Использование опыта автожиростроения при создании и совершенствовании советских вертолетов

Первый советский автожир был построен в 1929 г., в 1937 г. вышел на аэродром автожир ЦАГИ А-15 - последний автожир, созданный в Советском Союзе.

Несмотря на столь короткий срок, практический опыт, накопленный при проектировании, летных испытаниях и доводке построенных автожиров, оказался весьма полезным при создании и совершенствовании советских вертолетов.

В чем же конкретно сказалось влияние этого опыта на вертолетостроение?

В процессе летных испытаний первого советского вертолета ЦАГИ 1-ЭА выявилась недостаточная устойчивость аппарата в полете, в сильной степени затруднявшая управление им.

При модификации этого вертолета и создании нового аппарата ЦАГИ 5-ЭА была коренным образом изменена принципиальная схема несущего винта. Функции создания подъемной силы и управления аппаратом были разграничены. Часть несущего винта, служившая для поддержания аппарата в воздухе, была выполнена по новой схеме: лопасти крепились к втулке не жестко, а посредством горизонтальных шарниров, как это имело место у автожиров.

Вскоре в системе подвески лопастей были применены и вертикальные шарниры с системой демпфирования лопастей в плоскости вращения несущего винта. Тем самым лопасти получили возможность совершать маховое движение в плоскости тяги и в плоскости вращения несущего винта аналогично тому, как это было в системе ротора автожира.

Как показали летные испытания вертолета ЦАГИ 5-ЭА, изменения, внесенные в схему несущего винта, повысили устойчивость аппарата в полете и значительно облегчили и упростили управление им. Эти изменения положительно сказались также на прочности лопастей и системы их крепления к втулке несущего винта.

Обеспечить безопасный спуск вертолета при вынужденной (аварийной) остановке двигателя можно лишь переводом несущего винта на режим авторотации. Этот режим работы несущего винта был достаточно изучен теоретически и исследован в лабораторных условиях, но не хватало решающей проверки - в условиях полета. Ценную роль сыграл здесь опыт автожиростроения.

Как известно, в основе автожира лежит работа ротора на режиме авторотации. Неоднократные случаи спуска автожира с неработающим двигателем на режиме чистой авторотации позволили восполнить имевшийся пробел и дали столь необходимый материал, который дал возможность уточнить ряд основных параметров, обеспечивающих снижение вертолета на режиме авторотации несущего винта.

Следующий вертолет ЦАГИ 11-ЭА по своей принципиальной схеме представлял собой комбинацию вертолета и автожира. При его создании - при разработке методики аэродинамического расчета, метода балансировки, при выборе ряда параметров, коэффициентов - был использован опыт автожиростроения.

На вертолетах ЦАГИ 1-ЭА, ЦАГИ 5-ЭА, ЦАГИ 11-ЭА управление осуществлялось сдвигом равнодействующей тяги несущего винта с его оси, достигаемым циклическим изменением угла установки лопастей от автомата перекоса.

На вертолете ЦАГИ 1-ЭА автомат перекоса воздействовал на все лопасти несущего винта, на вертолетах ЦАГИ 5-ЭА и ЦАГИ 11-ЭА - лишь на лопасти управления несущего винта, но принципиальная схема (сдвиг равнодействующей) у всех этих аппаратов была одинакова.

У автожиров бескрылого типа управление осуществлялось наклоном равнодействующей тяги ротора, достигаемым соответствующим наклоном его втулки.

На вертолете «Омега», построенном в 1940 г., для управления аппаратом был использован тот же принцип, т. е. наклон равнодействующей тяги несущих винтов, но достигалось это не наклоном втулок винтов, а воздействием на циклический шаг шарнирно подвешенных лопастей этих винтов - автомата перекоса.

Происходил завал конуса («тюльпана») винта, и равнодействующая тяга получала нужный наклон.

Многочисленный теоретический материал по теории автожира, методике аэродинамического расчета, расчету балансировки, все время уточнявшийся и корректировавшийся результатами летных испытаний, был в значительной степени использован и при проектировании вертолета.

Точно так же результаты обширных лабораторных исследований, выполненных при создании автожиров (продувки моделей, снятие балансировочных кривых, круговые обдувки профилей лопастей, исследования продольной и путевой устойчивости), нашли применение при проектировании и доводке вертолетов.

Разработанные и все время уточнявшиеся нормы прочности, применяемые при расчете автожиров на прочность, послужили основной базой для выработки норм прочности для вертолетов.

С 1930-1935 гг. в Советском Союзе летные испытания проходили три вертолета и примерно 15 автожиров. Каждый полет вертолета был выдающимся техническим событием. Автожиры же летали часто и много, и их полеты были обычным явлением.

Кроме того, полеты вертолетов были очень непродолжительны и до предела насыщены заданиями по освоению и изучению нового аппарата. В этих условиях было невозможно проводить в полете многие очень нужные исследования.

На автожирах же была осуществлена обширная программа летных исследований: снятие поляры, изучение махового движения лопастей ротора на разных режимах полета, замер усилий в системе управления, снятие балансировочных кривых, изучение устойчивости, определение скоса потока за ротором и др.

Результаты этих исследований, очень ценные для автожиров, оказались весьма нужными и полезными и при работе над вертолетами.

Многочисленные теоретические работы и экспериментальные исследования, проведенные в течение нескольких лет в процессе создания, летных испытаний и доводки многочисленных типов автожиров, накопленный при этом практический опыт послужили хорошей базой для выращивания и воспитания квалифицированных научных, конструкторских, летно-технических кадров, эксплуатационного и производственного персонала.

Достаточно указать, что над автожирами работали многие впоследствии крупные конструкторы вертолетов в разных странах: Н. И. Камов, В. А. Кузнецов, М. Л. Миль, Н. К. Скржинский (СССР), Бенет, Шапиро, Вейр, Хафнер (Англия), Хохенемзер (США), Фокке (Германия) и др.