Соосная схема она мне нравится

Н.П.Бездетнов Герой Советского Союза, Заслуженный летчик-испытатель

Николаи Бездетнов, заслуженный летчик-испытатель СССР, Герой Советского Союза, впервые оторвал от земли первый прототип Ка-50. В1962 г. он пришел на Ухтомский вертолетный завод (так в то время именовалось АО «Камов»). Освоил более десятка типов и модификаций соосных вертолетов, провел уникальные эксперименты, позволившие полнее раскрыть особенности соосных машин н значительно расширить области их применения. Ему доводилось не только активно участвовать в формировании программ, закладываемых в бортовые вычислители, но и практически отрабатывать и проверять многочисленные варианты траекторий и маневров. Высокое летное мастерство испытателя, большой опыт и добротная инженерная подготовка, полученная в Московском авнационном институте, были составляющими его успехов. Теперь он работает ведущим инженером по безопасности полетов на летно-нспытательном комплексе. Огромный летный опыт помогает ему в решении очень важной н сложной задачи предотвращения летных происшествий.

В настоящее время соосные вертолеты – явление в мировом вертолетостроении известное. Совершенно очевидно, что при решении некоторых сложнейших летных задач они оказались незаменимыми. Эта техническая идея, заинтересовавшая еще Ломоносова, стала известной во всем мире благодаря усилиям талантливейшего авиационного конструктора Николая Ильича Камова. Именно он смог увидеть перспективу ее развития и упорно работал над ее осуществлением. Сегодня соосный принцип несущего винта широко используется при создании маленьких радиоуправляемых беспилотников. Такие минивертолеты-разведчики выпускаются ведущими вертолетостроительными фирмами мира, но разработать и довести до серийного производства пилотируемую летчиком машину удалось только Камову.

Компактность соосных вертолетов в сравнении с одновинтовыми машинами такой же грузоподъемности обеспечивалась значительно меньшими радиусами несущего винта, состоящего из двух отдельных винтов, вращающихся на одной оси, но в разные стороны. Кроме того, отсутствие хвостового винта и расположение фюзеляжа полностью под несущим винтом должны были позволить летчику легко рассчитывать маневры между близкими препятствиями. Появившиеся в 1947 году первые одноместные соосные вертолеты Ка-8. а затем, в 1949 году. Ка-10. осуществлявшие полеты с посадками на кораблях, катерах и просто на воде, отлично подтвердили правильность выбранного пути и точность расчетов конструктора.

Все, кому довелось пилотировать эти аппараты, уже имея опыт управления одновинтовыми машинами, отмечали удивительную простоту управления. А за маленькие габариты их прозвали «летающими мотоциклами». Для соосного вертолета характерна самолетная симметричность и гармоничность управления, отсутствие в управлении перекрестных связей, что неизбежно сопутствует одновинтовым схемам, и отменная природная (флюгерная) аэродинамическая устойчивость. На вертолете Ка-26, сбалансировав и полностью бросив управление, можно выполнить полет точно по стандартной коробочке с разворотами, снижениями и наборами высот в нужные моменты только за счет синхронных наклонов корпусов летчиков.

Вертолет может взлетать с ограниченной посадочной площадки корабля и садиться на нес в качку на полном ходу и даже способен производить посадку на режиме авторотации при выключенных или отказавших двигателях, тем самым обеспечивая гарантированную безопасность экипажу и пассажирам. Поэтому летчики, летающие на этой машине, любят и ценят ее. И это не слепая привязанность, а закономерная дань вертолетам, которые, не требуя в полете затраты больших физических и физиологических усилий для осуществления пилотирования, сохраняют тем самым силы и внимание для нахождения более верных тактических решений основных полетных задач. Простота в управлении, выносливость в сложных условиях, конструктивная надежность, обеспеченные летными и ресурсными испытаниями узлов и агрегатов, позволяют летчикам во время полетов решать все более сложные задачи.

У изобилующих положительными качествами соосных вертолетов существуют и недостатки. Сложности возникают при полетах по приборам с плохим авиагоризонтом ПКП-77 на предельно малых высотах при полном отсутствии видимости закабинного пространства.

В качестве примера сошлемся на ситуацию, возникшую в реальном полете. При выполнении пилотажной фигуры «косая петля» почти в вертикальной плоскости летчиком, никогда специально не обучавшимся высшему пилотажу, а осваивавшим этот сложнейший вид пилотирования на вертолетах самостоятельно, была допущена вполне прогнозируемая в этом случае ошибка. Когда нос вертолета был направлен почти вертикально вверх при чистом небе и невидимой земле, утеряв визуальный контроль за угловой скоростью изменения тангажа и неверно представляя реальное положение и движение вертолета в пространстве, летчик, стремясь быстрее увидеть землю, энергично взял ручку управления на себя. Вертолет с фактической угловой скоростью 135 градусов в секунду опрокинулся назад на 270 градусов. При этом произошло легкое взаимное касание законцовок лопастей верхнего и нижнего винтов.

Полет закончился благополучно. Такая угловая скорость изменения плоскости вращения несущего винта без аварийных последствий недоступна одновинтовым вертолетам с традиционным и горизонтальным и шарнирами в подвеске лопастей. Выручил летчика результат многолетних усилий фирмы, направленных на конструктивное предотвращение схлестывания лопастей при выполнении вертолетом в воздухе самых невообразимых фигур.

Природа высокой безопасности и эффективности продольно-поперечного управления соосного вертолета заключается в том. что, во-первых, суммарная тяга несущего винта прикладывается к фюзеляжу на большем по сравнению с машинами одновинтовой схемы расстоянии от центра тяжести, во-вторых, продольный момент инерции фюзеляжа из-за отсутствия хвостового винта значительно меньший. Полностью отсутствует и вероятность соударения лопастей нижнего винта с элементами фюзеляжа. Все это, при одинаковом отклонении ручки управления, приводит к существенному увеличению управляющего плеча и момента. Поэтому, как бы энергично летчик ни действовал ручкой управления, фюзеляж всегда успевает уйти от приближающихся лопастей. В этом состоит залог огромных пилотажных возможностей соосных вертолетов, которые частично используются при пилотировании такой машины, как «Черная акула».

Возможности соосной схемы реализованы далеко не полностью. Так, например, еще совсем не используется способность вертолета «плоским разворотом» (только педалью) на максимальной скорости мгновенно развернуться носом назад, против направления полета. Это будет некий боевой монстр, к которому ни вертолет, ни самолет противника не сможет безнаказанно приблизиться ни с одной стороны, чтобы «связать» его (заставить изменить основное направление полета) во время боя. При этом, если истребитель противника, открыв встречный огонь, не сможет поразить соосный вертолет с первого захода, у него не будет никаких шансов выйти из атаки благополучно. Немаловажно и то, что победителем из боя сможет выйти не только ас-пилотажник, но и новичок, ведь для того, чтобы взять противника на прицел, не нужно долго и сложно маневрировать.

Соосные вертолеты предназначены для полетов в экстремальных условиях. Например, удачное сочетание момента инерции несущего винта, мощности и приемистости двигателей позволяет в максимально возможном темпе «взять» общий шаг с нижнего упора и произвести экстренный взлет. Эта способность не раз помогала в ситуациях на кораблях в качку, когда вертолет из-за большого крена палубы начинал самопроизвольно соскальзывать, юзить в сторону близкого борта.

Во время полярных ночей в 1978- 1980 гг. мне довелось выполнять ледовую разведку для атомного ледокола «Сибирь». Сначала я летал на вертолете Ка-25, а затем на Ка-32. Приходилось летать при температуре -50°, заходить на посадку в туман и пургу при видимости менее 50 метров, садиться, выключать двигатели и останавливать несущие винты при скорости ветра до 35 м/с. Были вынужденные полеты в сильные снегопады и при мощных обледенениях. Вертолеты со всем этим справлялись отлично. Их бортовые радиолокаторы были приспособлены для уменьшения определяемой дальности при посадку на площадки на корме корабля при удалениях вплоть до 30 метров.

В полетах на расстояние до 200 км с помощью этих же локаторов всегда определялось точное направление движения в сторону корабля. Чтобы иметь верное представление о состоянии льда на больших пространствах моря, приходилось на высоте 15-20 метров и большой скорости летать галсами с включенными специальными лампами-прожекторами, а для значительного при этом увеличения ширины световой полосы постоянно применять «плоские развороты» до 60 градусов.

Только эти вертолеты в чрезвычайно ответственные моменты пилотирования по приборам, в том числе и в непосредственной близости земли, позволяют летчику уменьшить количество обязательных в обычных ситуациях параметров в системе распределения внимания. Так, воздушная скорость полета на установившихся режимах точно соответствует положению тангажа, что позволяет не сосредотачивать внимание на переходных режимах. При выполнении зависания можно не отвлекаться на управление по курсу, достаточно лишь установить педали в нейтральное положение, и вертолет сам, как флюгер, развернется носом против ветра. Таким образом, если летчик прошел обучение на соосном вертолете, то он располагает преимуществом по сравнению с пилотами, имеющими практику управления одновинтовыми машинами. Приспособленность вертолетов к эксплуатации в неординарных морских условиях сделала их уникальными винтокрылыми носителями противолодочных средств.

Откровенная простота управления и послушность машины у некоторой части летчиков создает иллюзию вседозволенности. Тем не менее, и соосные и одновинтовые вертолеты в одинаковых условиях неизбежно имеют близкие по физической природе ограничения. Так, в целях предупреждения попадания в режим вихревого кольца на всех вертолетах в мире одинаково ограничена скорость вертикального снижения при поступательной скорости менее 50 км/ч. Из-за более мощного и узкого индуктивного потока соосный вертолет в этот режим попадает реже, в силу чего у некоторых летчиков создается неверное впечатление, что соосные аппараты вообще не подвержены этому режиму.

Между тем на реальных воздушных скоростях менее 35 км/ч и вертикальных более 5 м/с оказаться в вихревом кольце вполне возможно. Если летчик не знает физической сути явления достаточно глубоко или практически не обучен работе в этом режиме, то своими неверными действиями он может спровоцировать летное происшествие точно так же, как и на любом одновинтовом вертолете. Основная опасность попадания в режим вихревого кольца заключается в незнании и неопытности летчика, в неверном его обучении.

Другим ограничением, одинаково необходимым для вертолетов любых схем, является ограничение энергичности маневрирования по крену и тангажу. Авиационная наука и пилоты до сих пор часто не учитывают прецессионное отклонение плоскости вращения лопастей и связанные с этим их соударения с хвостовой балкой или капотами, которые привели к немалым потерям на одновинтовых вертолетах.

Можно утверждать, что современные конструкции одновинтовых вертолетов, в отличие от соосных, заставляют летчиков быть осторожными как при продольных действиях ручкой управления, так и при поперечных. Прецессия влияет и на сближение концов лопастей соосных вертолетов, но в гораздо меньшей степени, что повышает безопасность их полетов. Сказываются значительно меньшие радиусы несущих винтов, значительно меньший вес каждой лопасти, достаточное расстояние между винтами и точный аэродинамический расчет системы управления. Однако допустимая, гарантированно безопасная угловая скорость крена и тангажа находится в пределах 100 градусов в секунду, а угловая скорость рысканья вообще не ограничена. Все это позволяет вертолету выполнить все стандартные самолетные фигуры высшего пилотажа (кроме штопора, перевернутого полета и обратной мертвой петли) и много специфических дополнительных маневров.

На установившихся режимах авторотации и близких к ним глубоких моторных снижениях при воздушных скоростях полета от 80 до 35 км/ч соосные вертолеты обладают некоторыми особенностями поведения и управления по курсу. При нулевом крене вертолет начинает плавно отворачивать свой нос от направления полета вправо. При этом эффективность педалей заметно уменьшается, а эффективность влияния крена (2- 3°) на изменение курса в сторону крена увеличивается на такую же величину. Обычно летчики, имеющие опыт работы на одновинтовых машинах. где эффективность путевого управления чрезвычайно высокая, при первом полете на соосном вертолете ошибочно оценивают эту особенность как недостаток. Однако после нескольких полетов это обстоятельство уже не привлекает их внимания.

В создании соосных вертолетов и вертолетных комплексов в свое время был задействован научный потенциал всей страны. Это требовало огромных денежных затрат, на которые зарубежные фирмы, вероятно пойти были не в силах. Наверное, только этим можно объяснить тот факт, что никому в мире, кроме Н.И. Камова, не удалось довести свои соосные разработки до серийного производства. Я глубоко убежден, что у соосных вертолетов большое будущее и горжусь посильным личным вкладом.