Владимир Баршевский «Взгляд изнутри КБ». Часть 1. Ка-8 — «Летающий мотоцикл»

Автору данного цикла статей довелось работать под руководством Николая Ильича Камова около 30 лет. За эти годы, с 1946 по 1973, были созданы соосные вертолеты Ка-8, Ка-10, Ка-15, Ка-18. Ка-25, Ка-26, винтокрыл Ка-22. Через месяц после смерти Н. И. Камова первый раз взлетел вертолет Ка-32. Целью публикации является желание рассказать о талантливом и чрезвычайно целеустремленном человеке, блестящем конструкторе, сумевшем в необычайно трудных условиях сплотить сильный коллектив, построить завод и поселок и дать жизнь оригинальным летательным аппаратам. А также вспомнить о первых шагах коллектива вертолетчиков-камовцев, об удачах и ошибках, о достижениях и потерях, о людях и машинах…

В 1945 г. Николаю Ильичу Камову исполнилось 43 года. Он успел много повидать и испытать в жизни. Был накоплен большой житейский и конструкторский опыт. Начав работу в авиации слесарем-сборщиком на концессионном заводе «Юнкерс», Камов затем работает в конструкторских бюро Д. П. Григоровича и Поля Ришара. В 1929 г. вместе с Н. К. Скржинским создает первый в СССР автожир — КАСКР 1. Затем следует постройка автожира А-7 в секции особых конструкций ЦАГИ. Наконец, в 1940 г. по инициативе Камова организован первый в нашей стране завод винтокрылых аппаратов. Во время войны завод эвакуируют в пос. Билимбай (Свердловская область). Там производится ремонт серийных А-7 и идет работа по созданию нового двухместного прыгающего автожира АК (артиллерийский корректировщик). Но сборка этой интересной машины закончена не была в связи с расформированием завода в 1943 г. — шла война и средств не хватало. В 1943-45 г.г. Николай Ильич работает в ЦАГИ над кандидатской диссертацией, где обобщает весь свой опыт работы в автожиростроении. Но его мечтой остается возвращение к конструкторской работе. Камов разрабатывает проект одновинтового геликоптера под названием «ЮрКа» (Юрьев-Камов). Однако машина так и осталась только на бумаге — не было ни денег, ни заказчика. Его бывший замести­тель М. Л. Миль, вернувшись из Билимбая, начал работать в ЦАГИ. Он защитил кандидатскую, а затем докторскую диссертации, стал начальником 5-й лаборатории и предложил Н. И. Камову стать уже своим заместителем. Николай Ильич отказался и продолжал работу над диссертацией, подрабатывая в МАИ.

Я в 1945 г. заканчивал МАИ. Поскольку темой моего диплома являлся геликоптер поперечной схемы, то за консультациями мне посоветовали обратиться к И. П. Братухину или Н. И. Камову. Братухин отказался, сославшись на занятость, а Николай Ильич Камов с удовольствием согласился руководить первым в МАИ студенческим дипломным проектом геликоптера. По-существу, он его и делал. Мы встречались, Николай Ильич набрасывал на ватмане общий вид, компоновку, делал весовую сводку и центровку, рисовал втулку, лопасть, трансмиссию и другие агрегаты машины. Все это я по возможности аккуратно вычерчивал и приносил ему на исправление. Так началась моя учеба и работа у Н. И. Камова, которая продолжалась до его кончины — 28 лучших лет моей жизни.

В декабре 1945 г. наш проект был успешно защищен, и в феврале я обязан был явиться к месту назначения — инженером на завод № 456 в группу Камова с окладом 750 рублей. На заводе в Химках я разыскал комнату, в которой размещался Николай Ильич со своими сотрудниками: Павлом Сергеевичем Серковым и Маргаритой Николаевной Лебедевой. После неудачных попыток получить задание на машину, Камов искал тему, разработка которой не требовала бы больших ассигнований. И тут ему на глаза попалась фотография простого однолопастного прибора для беспарашютного сбрасывания грузов; использовавшегося за границей. Прибор по своей форме похожий на крылатое семечко клена — «носик», был предельно прост, и для его разработки было вполне достаточно нашей небольшой группы. Первой моей работой и стали эксперименты с «носиками».

