки.

На машине предполагалось поставить двигатель АИ-14В со взлетной мощностью 245 л.с. и несущие винты с древесными трапециевидными лопастями, имеющими громадное сужение и отрицательную крутку, равную минус 12°. Теоретическая хорда на оси вращения равнялась 300 мм, а на финише — 100 мм. Коэффициент заполнения одного трехлопастного винта составлял 3% и, следовательно, у каждой лопасти 1%.

Это был самый небольшой коэффициент заполнения одной лопасти во всемирной практике. Таких узких лопастей свет еще не видывал, но у «камовцев» не принято было опасаться нового. Выбирал параметры несущего винта я, разумеется, под сильным влиянием изучений Л.С.Вильдгрубе, что убедительно показывал целесообразность трапециевидных и очень сильно закрученных лопастей для увеличения относительного КПД.

Поисками оптимальной компоновки вертолета занимались мы с инженерами В.И.Бирюлиным и Б.Ю.Костиным, потому, что Основной конструктор был на госиспытаниях Ка-10 в Риге. Николай Ильич Камов, возвратившись, просмотрел с дюжина придуманных нами вариантов, сходу выбрал самый простой и, на отечественный взор, самый плохой. Это была привычная компоновка с колесным шасси.

Он утвержает, что во-первых, с поплавковым шасси мы уже успели намучитья на Ка-8 и Ка-10, а для передвижения по земле все равно необходимы колеса; во-вторых, посадка на землю на поплавках с режима авторотации-это практически неизбежное наличие капота и в-третьих, кроме того Ка-10 при посадке и взлёте страховали намерено подготовленные люди, в противном случае машина имела возможность войти в «земной резонанс», по причине того, что демпфирование в баллонах было недостаточным.

Разработка эскизного проекта началась весной 1951 г., а 9 июня того же года вышло распоряжение помощника Примьера Н.И.Булганина за № 6043 о начале финансирования работ по Ка-15.

Нужно заявить, что в первой половине 50-ых годов XX века не считая проработок корабельного вертолета ОКБ-2 занималось проектированием тяжелого двухвинтового вертолета продольной схемы. Это была вторая попытка Камова взять задание на громадный транспортный вертолет (первая во второй половине 40-ых годов двадцатого века с проектом «Иван Грозный» не удалась). В этом случае все складывалось значительно важнее.

С 25 июня 1950 года в войне с Кореей американцы в первый раз начали обширно использовать вертолеты R-5 Сикорского и HRP-1 Пясецкого, продемонстрировавшие высокую эффективность. Генерал К.К.Джером закончил памятную записку руководству, датированную 12 сентября 1950 года, таким восклицанием: «… вертолеты, больше вертолетов, как возможно больше вертолетов в Корею!» Выпуск транспортных вертолетов в Соединенных Штатах стал скоро возрастать.

В правительстве СССР решали проблему о преодолении отставания отечественного тяжелого вертолетостроения. Для нас участие в программе по разработке транспортного вертолета означало расширение и укрепление ОКБ. Мы стали продумывать разные варианты вертолетов продольной схемы: мелкий Ка-11, одномоторный Ка-12 и наконец, Ка-14-2 с двумя двигателями Швецова АШ-82, установленными вертикально, дабы не делать конические шестерни в редукторах.

К работе над проектом были привлечены квалифицированные сотрудники, пришедшие в ОКБ-2 из ЦАГИ и других высоких организаций, где на рубеже 40-х и 50-х годов усиленно боролись с космополитизмом.

Но будущее распорядилась так, что главным для отечественного ОКБ явилось продолжение работ по корабельным вертолетам. 4 августа 1951 года руководству ВМФ был направлен проект тактико-технических требований на Ка-15, а 3 октября предъявлен эскизный проект. Началась постройка макета, что взял одобрение в конце 1951 года, в то время, когда камовский коллектив начал называться ОКБ-4 и размешался уже на другой территории — в Тушино.

