Легкий вертолет Ка-8 «Иркутянин».

Легкий вертолет Ка-8 «Иркутянин».

Разработчик: ОКБ Камова
Страна: СССР
Первый полет: 12 ноября 1947 г.

В 1945 году 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 «Юнкерc», Камов затем работает в конструкторских бюро Д.П.Григоровича и Поля Ришара. В 1929 году вместе с Н.К.Скржинским создает первые в СССР автожиры — КАСКР-1 и КАСКР-2. Затем следует постройка автожира А-7 в секции особых конструкций ЦАГИ. Наконец, в 1940 году 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 году — шла война и средств не хватало.

В 1943-1945 годах 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 году 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 года 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 года 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 года 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 году 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-75, 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.

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.

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 19% 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 года 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 года 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 года 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 ни 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 года 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 А.М.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 году, 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 года Н.И.Камов отправил министру авиационной промышленности И.И.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 года вышло постановление Совета Министров СССР о подготовке вертолета к серийному производству и о разработке необходимого двигателя.

Создание вертолета Ка-8 — несомненный уcпех 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 корриолисовых 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:

Модификация: Ка-8
Диаметр несущего винта, м: 5,60
Длина,м: 3,70
Высота ,м: 2,50
Масса, кг
-пустого: 183
-нормальная взлетная: 320
Тип двигателя: 1 х ПД М-75
-мощность, кВт: 1 х 20
Максимальная скорость, км/ч: 80
Динамический потолок, м: 250
Статический потлок, м: 50
Экипаж, чел: 1
Построено: 3 экз.

Легкий вертолет Ка-8 «Иркутянин».

Легкий вертолет Ка-8 «Иркутянин».

Легкий вертолет Ка-8 в полете.

Легкий вертолет Ка-8 «Иркутянин» на авиационном параде в Тушино в июле 1948 г.

Доработанный легкий вертолет Ка-8 в полете.

Доработанный легкий вертолет Ка-8 в полете.

Доработанный легкий вертолет Ка-8 на воде.

Конструктор Н.И.Камов и летчик-испытатель М.Д.Гуров перед полетом Ка-8.

Летчик-испытатель М.Д.Гуров готов к очередному полету на Ка-8.

Ка-8 (до доработки). Рисунок.

Ка-8. Схема.

.

.

Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг.
Сайт ОКБ Камова. Энциклопедия вертолетов. Ка-8.
Григорий Кузнецов. ОКБ Камова.
Самолеты Мира. Владимир Баршевский. Ка-8 — «летающий мотоцикл».
Авиация и Время. Александр Соловьев. Московский «Иркутянин».