Для начала мы тщательно обмерили, взвесили и определили центр тяжести у обыкновенных кленовых семечек. Сбрасывали их в широком пролете лестничной клетки дома, где жила Лебедева. Определяли скорость спуска и ее зависимость от нагрузки на ометаемую площадь. Потом Серков, осуществляющий функции производства, изготовлял «носики» с полуметровыми лопастями и контейнером для груза. Эти модели мы уже сбрасывали с балкона комнаты на восьмом этаже, которую Камов только что получил на улице Горького в Москве. Такая своеобразная работа на дому над темой хоть и интересной, но очень далекой от создания настоящих летательных аппаратов, скоро стала меня тяготить. Я даже собирался уходить, но к моему счастью 3 мая 1946 г. вышел приказ № 26 начальника 7-го Главного управления МАП, заместителя министра и начальника ЦАГИ С. Н. Шишкина о переводе группы Камова в Бюро новой техники ЦАГИ (БНТ).

Официально Н. И. Камов получил задание написать книгу о винтовых летательных аппаратах. Но фактически еще до переезда в БНТ началось проектирование одноместного вертолета соосной схемы с мотоциклетным мотором. Прототипом для машины послужил ранцевый вертолет амери­канца Х. Пентекоста «Хоппикоптер 100», испытания которого только что начались. На вертолете использовался легкий мотоциклетный двигатель. Он крепился на спине пилота, а для управления служила одна ручка, при помощи которой осуществлялись все функции, обычно разделенные между штурвалом, педалями, рычагом общего шага и сектором газа. Приборов не было.

Николаю Ильичу эта компоновка не понравилась.

«Только не на спину» — говорил он. «Представьте, что вы с мешком картошки на плечах прыгаете со шкафа. Мотор нужно поставить спереди, а летчика посадить за валом несущих винтов, чтобы, как говорил Ришар, было чего ломать при грубой посадке. Вместо колес необходимы поплавки, тогда можно взлетать и садиться и на землю, и на воду, и на снег».

Примерно так вслух рассуждал главный конструктор, раскладывая на ватмане компоновку своего первого соосного вертолета и, за неимением лучшего собеседника, советуясь со мной.

Своеобразие компоновки в значительной степени раскрепостило конструктора. Он почти не был связан какими-то установившимися принципами. Это было поистине свободное, радостное творчество. Николай Ильич изобрел совершенно оригинальную систему управления соосными несущими винтами, применив руль по типу мотоциклетного, который по первоначальному замыслу должен был служить и для путевого управления. Правая рукоятка руля предназначалась для управления сектором газа. Спорным был вопрос о необходимости муфты сцепления, и все же Николай Ильич решил ее поставить. А вот тормоза несущего винта не было, как не было радио­станции и даже парашюта у летчика.

Учитывая большой вес и низкий уровень совершенства мотоциклетного двигателя, необходимо было создать особую легкую конструкцию машины. И здесь талант Камова проявился в полную силу. Многие главные агрегаты он вычерчивал и рассчитывал сам, оставив неизгладимое впечат­ление от своего стиля работы. Конструкция как-бы сама появлялась на листе ватмана. Мне он поручил выполнить чертеж фермы и рассчитать ее. Потом я спроектировал и просчитал по методу Мориса и Гая лопасти. В нашей группе стали появляться новые сотрудники. Сначала пришла Т. А. Гришина — давняя сотрудница и ученица Камова, потом опытный прочнист В. В. Персиянов и конструктор А. Н. Конарев.