Дело в том, что в первых числах Октября 1951 года Н.И.Камов был вызван в Кремль. Часа через три он возвратился весьма расстроенный и поведал, что на заседание не считая него были приглашены А.Н.Туполев, С.В.Ильюшин, И.П.Братухин и М.Л.Миль. Обсуждалась задача срочного создания транспортных вертолетов. Миль доложил проект двенадцатиместного Ми-4, а Камов — проект Ка-14-2.

Срок изготовления автомобилей был установлен в один год. Николай Ильич возразил, что ему нужно минимум два года. Л.П.Берия остался весьма обижен его ответом. На другой сутки повторно в Кремль позвали лишь М.Л.Миля и… А.С.Яковлева и уговорили их взяться за задание, давая слово неограниченную помощь. Уже 5 октября вышло Распоряжение правительства о создании транспортных вертолетов одновинтовой и продольной схем на 12 и 24 человека соответственно.

ОКБ Миля переводилось на завод № 3, ОКБ Братухина расформировывалось, а ОКБ-2 вместе с группой СБиЖ (Старинин, Жеребцов и Брагинский) переводился в Тушино, где раньше базировался Миль. Так, отечественный проект практически передавали Яковлеву.

Вертолет Ми-4 начал раскрутки несущего винта в апреле 1952 года, в мае 1953 года были закончены госиспытания, а в последних месяцах года в Саратове выпустили первые серийные автомобили. Як-24 совершил первый полет 3 июля 1952 года. В начале 1953 года был передан на госиспытания, лишь в апреле 1955 года завершил их и в августе его продемонстрировали на параде в Тушино.

Камов был прав — такую машину за год сделать запрещено, но страшно не соглашаться с большим руководством.

А мы тем временем опять переезжали на неблагоустроенную базу, где предстояло строить по приказу МАП № 1040 от 23 октября 1951 года войсковую серию Ка-10 и разрабатывать Ка-15.

На относительно маленькой территории, отгороженной от завода № 82, стояло двухэтажное строение, в котором разместилось КБ, сборочный, механический и сварочный цеха, производственные отделы и деревообделочная мастерская. В маленьком корпусе ЦЗЛ (Центральная заводская лаборатория) пребывали механическая, химическая и фотолаборатории, несколько СБиЖ и лаборатория самолетного оборудования. В еще одном бараке размешались плановый отдел и бухгалтерия.

При переезде часть сотрудников от нас ушла, но к нам пришли Б.Ф.Савин, Триденцов, Цыпина, Андеев, Нетучинский, В.П.Борисов, А.М.Зейгман. Летно-испытательная станция размещалась на Захарковском аэропорте, рядом с Химкинским водохранилищем. ЛИСом руководили В.А.Карпов и А.М.Конрадов.

Устроились мы достаточно уютно и скоро почувствовали себя хозяивами этого маленького заводика.

Предназначенный для судов вертолет Ка-15 проектировался весьма компактным. Его протяженность была практически вдвое меньше, чем у Ми-1. Непросто разместить в маленьком количестве все оборудование, нужное при поиске подводных лодок.

От обеспечения плавучести было нужно до тех пор пока отказаться, на вертолете решили установить четырехколесное шасси.

Конструкция лопастей, созданная М.А.Купфером, в отличие от Ка-10 имела фанерную обшивку и прорезанные, заполненные пенопластом отверстия в хвостовой части Профиля. Это сделали для обеспечения максимально «передней» центровки для предотвращения флаттера лопастей. В то время было уже известно, как «вылечили» флаттер лопастей Ми-4, очевидно обнаружившийся при первой раскрутке несущего винта.

На вертикальных шарнирах находились фрикционные демпфера. Очевидно, в совокупности управления на колонке были промежуточные ползушки, разрешающие изменять неспециализированный и дифференцированный ход. Имелась совокупность «шаг-газ».

