Первый советский вертолёт цаги 1-эа.

Разработчик: ЦАГИ, Черемухин
Страна: СССР
Первый полет: 1930 г.

Во время с 1930-го по 1940 год благодаря применению разностороннего опыта предшествующих работ, широким теоретическим и экспериментальным изучениям, появлению новых отличных материалов и возросшим производственным возможностям была разрешена неприятность создания вертолёта. В следствии тщательного анализа последовательности проработанных эскизных проектов в ЦАГИ в конце 1928 года было начато рабочее проектирование одного из обследованных схемы — и вариантов вертолёта.

Проектирование этого первого советского экспериментального вертолёта, известного под маркой ЦАГИ 1-ЭА, выяснилось вероятным в следствии широких экспериментальных изучений работы несущего винта на своеобразных вертолётных режимах и опробований несущего винта диаметром 6 м на натурном стенде.

Вертолёт ЦАГИ 1-ЭА был выстроен по одновинтовой схеме, предложенной ещё в 1909-1912 годах Б.Н.Юрьевым. Все работы по созданию вертолёта сначала проводились особой группой, а после этого секцией особенных конструкций экспериментально-аэродинамического отдела ЦАГИ.

ЦАГИ 1-ЭА — одноместный, одновинтовой, двухмоторный вертолёт.

Реактивный момент несущего винта уравновешивался на нём при помощи четырёх рулевых винтов, размещённых попарно в носовой и хвостовой частях фюзеляжа.
На вертолёте было два ротативных двигателя М-2 мощностью 120 л.с. любой, каковые были установлены по обеим сторонам центральной части фюзеляжа так, что своим носкам они были обращены вовнутрь фюзеляжа. Двигатели передавали мощность главному редуктору через муфты свободного хода, установленные на случай необходимости безмоторного спуска вертолёта на режиме авторотации несущего винта.

В главном редукторе два ведущих конических зубчатых колеса (по одному от каждого двигателя) приводили во вращение ведомое коническое зубчатое колесо, расположенное в горизонтальной плоскости. На одном валу с этим зубчатым колесом пребывало центральное зубчатое колесо планетарной передачи, расположенной в верхней части главного редуктора. Обойма сателлитов планетарной передачи была состыкована с главным валом несущего винта.

Внешнее венцовое зубчатое колесо планетарной передачи являлось одновременно центральной частью картера главного редуктора. Через неё картер главного редуктора крепился к особой клёпаной траверсе, расположенной в средней части фюзеляжа вертолёта.

В главном редукторе обороты двигателя редуцировались в отношении 1 : 7,84.

Верхней опорой главного вала несущего винта служил очень уникальный подшипник громадного диаметра нестандартного типа с четырьмя регулируемыми роликами.

Вертолёт ЦАГИ 1-ЭА имел четырёхлопастный несущий винт диаметром 11 м. Лопасти жёстко крепились к втулке винта, имея только продольный шарнир, что разрешало изменять угол установки лопастей. Лопасти крепились к втулке несущего винта на двух опорах. Первая опора размешалась конкретно на втулке винта. Она имела радиальный и упорный подшипники.

Вторая опора была вынесена на особой сварной ферме — кабане втулки несущего винта.

Так как для управления несущим винтом требовался поворот лопасти в весьма узком диапазоне углов, выяснилось вероятным на второй опоре не ставить тяжёлого и громоздкого подшипника. Вместо подшипника был создан особый достаточно лёгкий параллелограммный механизм.

Лопасти несущего винта сначала были полностью железной конструкции. Лонжерон лопасти был склёпан из предварительно отштампованного дуралюминового страницы и имел в сечении круглую форму. На лонжерон приклёпывались выколоченные дуралюминовые нервюры; после этого на нём ставились профилированные дуралюминовые стрингеры и, наконец, лопасть обшивалась узким дуралюминовым страницей.

Как показал опыт, производственные искажения геометрической их профиля и формы лопастей были при данной конструкции очень значительными, что выявилось при первых же опробованиях вертолёта.

Скоро был изготовлен новый набор лопастей уже другой конструкции. Лонжероны лопастей оставались неизменными. Нервюры и стрингеры были выполнены из дерева.