Первоначальная смета на Ка-8 была вскоре значительно увеличена, а 13 ноября 1946 г. приказом МАП №721 на Н. И. Камова было возложено выполнение задания правительства по созданию вертолета. В декабре последовал приказ №777 об увеличении штата и выделении дополнительной площади. Нам дали еще две комнаты и было принято несколько новых сотрудников, в том числе инженер Хвостовский, чертежница И. Шейко, кандидат технических наук П. О. Юрченко, инженер В. П. Барышев. Адмирал И. С. Юмашев утвердил на Ка-8 тактико-технические требования, и к нам стали приезжать представители заказчика — молодые капитаны Л. Н. Марьин и А. М. Загардан. В 1947 г. после защиты дипломных проектов пришли ученики Камова — В. И. Иванов и А. М. Конрадов.

Проектирование вертолета продвигалось достаточно быстро. В нашей группе уже было две бригады: А. Н. Конарев руководил конструкторской, а я расчетной. К работе привлекались и специ­алисты из других организаций. Колонку с распределительным редуктором спроектировал Н. Г. Русанович — бывший сотрудник Камова, работавший в ЦАГИ у М. Л. Миля. Аэродинамический расчет выполнили Б. Я. Жеребцов и В. П. Бахур — специалисты КБ И. П. Братухина. Правда, эти материалы приходилось дорабатывать по результатам расчетов на прочность и в связи с измене­нием параметров при проектировании. Аэродинамические расчеты выполнялись сначала по методу Миля и Ярошенко, опубликованному в журнале «Техника Воздушного флота», а затем по методу Л. С. Вильдгрубе. Его расчет был впоследствии опубликован в том же журнале.

Механические детали вертолета делались на заводе №156, относящемуся к ОКБ Туполева, но Андрей Николаевич сурово наказывал рабочих, замечая на станках «чужие» детали. Литье изгото­вили в ВИАМе, а модели для отливок сделали знакомые Серкова — модельщики Ставенгаген и Самсонов. Лопасти мы заказали на винтовом заводе около платформы Новая Казанской ж.д.

Осенью началась сборка. На 456-м заводе нам выделили огороженный угол в полуразрушенном и неотапливаемом цеху, где были сложены двигатели ракет «Фау-2», привезенные из побежденной Германии. Наш новый сотрудник Мурылев набрал бригаду рабочих, с завода в Филях привезли ферму, а из НИИ, где работал знакомый с Николаем Ильичом стратонавт, доставили баллоны. Поставив ферму на баллоны, Камов первым забрался на нее и позвал нас всех к себе — человек шесть-семь. «Попрыгаем», — сказал Николай Ильич, и мы вместе с ним, взявшись за руки, чтобы не упасть, стали подпрыгивать. «Теперь все на весы, а Вы, Володя, пишите акт об испы­та­нии», — последовала команда.

Самые большие трудности ждали нас с дооборудованием двигателя М-76, к которому нужно было пристыковать центральный редуктор с муфтой сцепления и втулкой свободного хода, угловым редуктором, системой охлаждения и опорой для педалей. Подготовка и опробование двигателя производились в Серпухове, у конструктора Сердюкова. Этим занимался в основном наш механик П. В. Ананьев, спортсмен-мотогонщик. Наконец двигатель привезли и установили на ферму, а над ним закрепили колонку. Уже был принят на работу летчик-испытатель Михаил Дмитриевич Гуров, старый знакомый и соратник Николая Ильича. Гуров был не просто летчик, а еще и изобретатель, он разработал параван — устройство для перерубания тросов аэростатов воздушного заграждения, который он сам и испытал в НИИ ВВС. Начальником ЛИС (летно-испытательная станция) назначили Владимира Алексеевича Карпова, инженера и летчика, еще до войны летавшего на автожире А-7 в предгорьях Тянь-Шаня. Помощником у него стал А. М. Конрадов, перешедший из расчетной бригады.

схемы Ка-8

Наконец, первый вертолет Ка-8 был собран и установлен на небольшой постамент. Выглядел он очень красиво. На легкой стальной ферме, покоящейся на двух серебристых баллонах, стоял двигатель с центральным редуктором. К редуктору крепился кожух вала с распределительным редуктором, подкрепленный спереди двумя подкосами. Внутри кожуха проходил стальной вал, отдававший в распределительном редукторе половину мощности на нижний винт и тянувшийся до верхнего винта. В центре каждого винта сверкали никелем изящные втулки, к которым крепились по три тонких, гибких лопасти. Летчик располагался в кресле за кожухом вала, руками он держал руль, а ноги были на педалях. Перед летчиком находилась приборная доска, бензобак и гнутый из плекси­гласа обтекатель, а сзади небольшой киль на легкой ферме.

вариант окраски Ка-8

От цеха до отведенной нам на аэродроме площадки было метров четыреста. Вывезли туда Ка-8 на специальной тележке и, закрепив вертолет на штопорах, запустили мотор. Гуров начал раскручи­вать винты, однако по мере повышения оборотов росла и тряска машины, став в конце очень сильной. Пришлось прекратить испытания и заняться выяснением причины вибраций. Прежде всего решили свести лопасти «по конусу». Делалось это прямо в помещении сборки при помощи шеста с укрепленным на нем скрученным в трубку листом ватмана. Лопасти, помеченные разными карандашами, оставляли на бумаге свои следы, после чего регулировались их углы установки. В результате сведения «по конусу» вибрации немного уменьшились, но на высоких оборотах все равно резко возрастали. Николай Ильич предположил, что это объясняется недо­статочной жесткостью поводков управления лопастями, которые имели неудачную конструкцию. Переделка поводков была выполнена очень быстро, и резкое увеличение вибраций на больших оборотах исчезло. Значительно позже, на Ми-4, а затем на Ка-15 выяснили природу этого явления — это был флаттер лопастей. «Лечить» это надо было за счет увеличения жесткости проводки управ­ления (что Камов и сделал), или устанавливая противовесы на лопастях.

Еще осенью вертолет отвезли на Химкинское водохранилище и спустили на воду. Он не опроки­нулся, но сильно завалился назад. Пришлось переделывать поплавки, уменьшая их конусность. После этого Гуров попытался оторвать машину от земли, но тяги явно не хватало. Начали облегчать вертолет: сняли выхлопные патрубки, хвостовое оперение, некоторые приборы и до предела умень­шили заправку, но этого было мало. Тогда Гуров все-таки поднял машину в воздух… но стоя на земле за креслом. Необходимо было форсировать мотор. Сотрудник ЦИАМа А. Н. Силкин посоветовал перейти на спирто-бензиновую смесь — прием, используемый мотогонщиками. «Спиртизин» (90% спирта и 10% бензина) помог. Машина стала уверенно отрываться от земли, и Гуров подолгу висел на короткой привязи, отрабатывая технику пилотирования. Николаю Ильичу очень хотелось увеличить высоту висения, удлинив привязь. Он сам отмерил длину тросов и разметил места для штопоров. Гуров завис на высоте около полутора метров, но вертолет несколько сдвинулся в сторону, тросы швартовки натянулись, и он опрокинулся. Осколки лопастей разлетелись в разные стороны, но никто, кроме Главного конструктора, не пострадал. Камов потом долго носил с собой в портфеле оторванный конец лопасти, которым его ударило в плечо.

Пришлось ремонтировать машину. На ней заменили лопасти и заодно увеличили базу поплавков, доварив по бокам ферму. Наступили холода, вертолет взлетал легко, и, наконец, 12 ноября 1947 г. Гуров выполнил первый свободный полет по кругу. Выпал снег, и посадочную площадку обозначили ветками ели. Летчик старался приземляться в центре площадки и с каждым разом делал это все более уверенно. Во время одного из полетов, на высоте 200 м внезапно смолк перегревшийся двигатель и машина резко скабрировала. С земли хорошо было видно, как в наступившей тишине Гуров перевел вертолет в планирование, а потом попробовал подорвать его в воздухе общим шагом и ручкой, как бы имитируя посадку. Машина послушно скабрировала. Летчик снова перевел ее в планирование и, повторив маневр выравнивания, посадил вертолет на глубокий снег. Баллоны скользнули по снегу, потом зарылись в него, и вертолет плавно опрокинулся вперед. Гуров живой и здоровый выбрался из кресла. Он приобрел опыт посадки на режиме авторотации, даже не получив ушибов. Это была первая посадка соосного вертолета с остановившимся двигателем. Нашли подтверждение и идеи Камова, заложенные в компоновку машины. Вертолет своими агрегатами защитил летчика от травм.

Испытания продолжались и задачи все более усложнялись. К весне изготовили специальный помост небольших размеров, на который Гурову предстояло совершить посадку, подобно тому как он садился на площадку, размеченную ветками ели. Дело оказалось сложным. Не сразу летчику удалось даже просто зависнуть над платформой. Она как бы отталкивала вертолет от себя, когда Гуров подводил машину к ней сбоку. Так проявлялось влияние земной подушки, о которой мы еще не знали. Но тренировки продолжались, и методика посадки на платформу была освоена.

Одновременно с проектированием, постройкой и испытаниями Ка-8 Николай Ильич Камов закончил и отправил в Оборонгиз рукопись своей книги «Винтокрылые летательные аппараты». Имея коллектив, который размещался в трех небольших комнатах, Камов мечтал об огромных мощных машинах. Несколько отступая от темы, хотелось бы упомянуть о двух проектах-мечтах. Первым из них был четырехвинтовой тяжелый транспортный вертолет «Иван Грозный», в фюзеляже которого десантники сидели двумя рядами спиной друг к другу, и могли выпрыгивать на землю прямо на режиме висения через открывающиеся вверх створки-двери. Шасси было не колесным, а гусе­ничным. Второй проект — одноместный истребитель вертикального взлета и посадки с тремя мощными четырехрядными поршневыми двигателями Добрынина с соосными винтами. В плане истребитель выглядел как трехлучевая звезда. На концах лучей-крыльев располагались силовые установки, а к нижним частям мотогондол крепились три стойки шасси. Этот проект даже передали в экспертную комиссию МАП.

Наступившее лето 1948 г. принесло новые заботы. Вертолет взлетал все хуже и хуже по следующим причинам. Во-первых, мощность двигателя при повышении температуры упала. Во-вторых, машина в процессе доводок потяжелела. Перед первым полетом взлетный вес составлял 255 кг, а летом 1948 г. уже 275 кг (самый первый вес по проекту был 190 кг). А в-третьих, в силу ряда обстоятельств увеличился вес летчика-испытателя — М. Д. Гурова. Снова пришлось форсировать двигатель, на этот раз за счет повышения степени сжатия. В ВИАМе отлили новые поршни и головки цилиндров. Заводить мотор ручкой стало очень трудно, если не невозможно. Решили использовать для этой цели автомобиль летчика. «Москвич» поддомкрачивали, привертывали вместо заднего колеса специальный переходник с карданным валом, который и крутил храповик мотора. Двигатель работал очень напряженно, перегревался, у него часто прогорали поршни. Тем не менее машина начала летать по программе подготовки к воздушному параду в Тушино в День авиации.

Совершенно неожиданно Минавиапром приказом от 1 июня 1948 г. на основании Решения Совмина СССР прекратил финансирование работ по Ка-8. Уже было истрачено 2,5 млн. рублей и необхо­димо было еще тысяч пятьсот. Николаю Ильичу с трудом удалось добиться распоряжения замес­тителя министра С. Н. Шишкина, и 3 июля для подготовки к параду в группе Камова на полтора месяца оставили 16 человек и выделили 240 л этилового спирта. К нам на аэродром приехал командующий парадом генерал В. И. Сталин. Он посмотрел, как летает вертолет, поговорил с М. Д. Гуровым. На репетиции парада Василий Сталин обратился к главному маршалу авиации К. А. Вершинину с просьбой разрешить принять на довольствие сотрудников группы Н. И. Камова, которые не получали ни зарплаты, ни карточек. Вершинин разрешил, и нам стали привозить на аэродром продукты.