Фюзеляж смешанной конструкции складывался из силовой пространственной фермы из металлических труб, дюралевого каркаса и маленькой клепанной хвостовой балки. На финише балки крепился стабилизатор с двумя шайбами, любая из которых складывалась из руля и киля направления. Мотор устанавливался в фюзеляжа в «тёплом» отсеке и обдувался вентилятором. В моторном редукторе были коническая и планетарная понижающие передачи.

От него мощность передавалась на двухступенчатый сателлитный распределительный редуктор, приводящий валы несущих винтов. остекление носа кабины и Форма фюзеляжа снабжали экипажу хороший обзор. Сдвижные двери разрешали при необходимости оставлять их открытыми.

14 апреля 1953 года летчик-испытатель Д.К.Ефремов на первом экземпляре Ка-15, предназначенном для ресурсных опробований, в первый раз поднялся в воздух. А 9 июня того же года министр авиационной индустрии А.П.Хруничев прекратил финансирование работ по данной машине. С трудом Н.И.Камову удалось добиться распоряжения Н.И.Булганина выдавать маленькую заработную плат сотрудникам.

Началась долгая доводка вертолета.

Еще в ходе стендовых опробований кое-какие узлы конструкции удалось без шуток усовершенствовать. На стадии заводских опробований были выполнены в первый раз в отечественной практике подробные изучения напряжений в элементах конструкции. Результаты замера напряжений разрешали сохранять надежду на высокие ресурсы.

Но доводка вертолета по вибрациям затянулась на много лет, не смотря на то, что госиспытания автомобили удачно закончились в 1955 году.

Прочнист ЦАГИ Н.Н.Корчемнин обожал сказать, что «вертолет летает вследствие того что трясется». Соосный вертолет с долгим узким валом верхнего несущего винта имел особенно веские основания для тряски. С вибрациями в отечественном ОКБ боролись, начиная с Ка-8.

Неспешно вырисовывались методы их уменьшения, в разработку которых солидный вклад внес Д.К.Ефремов при опробованиях Ка-10 и Ка-15. Однако, при доводке первых серийных вертолетов а также при начале эксплуатации приходилось неоднократно возвращаться к данной проблеме. Во второй половине 50-ых годов двадцатого века Николай Ильич поручил мне заняться вибрациями вертолета Ка-15. Создали особую группу, в которую входили С.Горштейн, А.Ильченко и Ф.Фельдман.

Мы изучали вибрацию на вертолетах по большому счету и возможность слижение ее до допустимого уровня. Имелись ввиду автоколебания («земной резананс»), вынужденные колебания и флаттер лопастей. Ближайшей задачей для нас было уменьшение вибраций вертолета Ка-15 № 3, что в отличие от № 2 трясся существенно посильнее, не смотря на то, что ничем от него не отличался.

В данной работе учавствовали и специалисты ЦАГИ: И.В.Ананьев, Л.С.Попов, А.П.Резник, М.С.Галкин, Б.Я.Жеребцов и другие.

самые неприятными на № 3 были вынужденные колебания машины по первому тону (продольные колебания). На Ка-15 № 2 такие колебания уменьшались за счет повышения жесткости верхнего винта методом установки третьей, так называемой «увеличения» сечения и верхней опоры вала.

При подготовке к частотным опробованиям поняли, что из-за производственного недостатка на Ка-15 № 3 третья верхняя опора вала фактически отсутствовала, чем и разъяснялось различие в вибрациях на № 2 и № 3. Изучения, касающиеся уменьшения неуравновешенных периодических сил верхнего винта, велись пара лет. В ходе доводки вертолета с той же целью выполнили и последовательность конструктивных мероприятий. Сперва увеличили вынос вертикального шарнира.

После этого медные подшипники вертикальных шарниров заменили на игольчатые. Позднее установили пружинные тяги между лопастями верхнего винта и ввели трехтяговое соединение верхнего и нижнего автоматов перекоса. Для увеличения жесткости опоры верхнего и нижнего винтов снова увеличили сечение вала и установили верхнюю третью опору на 360 мм выше второй.

Эти мероприятия позволили закончить заводские и совершить национальные опробования Ка-15.