Лопасть была обшита авиационной фанерой и обтянута полотном.

Для уравновешивания реактивного момента несущего винта на вертолёте было установлено четыре рулевых винта диаметром 1,8 м, размещённых попарно в носовой и хвостовой частях фюзеляжа.

Строго говоря, возможно было бы обойтись одним рулевым винтом, расположенным в хвостовой части фюзеляжа, но было нужно пойти на утяжеление конструкции и некоторое усложнение, дабы избежать неуравновешенных боковой силы и реактивного крутящего момента от рулевого винта. Это должно было значительно упростить управление первым экспериментальным вертолётом в полёте.

Рулевые винты были двухлопастные. Лопасти рулевого винта имели лонжерон из сплющенной металлической трубы и обшивку, выколоченную из листового дуралюмина по профилю и форме лопасти. Обшивка приклёпывалась прямо к лонжерону (без нервюр).

Для приведения рулевых винтов во вращение в главном редукторе были дополнительно установлены два конических зубчатых колеса, пребывавших в зацеплении с громадным горизонтально расположенным коническим зубчатым колесом. Хвостовики этих колёс при помощи упругих муфт были связаны с долгими валами, идущими в носовую и хвостовую части фюзеляжа, вращавшимися с той же частотой вращения, что и вал двигателя.

В носовой и хвостовой частях фюзеляжа были размещены дополнительные малые редукторы, на ведомых валах которых установлены рулевые винты, каковые вращались в противоположных направлениях. В этих редукторах частота вращения увеличивалась в отношении 1 : 1,227 и рулевые винты делали 1470 об/мин при частоте вращения двигателя 1200 об/мин.

Фюзеляж вертолёта был ферменной конструкции, сваренный из металлических труб.

Шасси вертолёта имело стойки со шнуровой резиновой амортизацией. Движение амортизационных стоек был 430 мм.

Третьей опорной точкой сначала был костыль с резиновой шнуровой амортизацией. Практически сразу после начала лётных опробований вертолёта, в связи с опасностью поломки аппарата при случайном заднем ходе, костыль был заменён хвостовым колесом.

Управление вертолётом осуществлялось путём действия на углы установки лопастей несущего и рулевых винтов. В продольной и поперечной плоскостях управление аппаратом производилось при помощи ручки управления дифференциальным шагом лопастей несущего винта, соединённой совокупностью твёрдых рычагов и тяг с автоматом перекоса.

Перемещение автомата перекоса на протяжении вала влекло за собой одновременное изменение угла установки у всех лопастей несущего винта. Это достигалось при помощи рычага управления неспециализированным шагом, расположенного слева от лётчика. При помощи этого же рычага несущий винт переводился на небольшой ход, нужный для перехода вертолёта на режим авторотирующего безмоторного спуска.

Дабы развернуть вертолёт, достаточно было поменять ход рулевых винтов, что достигалось отклонением ножных педалей, связанных тросами с поворотными механизмами рулевых винтов.

Потому, что скорость поступательного полёта для этого вертолёта имела второстепенное значение, фюзеляж для наблюдения и удобства обслуживания за работой всех агрегатов не имел обшивки.

Запуск двигателей производился сжатым воздухом (из наземных баллонов) при помощи особых съёмных пневматических устройств.

Проектирование вертолёта, как указывалось выше, было начато в конце 1928 года, а его постройка (на умелом заводе ЦАГИ) — во второй половине 20-ых годов XX века и длилась в течение всей первой половины 1930 года. По окончании всесторонней тщательной регулировки всех агрегатов вертолёт был в первый раз подвергнут наземному опробованию с многократным запуском двигателей в августе 1930 года. В первые же дни была отработана (в первый раз во всемирной практике) методика опробования аппарата на привязи и совокупность его крепления наряду с этим.

После этого начался управления освоения и период вертолёта им сперва на привязи, а после этого и в свободных полётах.