Между тем становилось все жарче, и вертолет летал буквально на пределе. Нарастало волнение у нас, и больше всего, конечно, у Николая Ильича, хотя внешне он выглядел спокойно и уверенно. Наконец, наступил День авиации. Заранее запустив двигатель от заднего колеса своего «Москви­ча», Гуров раскрутил винты и, взлетев на платформу грузовика, стоявшего прямо напротив прави­тельственной трибуны, стал ожидать команды на взлет. Из-за того ли, что платформа была слегка наклонена или же из-за разности давления в баллонах, вертолет, потряхиваясь, стал медленно приближаться к краю платформы. До взлета по программе оставалось около минуты, а Ка-8 уже соскальзывал с грузовика. Стоявшему рядом A. M. Конрадову ничего не оставалось, как дать команду на взлет. Через несколько секунд диктор объявил о начале демонстрации «воздушного мотоцикла» — вертолета Н. И. Камова. Так это слово, впервые примененное к автожиру КАСКР 1 в 1928 г., теперь заменило иностранное слово «геликоптер».

Гуров набрал высоту, сделал круг над аэродромом, и не делая никаких «лихих кренов», завис на уровне правительственной трибуны. Как только летчик начал убирать «газ», двигатель угрожающе чихнул, собираясь заглохнуть. Потом Михаил Дмитриевич рассказывал, что он уже решил отлететь куда-нибудь подальше, чтобы не разбиваться на глазах у руководителей страны. Но пока он раз­думывал, вертолет стал потихоньку опускаться. «Зависнув, как пчела над цветком»,— писали на следующий день газеты. Летчик, не трогая рукоятки «газа», медленно опустился и сел на землю, а вовсе не на грузовик. У Гурова были неприятности за досрочный взлет, но победителей не судят, и он получил за свои полеты орден Красной Звезды.

Еще до парада в Тушино, в начале августа 1948 г. Н. И. Камов отправил министру авиационной промышленности М. В. Хруничеву и Главкому ВВС К. А. Вершинину письмо о необходимости дальнейшей модификации Ка-8 под новый авиационный двигатель конструктора А. Г. Ивченко, на который в Запорожье направили тактико-технические требования (ТТТ). Николай Ильич боролся за свою машину, и 29 ноября 1948 г. вышло постановление Совета Министров СССР о подготовке вертолета к серийному производству и о разработке необходимого двигателя.

Создание вертолета Ка-8 — несомненный успех Главного конструктора, сумевшего всего за два года укрепить свой профессиональный авторитет и заложить основу нового творческого коллектива. Сейчас трудно представить себе, как можно было с минимумом научных знаний и практического опыта, отсутствием производственных мощностей и без лабораторных исследований создать уникальный вертолет, провести его испытания и успешную демонстрацию. Заслугой Н. И. Камова был удачный выбор схемы и компоновки вертолета, разработка конструкции всех основных агрегатов, обеспечение «на глаз» прочности, и может быть главное — удачный, хотя и вынужден­ный выбор размерности машины. На маленьком одноместном вертолете проще и быстрее можно было дорабатывать конструкцию, исправлять ошибки проектирования и вводить необходимые усовершенствования. Некоторые ошибки заметили только в процессе проектирования Ка-10. Оказалось, что упоры вертикальных шарниров на Ка-8 были выбраны неправильно, и, по-существу, на машине вертикальные шарниры не работали (лопасти стояли на задних упорах). Эта ошибка, вероятно, избавила нас от необходимости заниматься борьбой с земным резонансом. Нам повезло и в том отношении, что на Ка-8 продольный момент был практически равен нулю независимо от угла атаки и, следовательно, в установившемся полете маховое движение лопастей отсутствовало и больших напряжений во втулке от кориолисовых ускорений не возникало. Сыграла свою роль и кратковременность испытаний, в процессе которых не успели развиться усталостные явления.

Ка-8 остался в памяти особенной машиной, первой любовью. Ведь он был первенцем молодого КБ, и именно он стал родоначальником всего семейства вертолетов Н.И.Камова.

ЛТХ:

источники:

• Владимир БАРШЕВСКИЙ «КА-8 — «ЛЕТАЮЩИЙ МОТОЦИКЛ»»  // Самолеты мира 03-1996
• таблица с характеристиками и схема взяты с http://www.airwar.ru/enc/heli/ka8.html