Но на серийном заводе в Улан-Удэ как раз из-за сильной тряски появились громадные трудности при сдаче автомобилей клиенту. На завод направили С.Горштейна, трагически погибшего при проведении динамической регулировки вертолета во второй половине 50-ых годов двадцатого века. В начале 1957 года в Улан-Удэ откомандировали меня вместе с М.А.Купфером и Д.К.Ефремовым.

В городе было весьма холодно — за минус тридцать, сухой континентальный воздушное пространство сушил губы и они трескались. Трудиться рядом с вертолетом приходилось в суконных масках, поскольку ветер от винтов мгновенно обжигал и обмораживал лицо. Тело выручала от стужи летная одежда.

Проходили дни, а вертолеты тряслись . К вечеру мы, утомившись от бесплодных упрочнений, понуро и без звучно шли к себе совсем опустошенные. По окончании ужина начинались споры, вырисовывались предложения и оказалась надежда на успех. А назавтра все повторялось опять. В это же время, о вынужденных колебаниях нам уже было известно если не все, то очень многое: форма колебаний, влияние жесткости хвостовой характера и балки загрузки фюзеляжа.

А.Я.Ильченко удалось взять несложную формулу для подсчета резонансной частоты. Стало известно, что значительного трансформации частоты возможно ожидать за счет повышения разноса вертикальных жёсткости и шарниров вала. Уменьшив длину вала верхнего винта на 150 мм, повысили жесткость вала, что, со своей стороны, разрешило возможность наладить выпуск серийных автомобилей.

Скоро были установлены так именуемые «территории комфорта», границы которых нельзя переходить. Обозначены они такими оценками: незаметные, чуть заметные вибрации — отлично; заметные — прекрасно; тревожащие — удовлетворительно; весьма неприятные — не рекомендуются; сильные — страшны для здоровья. Граница, установленная экспертами ГК НИИ ВВС, представляла собой преувеличение, в которой допустимая амплитуда колебаний понижалась по мере повышения частоты.

При увеличении частоты быстро возрастает действие вибраций на организм человека. В этом отношении оборотные вибрации на Ка-15 с частотой 350-360 кол/мин воспринимались лучше, чем лопастные вибрации на Ми-4 с частотой приблизительно 750 кол/мин.

С началом эксплуатации серийных Ка-15 снова было нужно заниматься вибрациями. В этом случае — флаттером лопастей, показатели которого на этом вертолете нашли еще в 1953 г. По окончании непродолжительного поиска способов его устранения остановились на классических противовесах. На лопастях на долгое время обосновался «фирменный символ»-выносные противофлаттерные грузы на передней кромке.

А в первой половине 50-ых годов XX века на вертолетах Ми-4 начались необыкновенные явления, взявшие сначала наименование «эффект Калиберного» и появлявшиеся флаттером. Проявлялся данный эффект на режиме моторного планирования на углах установки лопастей 6-7°. Лопасти начинали вымахивать из ометаемого конуса и срубали кабину пилотов, каковые погибали и не могли поведать, как это случилось.

А летчику по фамилии Калиберный повезло: он остался в живых и поведал о произошедшем. Обстоятельством выяснилось набухание лопастей на протяжении оттепели, почему их центровка смещалась назад.

Скоро и на Ка-15 показалась обстоятельство перемещения центровки лопастей назад — в этом случае в следствии ремонта. Чинили лопасти заделывая маленькие трещины недалеко от триммеров, отгибаемых при регулировке несущих винтов. Триммеры решили прошить нитками «маккей». Но армейским это показалось несолидным, и нитки заменили проволокой. Мастера перестарались, получая товарного вида, и положили через чур много шпаклевки — центровка сместилась назад.

По окончании таких ремонтов на Ка-15 стали происходить непонятные летные происшествия. При их расследовании подозрение пало на флаттер. Но в ОКБ все автомобили по окончании ремонта лопастей проверялись по особой методике. На земле при больших оборотах летчик пара раз отклонял ручку, провоцируя флаттер. В случае если наряду с этим конус лопастей «не размывался» и фыркающие звуки отсутствовали, то машина считалась пригодной.