Полёты вертолёта ЦАГИ 1-ЭА проводились систематически в течение 1930-1934 годов. Бессменным лётчиком-испытателем вертолёта был Алексей Михайлович Черёмухин. В каждом полёте А.М.Черёмухин демонстрировал эволюции и режимы полёта, своеобразны свойственные этому типу летательных аппаратов: взлёт с места, вертикальный подъём, висение в воздухе, строго отвесный спуск и посадку в заблаговременно намеченный пункт, поступательное перемещение вперёд и в стороны, любой разворот при висении над заданной точкой.

По мере освоения лётчиком этого аппарата, изучения и выявления его лётных возможностей неспешно ход за шагом возрастала высота полёта вертолёта и усложнялись создаваемые на нём эволюции. Особенно успешными были полёты А.М.Черёмухина на вертолёте ЦАГИ 1-ЭА в августе 1932 года.

В полёте 1 августа громаднейшая высота была 160 м, 3 августа — 230 м и 5 августа — 285 м. Наконец, 14 августа 1932 года была достигнута высота 605 м. Для того времени это был выдающийся итог. Официально зарегистрированный рекорд высоты полёта, принадлежавший итальянскому вертолёту Асканио, был всего лишь 18 м. Кроме того снова зарегистрированный спустя четыре года (1936 г.) всемирный рекорд высоты полёта вертолёта Бреге-Доран составлял всего 158 м.

Как возможно было делать выводы на базе заключения лётчика и анализа барограммы, высота, достигнутая 14 августа 1932 года, не являлась предельно вероятной для вертолёта ЦАГИ 1-ЭА.

Громаднейшая длительность полёта была 14 мин. 15 июня 1933 года. Эта цифра ни в коей мере не характеризовала техвозможности вертолёта.

Лишь желание экономить ресурс двигателей определяло маленькую длительность полёта.

Главные задачи, находившиеся перед испытателями — изучить техвозможности вертолёта, освоить технику пилотирования на нём, довести аппарат до состояния пригодности к обычной лётной эксплуатации — не потребовали ни б?ольших скоростей и высот полёта, ни большей длительности нахождения в воздухе.

Кроме чисто испытательных полётов на вертолёте ЦАГИ 1-ЭА была совершена широкая программа лётных изучений, поскольку имелось в виду всемерно применять опыт создания первого вертолёта для уточнения методики расчёта, сравнения с данными лабораторных изучений и для последующих более идеальных аппаратов этого типа.

Исследовалось:
-определение черт несущего винта при работе на месте;
-распределение мощности двигателей между несущим рулевыми и винтом винтами, определение утрат в трансмиссии;
-влияние близости почвы от несущего винта на его тягу и потребляемую мощность (эффект «земной подушки»);
-определение упрочнений на ручках управления неспециализированным и дифференциальным шагом несущего винта;
-выяснение потребных отклонений ручки управления дифференциальным шагом несущего винта при различных режимах полёта.

Конечно, что при опробовании вертолёта ЦАГИ 1-ЭА выявился последовательность недостатков, на устранение и изучение которых было затрачено большое количество труда и времени.
Из недостатков, имевших важный и принципиальный темперамент, направляться отметить следующие:
-«вождение» ручки управления;
-громадные упрочнения на рычаге управления неспециализированным шагом;
-большие кабрирующие и боковые моменты на несущем винте при горизонтальном полёте;
-попадание в срывную территорию при некоторых режимах моторного понижения;
-отсутствие собственной устойчивости, «висение» на ручке.

Первые два недостатка удалось устранить и частично уменьшить установкой на втулке регулируемых пружинных устройств для каждой лопасти. Остальные недостатки были органически свойственны принятой схеме винта с твёрдым креплением лопастей.

В следствии громадных экспериментальных изучений и глубокого теоретического анализа был сделан вывод о необходимости в целях повышения безопасности и дальнейшего совершенствования аппарата полёта на нём снабдить вертолёт ЦАГИ 1-ЭА несущим винтом совсем другой конструктивной схемы.

в течении 1933 года и части 1934 года на вертолёте длились регулярные систематические работы: тренировка лётчика, доводка и изучение отдельных механизмов и агрегатов, свободные полёты. В это время режимы спуска и высота полёта были строго ограничены, дабы не допустить возможность попадания в зону срыва потока и потери эффективности управления дифференциальным шагом несущего винта.

По окончании выхода на аэропорт вертолёта ЦАГИ 1-ЭА (осень 1930 г.) был запущен в производство второй экземпляр аппарата — дублёр, взявший наименование ЦАГИ 3-ЭА. Данный вертолёт строился по тем же чертежам, что и ЦАГИ 1-ЭА, но в ходе постройки в конструкцию вносились трансформации в соответствии с результатами опробований вертолёта 1-ЭА.

В первой половине 30-ых годов XX века вертолёт ЦАГИ 3-ЭА поступил на аэропорт для лётных опробований. Аппарат прошёл всесторонние наземные опробования, на нём проводилась тренировка лётчика на свободной привязи, но в свободном полёте он не испытывался.

В связи с принятым ответом об установке на вертолёт ЦАГИ 1-ЭА нового несущего винта принципиально другой схемы вертолёт-дублёр (ЦАГИ 3-ЭА) был использован для переделки его в новый вертолёт, названный ЦАГИ 5-ЭА.

Неспециализированное управление эскизным проектированием вертолёта ЦАГИ 1-ЭА и предварительными изучениями, которые связаны с проектированием аппарата, принадлежало Б.Н.Юрьеву. Ему же принадлежала разработка принципиальной схемы аппарата. Руководство конструктивной разработкой этого вертолёта, управление расчётом всех элементов конструкции на бессменное пилотирование и прочность аппарата осуществлял А.М.Черёмухин.

А.М.Изаксон делал изыскания и аэродинамические расчёты, которые связаны с выбором главных параметров и определением лётных черт вертолёта, и руководил экспериментально-исследовательскими работами.

В разработке неспециализированной конструктивной схемы вертолёта учавствовал К.А.Бункин, он же руководил проектированием всех элементов трансмиссии, и учавствовал в их доводке и испытаниях. Проектирование элементов управления и автомата перекоса делал А.Л.Леймер. Проектирование механизма рулевых управления и редукторов винтов ими делал И.Н.Виноградов.

Активное участие в конструктивной разработке отдельных элементов аппарата и в проведении последовательности экспериментальных работ принимали И.П.Братухин, А.Ф.Маурин, Г.И.Солнцев.

Большая работа по лётным опробованиям, доводке и исследованиям выполнялась инженером В.П.Лаписовым. Первыми механиками первых советских вертолётов были И.Д.Иванов и С.А.Трефилов.

Руководил постройкой обоих вертолётов мастер умелого завода ЦАГИ А.А.Рябушкин. Работники ООК ЦАГИ, принимавшие активное участие в создании, доводке и испытании первых советских вертолётов ЦАГИ 1-ЭА и ЦАГИ 3-ЭА, были много раз отмечены наградами и премиями.

В декабре 1933 года распоряжением ЦИК СССР были награждены орденом Красной Звезды А.М.Изаксон и А.М.Черёмухин и грамотами ЦИК — К.А.Бункин, Д.И.Антонов и Б.Н.Юрьев.

ЛТХ:

Модификация: 1-ЭА
Диаметр несущего винта, м: 11,00
Протяженность, м: 12,80
Высота, м: 3,38
Масса, кг
-безлюдного: 982
-большая взлетная: 1145
Тип двигателя: 2 х ПД М-2
-мощность, л.с.: 2 х 120
Большая скорость, км/ч: 30
Дальность полета, км: —
Статический потолок, м: 605
Экипаж, чел: 1.

Вертолет ЦАГИ 1-ЭА по окончании взлета.

Вертолет ЦАГИ 1-ЭА в полёте.

Вертолет ЦАГИ 1-ЭА по окончании аварии.

ЦАГИ 1-ЭА. Рисунок.

Проекции ЦАГИ 1-ЭА. Рисунок.

ЦАГИ-1ЭА. Схема 1.

ЦАГИ-1ЭА. Схема 2.

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

Советские вертолёты от Цаги 1-ЭА до Ка 52 и Ми 28 / Soviet helicopters / Wardok

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: