История отечественного вертолетостроения: Ка-50 "Черная акула"

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования детей «Станция юных техников» муниципального образования «город Бугуруслан»

 

 

 

Научно-практическая конференция.

 Секция: физико-технологическая.

                      Исследовательско - практическая работа.

 

История отечественного вертолетостроения.

 

                                                                                            Выполнил: Илюшин Андрей,

воспитанник объединения 

«Ступени технического творчества»,  14 лет,

проживающий по адресу:

Оренбургская область, г. Бугуруслан,

ул. Матросова, 6.

Руководитель: Крамзин Владимир Иванович,

педагог дополнительного образования

МБУДОД СЮТ

 

 

 

 

 

 

 

г. Бугуруслан.

2012 г.

 

 

        Введение.

Поводом для написания данной работы послужил случайно увиденный мной фильм  «Черная акула». Впервые на экране я увидел знаменитый отечественный  вертолет Ка-50. Меня поразили тактико-технические  характеристики машины, особенно заинтересовала соосная винтомоторная система  этого вертолета. Для того, чтобы  удовлетворить возникший интерес  я начал изучать популярную и  научно-техническую литературу. На определенном этапе работы я вдруг  четко осознал, что хочу популяризовать получаемые мной сведения и способствовать их распространению в среде школьников, моих друзей.  Я не сомневался, что пять лет занятий в творческом объединении «Ступени технического творчества» («СТТ») на станции юных техников  как - никогда будут востребованы в этом важном для меня деле.  Опыт работы над практико-ориентированными проектами в «СТТ» не только сформировал специальные умения, необходимые для изготовления технических моделей, но и подарил ситуацию успеха на выставках военной техники областного уровня, вселив в меня уверенность, что модель вертолета КА -50 «Черная акула»  будет  достаточно высокого  уровня. Так возникла тема   исследовательско - практической работы: «История отечественного вертолетостроения». 

Тема  весьма актуальна, заслуживает самого большого уважения и пристального внимания со стороны подрастающего поколения, поскольку пропаганда научно-технического аспекта современной жизни в стране находится в упадке. Живя среди сверстников, я четко ощущаю дефицит столь необходимой им истинно научной информации.

Цель работы: пропаганда отечественного вертолетостроения.

Задачи:

1. Изучить литературу по истории отечественного вертолетостроения, осуществить поиск сайтов в интернете по данной тематике.
2. Систематизировать знания об уникальных технологических решениях.
3. Создать модель – копию вертолета Ка-50 «Черная акула».
4. Демонстрировать эту модель на всевозможных выставках , научно-практических конференциях, творческих самоотчетах.
5. Проводить экскурсии для школьников по теме «История отечественного вертолетостроения.

Объект исследования: отечественные вертолеты

Предмет исследования: технические характеристики

Методы исследования: теоретический, сопоставления и анализа качественных  характеристик, анализа, наблюдения.

Гипотеза: Если я выполню, поставленные мною задачи, то у моих сверстников возникнет чувство патриотизма, гордости за отечественную науку, вероятно появятся желающие заниматься в творческом объединении «СТТ», появится устойчивый интерес к моделям военной техники.

                                            Часть I. Теоретическая

                                                     1. История.

                                                                  В этой главе я хочу открыть  страницы прошлого 

                                                                  и рассказать о развитии отечественного 

                                                                  вертолетостроения.

 

Идея  подъема в воздух при помощи несущего винта имеет давнюю историю. Еще  великий русский ученый М.В.Ломоносов  предпринял в 1754 г. попытку построить вертолет — «аэродромическую машинку» для метеорологических исследований. М.А.Рыкачев, А.Н.Лодыгин, П.Д.Кузьминский, Д.К.Чернов, С.А.Гроховский, И.И.Липковский и другие талантливые отечественные изобретатели пытались создавать в конце XIX — начале XX веков вертолеты, однако никому из них не удалось завершить постройку аппарата в натуральную величину. Вскоре после подъема в воздух в 1907 г. первых французских винтокрылых маши, в России осуществили строительство вертолетов с двигателями внутреннего сгорания изобретатели В.В.Татаринов, К.А.Антонов, И.И.Сикорский, Н.И.Сорокин, Б.Н.Юрьев, А.Ф.Симонов, В.Н.Левицкий, С.О.Ощевский-Круглик и другие. Наибольшего успеха среди них добился талантливый молодой конструктор И.И.Сикорский. Подъемная сила несущих винтов его первого, собранного в 1909 г., вертолета оказалась недостаточной для полета, но зато построенный в следующем году второй вертолет уже мог оторваться от земли, правда, без летчика на борту. Большой интерес представлял и одновинтовой вертолет Б.Н.Юрьева, демонстрировавшийся в 1912 г. на Второй Всероссийской воздухоплавательной выставке. Он имел схему, ставшую в дальнейшем классической. Реактивный момент несущего винта парировался при помощи хвостового рулевого винта. Для продольно-поперечного управления предусматривался автомат перекоса. К сожалению, недостаток средств не позволил Юрьеву завершить доводку и испытания этой перспективной машины. 

В годы Первой мировой войны вертолеты  строились в России К.Е.Морозом, А.С.Корзинщиковым, И.А.Эйдой, Х.Г.Берландом и Г.А.Ботезатом, но условия военного времени, а также  революционные события 1917 г. помешали практическому воплощению их замыслов. Построить летающий вертолет никому не удалось. Значительно большего успеха добились российские ученые на поприще разработки теоретических основ вертолетостроения. Труды Н.Е.Жуковского, С.К.Джевец-кого, Д.П.Рябушинского, Б.Н.Юрьева, В.И.Ярковского заложили основы теории проектирования, аэродинамики, прочности и динамики полета винтокрылых летательных аппаратов.

В первые годы Советской власти и в дальнейшем изобретатели продолжали разрабатывать  проекты вертолетов и даже пытались их строить. Однако все попытки были безуспешными. К этому времени  стало очевидным, что решение  сложной проблемы создания винтокрылого летательного аппарата под силу только крупным научным и конструкторским  коллективам, опирающимся на мощную теоретическую, экспериментальную и производственную базу, имеющим надежную государственную поддержку. Большой интерес представлял и одновинтовой вертолет Б.Н.Юрьева, демонстрировавшийся в 1912 г. на Второй Всероссийской воздухоплавательной выставке. Он имел схему, ставшую в дальнейшем классической. Реактивный момент несущего винта парировался при помощи хвостового рулевого винта. Для продольно-поперечного управления предусматривался автомат перекоса. К сожалению, недостаток средств не позволил Юрьеву завершить доводку и испытания этой перспективной машины.

Базой для становления отечественного вертолетостроения стал Центральный  аэрогидродинамический институт им. Н.Е.Жуковского (ЦАГИ).

Здесь в конце 1926 г  была организована Секция особых конструкций (СОК). Ее сотрудники построили в 1930 г. экспериментальный аппарат ЦАГИ 1-ЭА. Он представлял собой одноместный одновинтовой вертолет, путевая балансировка и управление на котором обеспечивались при помощи четырех рулевых винтов, установленных попарно спереди и сзади фюзеляжа на ферменных балках. Для продольно-поперечного управления служил автомат перекоса.

                                                                                                                                                      ЦАГИ 1-ЭА

В январе 1933 г. СОК послужила основной для создания Отдела опытных конструкций (ООК) ЦАГИ во главе с А.М.Изаксоном. В состав ООК входили четыре конструкторские бригады под руководством И.П.Братухина, В.А.Кузнецова, Н.И.Камова и Н.К.Скржинского. М.Л.Миль возглавил бригаду аэродинамических расчетов, а В.П.Лаписов — бригаду летных испытаний.

Основным  направлением работ ООК ЦАГИ в 30-е  годы было проектирование и строительство  автожиров, т.е. винтокрылых летательных  аппаратов, несущий винт (ротор) которых  приводился во вращение не механической трансмиссией от двигателя, а встречным  потоком воздуха. Автожир ЦАГИ 2-ЭА строился под руководством А.М.Черемухина по типу английского Сиерва С—19Мк.1М. В 1931 г. автожир поднялся в воздух. Он послужил прототипом для нового автожира А-4. Он отличался от ЦАГИ 2-ЭА более мощным двигателем.

                                                                                                                                              ЦАГИ 2-ЭА

Большого  успеха добился Н.И.Камов, построивший  в 1934 г. тяжелый автожир ЦАГИ А-7 с мощным двигателем М-22. Он предназначался для использования в качестве ближнего разведчика и артиллерийского корректировщика. По своим параметрам А-7 значительно превосходил все ранее созданные автожиры, оснащался соответствующим своему назначению пилотажно-навигационным, фото- и радиооборудованием, стрелковым и бомбовым вооружением. А-7 удалось довести до работоспособного состояния, и он поступил на вооружение Красной Армии.

В.А.Кузнецов и М.Л.Миль первыми приступили к  проектированию автожиров нового поколения. Кузнецов руководил всеми конструкторскими работами, летными испытаниями и  доводкой автожиров, а под руководством Миля проводились все аэродинамические изыскания и расчеты, связанные  с летными испытаниями, доводкой и специальными исследованиями.

Построенный в апреле 1936 г. одноместный экспериментальный ЦАГИ А-12 отличался самой передовой для своего времени конструкцией и напоминал внешне истребитель И-15, у которого бипланную коробку крыльев заменили на ротор.

Взлетная  масса А-12 составляла 1687 кг. Пустой автожир имел массу 1343 кг. Он представлял собой выдающееся произведение авиационной техники. Все было сделано для достижения рекордных показателей. 10 мая 1936 г. летчик-испытатель А.П.Чернавский совершил на А-12 первые пробежки с подлетами, при которых была обнаружена неустойчивость машины в воздухе из-за наличия больших люфтов в головке ротора. Проведением ряда мер, в том числе установкой пружин, существенно уменьшили люфты, и 27 мая Чернавский смог выполнить первый полет продолжительностью 10 минут, в котором он обнаружил вождение ручки управления, большие усилия на ручке на скоростях полета 100 км/ч и плохую работу амортизационных стоек шасси. Пришлось устанавливать разгрузочные пружины в продольно-поперечном управлении и производить тщательную доводку продольной и поперечной балансировки лопастей ротора. 1 июля был выполнен второй полет продолжительностью 55 мин.

Одновременно  с летными испытаниями А-12 В.А.Кузнецов и М.Л.Миль вели в соответствии с  тактико-техническими требованиями НИИ  ВВС разработку тяжелого двухместного автожира А-15. Автожир предназначался для использования в качестве артиллерийского корректировщика  и ближнего разведчика 

                                                    Цаги А-12                                                                            Цаги А-15

К сожалению  вскоре случилась катастрофа А-12, из-за которой испытания надолго прервались. Ряд ведущих специалистов по винтокрылой  технике был репрессирован, а  другие уволены. Началось сворачивание работ. Красная армия накануне войны  осталась без винтокрылого разведчика. Проектировавшийся В.А.Кузнецовым и  Н.К.Скржинским в 1938— 1939 гг. легкий двухместный  связной автожир А-10 с «прыжковым»  взлетом 
остался в проекте. Кузнецов вернулся на работу в ЦАГИ, где занялся разработкой реактивной техники.

М.Л.Миль перешел вместе с группой  специалистов по автожирной технике  на образованный в марте 1940 г. на станции  Ухтомская под Москвой завод  винтовых летательных аппаратов  №290. Заводом руководил главный  конструктор Н.И.Камов. М.Л.Миль стал его заместителем. Заводу поручили постройку опытной партии крылатых автожиров А-7-ЗА, доводку А-15 и  проектирование нового двухместного разведывательно-корректировочного  и связного автожира АК. Но война  прервала постройку АК. По распоряжению правительства завод №290 эвакуировался  в Билимбай на Урал. Туда были вывезен  и недостроенный АК. На новом месте  предполагалось отремонтировать и  достроить автожиры, развернуть их серийное производство, однако ничего этого осуществить не удалось. В марте 1943 г. завод №290 был закрыт, а его сотрудники и оборудование распределены между другими авиазаводами. Первая в нашей стране попытка создания специализированного завода винтокрылых летательных аппаратов закончилась неудачей.

Развитие  вертолетостроение, база которого была заложена еще до начала Великой Отечественной  войны, было продолжено в 1945 году. Именно в этом году были пос                                                                                                                                                   троены два корректировщика артиллерийского огня на базе вертолета «Омега» - Г-3. На новых воздушных машинах были установлены двигатели R-985 AN-1, изготовленные компанией «Пратт-Уитни». 
 
Первая опытная модель Г-3 была изготовлена на заводе №45 в августе 1945 года. Первым летчиком-испытателем был выбран К.И.Понамарев, к которому позже присоединился военный пилот М.К.Байкалов. 
 
Результаты испытаний были не просто удовлетворительными, а блестящими, и уже к концу 1945 года было принято решение подготовить киевский завод №473 к массовому производству вертолетов Г-3. Первым заказчиком выступило главное артиллерийское управление, которое заявило о необходимости приобретения 200 воздушных машин. Согласно правительственному плану, уже к февралю 1947 года предприятие в Киеве должно было выпустить восемь вертолетов, но построено было только семь. Причина была крайне банальной – не хватило двигателя. В начале лета 1947 года первые пять вертолетов были отправлены в Москву для проведения государственных испытаний.

В ходе испытаний не удалось избежать аварий и падений. Так, во время одного из полетов Стефановский не справился  с управлениемвертолета и был вынужден посадить его на картофельное поле. Однажды не смог справиться с вертолетом и Долгов, в результате чего воздушная машина практически сразу после взлета упала на территории аэродрома, но, как показало расследование по данному факту, в аварии виноват был не летчик, а отломавшаяся нижняя пластинчатая муфта.