В полете обороты неизменно меньше больших. А по итогам, взятым в ЦАГИ, считалось, что в случае если флаттера нет на висении, то его не будет и на скорости.

По окончании починки лопастей необходимо было вводить в строй автомобили в различных местах страны, и Николай Ильич разослал нас по гарнизонам. Мне достался Севастополь, где я уже бывал с лекциями. В августе 1958 году дело у нас двигалось медлительно, а нужно было на всех вертолетах сперва выполнить наземную диагностику на флаттер, после этого облетать машину и замерить ручным вибрографом амплитуду колебаний в кабине. Летных дней было через чур мало, работа замирала, и я нервничал.

в один раз в отсутствии летчика я уговорил инженера части сделать наземную диагностику без пилота. Он неохотно дал согласие, и я сел на правое сиденье. Раскрутив винты и выйдя на большие обороты, инженер начал делать «дачи», а я наблюдал на финиши лопастей и прислушивался. Флаттерных сигналов небыло, но по окончании очередной «дачи» машина влетела в «земной резонанс». Кто видел, тот знает, что это такое.

Инженер медлил со сбрасыванием «шаг-газ», пробуя удержать соскакивающую фуражку. Я же не имел возможности дотянуться до рычага, находящегося слева от кресла пилота. Наконец, «шаг-газ» был скинут и машина остановилась, всласть попрыгав.

При осмотре обнаружилась недостаточная затяжка демпферов вертикальных шарниров. Вертолет не пострадал, но мне урок впрок не отправился.

При облете одной из последних автомобилей летчик А.Н.Воронин нашёл сильные вибрации в полете на высокой скорости. Но на ленте вибрографа записи были в полной мере успешные. Я объявил, что вертолет возможно принят либо же полет должен быть повторен. Воронин очевидно рассердился и придя на следующий сутки на аэропорт, кратко кинул: «Садись».

Забрав виброграф, я с наслаждением уселся на правое сиденье. Летели мы без парашютов. Скоро собрав высоту, Воронин начал показывать мне поведение автомобили, неспешно увеличивая скорость. Сверху аэропорт и Херсонес казались весьма мелкими, кругом было море. При номинальных оборотах на скорости около 140 км/ч очень сильно «зафыркало» и конусы обоих винтов «размыло»-это был самый настоящий флаттер. Началась сильнейшая тряска.

Мне показалось, что между лопастями верхнего и нижнего винтов остается не более 100 мм. Но почему-то я опасался сообщить об этом Воронину. А он совсем тихо демонстрировал «высокую вибрацию». Показывает на приборную доску, скорость — 120 км/ч и повышает обороты выше номинальных. Машину начинает легко зверски трясти. Я ему жестами растолковываю, что все осознал и нужно спускаться, а он знай себе меняет скорости и обороты.

Разумеется, эта демонстрация продолжалась 60 секунд две-три. Но для меня время тянулось нескончаемо. Наконец мы сели.

На вибрографе была запись «от упора до упора».

Лишь на земле я высказал Анатолию Николаевичу собственный вывод о том, что он проделал в воздухе. После этого послал на завод весточку с подробным объяснением случившегося. Практически в один момент со мной в Казахстане М.А.Купфер расследовал аварию с Ка-15, что разбился по окончании «firmware» триммеров. Столяр, ремонтировавший лопасти, попросил летчика покатать его на вертолете и тот дал согласие. В полете они попали во лопасти и флаттер схлестнулись.

К счастью, машина опустилась на оставшихся обрубках и жертв не было. С того времени в методику проверки на флаттер внесли значительное изменение. Требовалось обеспечить нормируемый запас по действенной центровке лопастей. Так, действенная центровка должны быть на 1 % более «передней» чем та, при которой на больших оборотах отсутствуют флаттерные сигналы.

