Неизвестный Миль
Шрифт:
Государственные испытания показали, что вертолет по своим летно-техническим данным соответствует заданию.
В процессе этих испытаний были выявлены дефекты: недостаточная прочность каркаса лопастей, разъединение валов хвостовой трансмиссии, выработка текстолитовых втулок горизонтальных шарниров хвостового винта (была попытка использовать скользящие пары в этих шарнирах), недостаточный диапазон отклонения автомата перекоса для продольного управления, малый зазор между хвостовой балкой и концами лопастей несущего винта.
Государственная комиссия считала необходимым для более полной проверки надежности основных агрегатов вертолета провести испытания на полную выработку установленного ресурса (150
Государственные испытания тяжелого вертолета Як-24 продольной схемы, созданного в ОКБ А. С. Яковлева, были закончены в 1955 году.
Быстрое появление в эксплуатации серийных машин было обеспечено параллельной с постройкой опытных образцов работой по внедрению вертолета в серийное производство.
На саратовском заводе была построена крупная серия вертолетов Ми-4. В 1953 году начинает развертываться серийное производство вертолетов Ми-4 в Казани.
Вертолет Як-24 был также запущен в серийное производство вначале в Саратове, а затем в Ленинграде. В конце 50-х годов выпуск вертолетов Як-24 был прекращен.
Одной из самых трудных проблем при доводке вертолета Ми-4 была проблема создания надежных лопастей несущего винта, обладающих достаточным запасом прочности.
Этой проблемой всегда лично занимался сам главный конструктор. Первые образцы по конструкции были аналогичны лопастям смешанной конструкции вертолета Ми-1. Трубчатый стальной лонжерон состыкован из двух труб. С помощью заклепочных соединений к нему крепился каркас из деревянных нервюр, стрингеров и обшивки из фанеры и полотна. Такие лопасти относительно неплохо работали на маленькой машине. Однако полуторное увеличение диаметра несущего винта и примерно тройное увеличение мощности и полетного веса привели к увеличению переменных напряжений в лонжероне, а как следствие и к необходимости увеличения прочности лопастей.
Проблема увеличения динамической прочности лопасти несущего винта Ми-4 долгое время не поддавалась решению. Ресурс долго оставался на уровне 150 часов. Лишь в результате применения ряда мер (повышение чистоты отверстий под заклепки, введение фасок у этих отверстий, введение прессовой клепки) удалось получить надежный 300-часовой ресурс. Попытки повысить ресурс до такого уровня без внедрения всех этих мероприятий привели к тяжелым летным происшествиям. В этих работах большую помощь ОКБ оказали здравый подход и опыт начальника прочностной лаборатории ЦАГИ доктора технических наук И. В. Ананьева.
В 1957 году появляются лопасти с лонжеронами из цельной трубы с дорнованием отверстий в комле, что дало возможность увеличить ресурс до 400 часов. В дальнейшем введение ряда усовершенствований (индукционная закалка, крепление каркаса к лонжерону с помощью клея вместо заклепок, полировка внутренней поверхности трубы и, наконец, введение наклепа наружной поверхности трубы лонжерона) дало возможность увеличить ресурс этих лопастей до 1000 часов.
Параллельно с работами над лопастями смешанной конструкции ведется работа и по созданию цельнометаллических лопастей со стальным трубчатым лонжероном и дюралюминиевым каркасом с разрезной обшивкой. Однако их испытания дают отрицательный результат. Не удается осуществить идею выключения каркаса из работы лопасти на изгиб и обеспечить достаточную усталостную прочность
Вскоре началось проектирование новых лопастей с прессованным лонжероном из алюминиевого сплава. Как уже отмечалось выше, после проработки множества вариантов задача, в конце концов, была решена сначала для Ми-1, а позже и для Ми-4. В 1959–1960 годах лопасти такого типа для вертолета Ми-4 были изготовлены, испытаны и началось их серийное производство. Ресурс лопастей несущего винта с лонжеронами из прессованных профилей удалось довести до 2000–2500 часов.
Такие большие ресурсы лопастей были достигнуты прежде всего за счет применения упрочнения наклепом наружной и внутренней поверхности лонжеронов.
Положительный эффект дала также перекомпоновка лопасти с увеличением постоянных напряжений в комлевой части, где переменные напряжения относительно невысоки, и перемещением зоны с максимальными переменными напряжениями ближе к концу лопасти, где меньше статическая подгрузка.
Новые лопасти сделали вертолет Ми-4 одним из самых надежных вертолетов в мире. Этому, в частности, способствовало и применение на лопастях пневматических сигнализаторов трещин.
Еще в 1954 году А. П. Борщевский, военный инженер одной из частей, эксплуатирующей вертолеты Ми-4, предложил создавать внутри лонжерона лопасти избыточное давление воздуха или другого газа. Специальный прибор должен был сигнализировать о падении давления внутри лонжерона в случае появления усталостной трещины. Использовать в то время эту идею из-за применения заклепочных соединений в трубчатых лонжеронах не представлялось возможным, так как нельзя было обеспечить надежную герметизацию внутренней полости лонжерона. К сожалению, идея была забыта, и такой сигнализатор на лопастях Ми-4 был применен только после того, как его внедрили американцы на своих лопастях с прессованным лонжероном.
Одновременно с работой по повышению ресурса лопастей несущего винта вертолета Ми-4 велась усиленная работа по увеличению ресурса остальных агрегатов вертолета. К 1965 году гарантийный ресурс основных жизненно важных агрегатов был доведен до 1000 часов.
Скачок в размерности несущих винтов от диаметра 14,3 м до диаметра 21 м выявил новое, ранее не встречавшееся явление. В апреле 1952 года при первом запуске вертолета Ми-4 присутствующие на испытании вдруг увидели, как после начала раскрутки несущего винта лопасти начали произвольно взмахивать все сильнее и сильнее, изгибаясь и грозя задеть за конструкцию. Это, несомненно, был флаттер лопастей несущего винта, хотя по выполненным в то время расчетам флаттер мог возникнуть лишь при скорости вращения 500 об/мин, но никак не при 100–110 об/мин, как это было в действительности. Многие специалисты даже отказывались признать это явление за флаттер. Как выяснилось позже, основной причиной была недостаточная жесткость автомата перекоса и завышенное значение компенсатора взмаха — 1,0. Нечего было и думать о полетах на вертолете, так как флаттер начинался значительно раньше, чем достигались рабочие обороты несущего винта.
Весьма поучительно, как в этот ответственный момент действовал главный конструктор и ученый М. Л. Миль. Заставив теоретиков разбираться в причинах расхождения расчета и опыта и уточнять свои методы, он без колебаний назвал полученное явление флаттером, спроектировал контргрузы, которые уже на следующий день были установлены на лопастях. Флаттер на машине был устранен, в то время как причины его появления были по-настоящему выяснены теоретически и подтверждены экспериментально только спустя 3 года.