Вертолет ЦАГИ 5-ЭА

В результате летных испытаний и исследований первого советского вертолета ЦАГИ 1-ЭА были предприняты большие теоретические и экспериментальные изыскания новых путей и методов совершенствования этого вертолета - повышение его устойчивости и обеспечение большей безопасности полета при моторном снижении. Накопленный к этому времени опыт летных испытаний и доводки автожиров ЦАГИ, а также обширные экспериментальные исследования работы несущего винта на режимах самолетном и торможения послужили основой для разработки принципиально новой, своеобразной схемы несущего винта, предназначавшегося для замены старого несущего винта вертолета ЦАГИ 1-ЭА.

При создании несущего винта новой схемы имелось в виду:

• разграничить функции создания подъемной силы и управления аппаратом путем выделения части лопастей винта для получения тяги и части лопастей для управления дифференциальным шагом;
• сделать шарнирное крепление лопастей, предназначенных для обеспечения подъемной силы, т. е. дать им возможность совершать маховые движения около горизонтального шарнира;
• сделать специальные лопасти, предназначенные для управления, причем эти лопасти необходимо было установить под малым шагом, что давало бы возможность избежать попадания в область срыва потока.

В качестве базы для модифицированного вертолета с новой несущей системой, получившего марку ЦАГИ 5-ЭА, послужил вертолет ЦАГИ 3-ЭА.

Ферма фюзеляжа, моторные установки, трансмиссия, шасси, рулевые винты вертолета ЦАГИ 3-ЭА остались без изменения. Совершенно новыми в вертолете ЦАГИ 5-ЭА были несущий винт и вся система управления им. Новый винт представлял собой комбинацию двух трехлопастных винтов. Три больших лопасти образовывали трехлопастный несущий винт диаметром 12 м, а три малые лопасти, закрепленные на втулке между большими лопастями составляли малый винт диаметром 7,8 м, предназначенный для управления вертолетом.

Конструкция лопастей нового винта была смешанная. Лонжероны лопастей были склепаны из дуралюминового листа, частично профилированного и усиленного штамповкой отверстий.

Лопасти имели деревянные нервюры, крепившиеся к лонжерону при помощи дуралюминовых угольников, и деревянные стрингеры. Сверху лопасти были покрыты тонкой авиационной фанерой и затем обшиты авиационным полотном.

Несущие лопасти крепились ко втулке при помощи горизонтальных шарниров и имели возможность совершать маховое движение в вертикальной плоскости. В первом варианте вертикальных шарниров не было, но позднее были поставлены вертикальные шарниры, а вместе с ними и фрикционные демпферы колебаний. Кроме того, были установлены упругие резиновые ограничители колебаний лопасти относительно этих шарниров для смягчения удара при запуске двигателя, так как муфты сцепления на аппарате не было.

Малые лопасти несущего винта, предназначенные для управления, имели лишь продольный шарнир, а горизонтальные и вертикальные шарниры отсутствовали. Эти лопасти не несли на себе нагрузки от веса вертолета, а лишь создавали моменты, необходимые для управления аппаратом в продольном и поперечном направлениях.

Управляемые лопасти винта при помощи рычагов и тяг были связаны с автоматом перекоса, которым и создавалось дифференциальное изменение углов установки этих лопастей, необходимое для целей управления. Несущие лопасти винта имели возможность изменять в полете лишь общий шаг.

Вертолет ЦАГИ 5-ЭА в полете

Управление несущими лопастями было связано с рычагом общего шага, а управление управляемыми лопастями - с ручкой дифференциального шага (ручка управления летчика).

После проведения большой программы наземных испытаний и тренировки летчика вертолет ЦАГИ 5-ЭА был подвергнут очень тщательным летным испытаниям, которые продолжались с осени 1933 г. по 1936 г. включительно.

В процессе летных испытаний основное внимание было обращено на изучение характеристики устойчивости и управляемости вертолета и на сравнительную оценку его с первым вертолетом ЦАГИ 1-ЭА. Кроме того, продолжалось освоение и отработка специфических вертолетных эволюций: вертикальный взлет, «висение», отвесная посадка, развороты на месте.

Ввиду того, что ресурсы двигателей были выработаны, а новых двигателей той же марки достать было невозможно, приходилось строго ограничивать продолжительность полета и максимальную высоту подъема. По этой причине максимальные результаты, полученные при испытании вертолета ЦАГИ 5-ЭА, были невысоки:

 наибольшая продолжительность полета (20.09.1934 г.)    13 мин 
 наибольшая дальность по прямой (28.08.1934 г.)        700 м 
 максимальная горизонтальная скорость (28.08.1934 г.)   20 км/ч 
 наибольшая высота полета (23.09.1934 г.)               40 м 

Во всех летных испытаниях вертолет пилотировал А. М. Черемухин.

В 1934 г. было получено достаточно полное представление о работе комбинированного несущего винта вертолета ЦАГИ 5-ЭА. Этот винт обеспечил значительное повышение устойчивости вертолета и надежную его управляемость.

В последующий период на вертолете ЦАГИ 5-ЭА было совершено большое количество полетов с чисто исследовательской целью.

Принципиальная схема комбинированного несущего винта вертолета ЦАГИ 5-ЭА была предложена И. П. Братухиным. Он же, как начальник бригады «Б» ООК ЦАГИ, осуществлял непосредственное руководство всеми проектными работами по этому аппарату.

Г. И. Солнцев проектировал лопасти несущего винта и элементы управления.

К. А. Бункин и А. Ф. Маурин проектировали втулки винта и системы подвески лопастей.

Испытаниями вертолета руководил В. П. Лаписов.