Обеспечение достаточного запаса по флаттеру выяснилось нужным не только для безопасности полетов, но и для понижения уровня вибраций. Отрегулировать вертолет стало намного проще.

Полученные при опробованиях летно-технические характеристики Ка-15 были выше проектных. Машина перевозила коммерческий груз в 210 кг при взлетном весе 1410 кг и мощности двигателя 280 л.с. Одновременно с этим Ми-1 брал 255 кг при весе 2470 кг и мощности 575 л.с.

Характеристики управляемости, характерные соосному вертолету, и компактность автомобили разрешали делать посадки и взлёты с очень ограниченных площадок.

По окончании запуска Ка-15 в серию ОКБ продолжило работы над расширением областей и повышением ресурса применения вертолета. На заводе были созданы бессчётные стенды для опробований в условиях динамических элементов конструкций и нагрузок узлов, проводились долгие ресурсные опробования, комплекс особых летных опробований (а также посадки на авторотации без пробега с включением двигателя на высоте 300 м). Выполнялись посадки на поплавковом шасси на воду, кроме этого и на авторотации.

Летчики Д.К.Ефремов и Т.В.Русиян во второй половине 50-ых годов XX века совершили весьма с фальшивые и небезопасные изучения «вихревого кольца», установив четкие границы попадания в методы выхода и этот режим из него.

Во второй половине 50-ых годов XX века создали учебный вертолет УКа-15 с двойным управлением, дополнительными шторками и пилотажными приборами для обучения «слепому» полету. Создали разные варианты народнохозяйственного многоцелевого вертолета Ка-15М. Его оборудовали аппаратурой для химической обработки растений, контейнерами для мелких грузов и почты, гондолами для перевозки больных, и поплавковыми шасси.

ЛТХ:

Модификация: Ка-15
Диаметр главного винта, м: 9,96
Протяженность,м: 6,26
Высота ,м: 3,35
Ширина, м: 2,85
Масса, кг
-безлюдного: 968
-обычная взлетная: 1360
-большая взлетная: 1460
Тип двигателя: 1 х ПД АИ-14В
-мощность, кВт: 1 х 188
Большая скорость, км/ч: 155
Крейсерская скорость, км/ч: 120
Перегоночная дальность, км: 520
Практическая дальность, км: 278
Практический потолок, м: 3500
Статический потолок, м: 600
Экипаж, чел: 1
Нужная нагрузка: 1 пассажир либо 364 кг груза.

Первый умелый вертолет Ка-15.

Серийный вертолет Ка-15 взлетает с палубы крейсера.

Серийный вертолет Ка-15 в полете. Камчатка, первая добрая половина 1960-х годов.

Вертолет Ка-15 на палубе.

Ка-15 ледовой разведки.

Ка-15 садится на палубу китобоя.

Ка-15 садится на палубу.

Вертолет Ка-15 авиации ВМФ СССР в полете.

Вертолет Ка-15 в полете.

Вертолет Ка-15 над проходной Мурманского порта.

Ка-15 Аэрофлота в полете.

Вертолет Ка-15 Аэрофлота.

Ка-15 из состава ДОСААФ.

Умелый Ка-15 с тремя шайбами на хвосте.

Ка-15 в музее ВВС Монино.

Ка-15 в к.ф. «Русский сувенир».

Автомат-перекоса вертолета Ка-15.

Двигательный отсек Ка-15.

Ка-15. Рисунок.

Ка-15. Компоновочная схема.

Ка-15. Схема.

Перечень источников:
Самолеты мира. Владимир Баршевский. Ка-15 — многоцелевой корабельный вертолет.
Крылья Отчизны. Григорий Кузнецов. Первенцы соосной схемы.
Крылья Отчизны. Николай Якубович. По заданию флота.
Крылья Отчизны. Анатолий Артемьев. Ка-15 открывает путь на суда.
ОКБ Камова. Справочник вертолетов компании Камов. Ка-15.
Рисунок Aircraft illustrations by Basil Zolotov.

12) Вертолет Ка 15

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: