Легкий многоцелевой вертолет Ка-10.

Легкий многоцелевой вертолет Ка-10.

Разработчик: ОКБ Камова
Страна: СССР
Первый полет: 1949 г.

Осенью 1948 года небольшой коллектив, собравшийся вокруг Николая Ильича Камова, получил наименование ОКБ-2 и обосновался на заводе № 3 МАП. Это было базовое предприятие Главного конструктора И.П.Братухина — первый в нашей стране вертолетный завод, имевший опытных проектировщиков, производственников и испытателей. В его состав входили летно-испытательная станция, цеха трансмиссии лопастей и экспериментально-лабораторный отдел. Службы ОКБ-2 разместились в нескольких комнатах, которые занимали сам Н.И.Камов его заместитель М.З.Ефимов и быстро растущие расчетная и конструкторская бригады.

Все имевшиеся на заводе подразделения начали теперь работать на двух Главных конструкторов. Это весьма способствовало повышению квалификации молодого коллектива «камовцев» и ускорению дела Большое значение для нас имела летно-испытательная станция завода, располагавшаяся на аэродроме в Измайлово (ныне застроенном). Ее возглавлял дважды Герой Советского Союза генерал-лейтенант С.П.Денисов, а летчиками были К.И.Пономарев, М.К.Байкалов и Г.И.Комаров.

Благодаря хорошим условиям для работы на заводе № 3 проектирование вертолета Ка-10 выполнили всего за несколько месяцев. Схема машины и ее размеры по сравнению с Ка-8 почти нe изменились. На вертолет решили ставить специально для него созданный двигатель АИ-4Г мощностью 55 л.с. конструкции А.И.Ивченко. Диаметр несущих винтов увеличился всего на 200 мм за счет удлинения концов лопастей, в связи с чем коэффициент заполнения даже уменьшился. Конструкция лопастей осталась прежней, как и принципиальная схема управления соосными несущими винтами в которой не было промежуточных ползушек и изменение общего шага производилось при помощи передвиганий втулок по шлицам валов. Это обстоятельство дорого обошлось нам в будущем. Но следует помнить, что проектирование Ка-10 происходило после несомненного успеха Ка-8, и Камов старался сохранить основные элементы конструкции.

Время было горячее. В четырех ОКБ у А.С.Яковлева, М.Л.Миля, И.П.Братухина и Н.И.Камова проектировались и испытывались первые советские вертолеты Як-100, Ми-1, Б-11 и Ка-10 Огромное количество вертолетов строилось в Америке. Был самый разгар послевоенного вертолетного «бума». В такой обстановке при недостатке опыта и научных знаний всегда возможны просчеты, за которые потом приходится расплачиваться. Казалось, что наш уровень как разработчиков стал неизмеримо выше, чем при создании Ка-8, однако ошибок избежать не удалось. Но было отрадно сознавать, что над нашей машиной трудились уже опытные инженеры испытатели и рабочие высокой квалификации — мастера своего дела. Мы начали развивать динамические испытания элементов конструкции, используя возможности лабораторий завода. Были созданы стенды для динамических испытаний лопасти и вала несущего винта, в котором имелось опасное отверстие для управления общим шагом. Конечно, эти первые стенды были еще примитивны, но Николай Ильич очень ими гордился.

В конце 1948 года Л.С.Вильдгрубе начал читать на заводе курс из двадцати лекций «Аэродинамика геликоптера». Изложенные им простые и доходчивые методы, позволявшие грамотно проектировать вертолет, произвели на «камовцев» большое впечатление — видимо в силу нашей «вертолетной необразованности». Опытные конструкторы относились к этим «упрощениям» прохладно. В те годы начальником вертолетной лаборатории ЦАГИ был Е.А.Покровский, специалист по штопору самолетов. Он поощрял свободное обсуждение проблем вертолетостроения на семинарах, регулярно проводившихся в 5-и лаборатории ЦАГИ Между М.Л.Милем и В.С.Вильдгрубе на этих семинарах разгорались горячие споры. Теория винтокрылых аппаратов только-только становилась на ноги.

30 августа 1949 года летчик-испытатель М.Д.Гуров выполняет на Ка-10 № 2 первый полет над аэродромом «Измайлово». Машина летала хорошо, но было отмечено, что усилия на педалях и на рычаге общего шага увеличились. Это было вполне естественно потому что из-за повышения мощности до 55 л.с. и уменьшения оборотов несущего винта с 475 до 410 в минуту крутящие моменты выросли на 70% и трение в шлицах по которым двигались втулки увеличилось. Особенно сильно выросли усилия на рычаге общего шага. При увеличении шага летчику приходилось поднимать всю машину вес которой по сравнению с Ка-8 вырос до 370 кг за счет чего удалось повысить на 38 кг полезную нагрузку. На вертолете были установлены радиостанция, дополнительные приборы, ракетница, баллон сжатого воздуха для запуска двигателя, кронштейны для киноаппарата и буйков. Спинка кресла пилота при необходимости покинуть машину откидывалась, ремни отстегивались и летчик с парашютом вываливался назад. Таким образом предусматривалось спасение пилота.

К сожалению испытания вертолетов сопровождались трагедиями. В апреле 1949 года из-за разрушения по сварке вала рулевого винта на Ми-1 погиб летчик М.К.Байкалов. Еще раньше, 13 декабря 1948 года на Б-11 разбился К.И.Пономарев.

Михаил Дмитриевич Гуров 8 октября 1949 года выполнял на Ка-10 № 2 один из последних пунктов программы летных испытании — полет на продолжительность. Летал он на высоте 200 м над аэродромом Измайлово. По видимому чтобы снизить расход топлива полет производился на пониженных оборотах. А даже при номинальных оборотах винтов окружная скорость концов лопастей была 118,5 м/с. При уменьшении оборотов на 5% на отступающих лопастях происходил срыв потока. Вероятно именно в такой срыв потока с лопастей и попал летчик в этом полете. Вертолет скабрировал, но Гуров перевел его в планирование. Потом машина скабрировала еще раз, лопасти сложились и она упала. М.Д.Гуров умер по дороге в больницу. Погиб один из основателей ОКБ Камова, близкий друг Николая Ильич и отважный человек.

Постепенно выстроилась цепочка загадочных летных происшествии и вопрос о срыве потока с лопастей несущего винта все более стал приобретать характер не теоретического рассуждения, а жестокой реальности. После катастрофы М.Л.Миль заявил, что соосные вертолеты вообще не могут авторотировать. Это произвело очень большое впечатление особенно в Минавиапроме. Сам Николай Ильич, не согласный с мнением коллеги, оспаривал также и утверждение о способе управления вертолетом при помощи изменения общего шага. Он уверял, что такой способ применяется только за рубежом, а у нас управляют путем изменения оборотов несущих винтов.

Вертолет — сложная машина. Поэтому предположение Миля о невозможности авторотации соосного вертолета можно было опровергнуть только практикой. В конце 1949 года закончил 200-часовые ресурсные испытания Ка-10 № 1, в которых участвовал и механик ЛИСа Дмитрий Константинович Ефремов. Во время ресурсных испытаний вертолет работал на привязи, а управлял им механик. Сначала ему приходилось часами висеть на ресурсной машине, а потом стал применяться так называемый тренажер «трелле». Он состоял из двух параллельных тросов длиной метров восемь, оба конца которых закреплялись на штопорах к земле. Тросы продевались сквозь кольца, укрепленные на ферме вертолета по два с каждой стороны. Вертолет мог подниматься на небольшую высоту и двигаться вдоль тросов вперед и назад. Ефремов по профессии был пилотом, а летать на Ка-10 его, по-видимому, выучил М.Д.Гуров, который и являлся изобретателем тренажера. Летчик-механик усиленно тренировался и надеялся со временем стать летчиком-испытателем вертолетов.

А пока на Ка-10 № 4 с 11 мая 1950 года начал летать молодой летчик Игнат Кедровский, который довольно быстро освоил машину и программа испытаний выполнялась. На вертолете, кроме бароспидографа, не было других записывающих приборов, поэтому перед полетом летчика просили запомнить показания визуальных приборов, которые потом заносили в таблицу.

Постепенно приближались к наиболее важному и опасному испытанию на авторотацию. Осуществлялось оно путем постепенного уменьшения мощности и общего шага несущих винтов до тех пор, пока обороты двигателя не станут меньше оборотов винта. Судить об этом можно было по сдвоенному тахометру, показывающему обороты несущего винта и мотора (стрелки расходятся). Несколько раз планировал летчик, все больше дросселируя двигатель, пока по радио не прозвучал его торжествующий голос: «Авторотация!» Это был первый случай намеренного введения в нее соосного вертолета, который помог опровергнуть авторитетное предсказание М.Л.Миля о невозможности авторотации. Напомню, что выполнил этот решающий эксперимент И.Кедровский.

Время шло. Уже строились серийные вертолеты Ми-1 и заканчивались госиспытания Як-100. А заводские испытания Ка-10, где ведущим инженером был А.М.Конрадов, тянулись более четырех месяцев. Чтобы ускорить дело, начали испытания еще одного Ка-10 № 3, поручив их летчику Д.К.Ефремову. Ведущим инженером стал В.И.Бирюлин, поступивший в ОКБ-2 в марте 1949 года. До этого он работал в ОКБ С.В.Ильюшина, а после войны был в длительной командировке в Англии, где увлекся вертолетами (геликоптерами), собрав и привезя с собой обширный статистический материал. За двадцать семь октябрьских дней 1950 года заводская программа была завершена. Государственные испытания Ка-10 проводились под Ригой на Киш-озере и на крейсере «Максим Горький». Пилотировали военный летчик Е.А.Гридюшко и Д.К.Ефремов, ведущими инженерами были С.И.Погольский, В.А.Захарьин и А.М.Конрадов.

В 1951 году состоялось решение Бюро по военным и военно-промышленным вопросам при Совете Министров о постройке войсковой серии вертолетов Ка-10 по договору с Военно-морским флотом СССР. Группа участников создания вертолетов была представлена к Сталинской премии. По приказу МАП от 23.10.1951 г. именно ОКБ-2 поручили постройку войсковой серии из десяти машин в 1952-1953 годах. На этих вертолетах проводились разносторонние испытания по выполнению боевых задач в интересах ВМФ. Вертолеты летали с кораблей различных классов, от бронекатера до линкора, выполняя задачи по наблюдению и связи, визуальному поиску мин и подлодок, корректировке артогня и буксировке спасательных лодок ЛАС-5 с людьми. Полеты с крейсера «Максим Горький» выполнялись при ветре и скорости корабля до 26 узлов. Была впервые создана и отработана методика летно-морских испытаний вертолетов и заложены основы их корабельной службы.

С учетом опыта летно-технической эксплуатации вертолетов Ка-10 позже был спроектирован и построен модифицированный Ка-10М. Он имел так много усовершенствований, что получилась совершенно новая машина — своеобразный прототип всех советских вертолетов соосной схемы. Вновь введенная система управления несущими винтами с промежуточными ползушками позволила значительно уменьшить усилия на рычаге общего шага и педалях. Была установлена система «шаг-газ» и двухкилевое оперение для повышения путевой устойчивости. Диаметр винтов увеличили до 6,12 метров, что позволило усилить тягу и обезопасить машину от срыва потока с лопастей. Ка-10М начал полеты в 1955 году и в продолжении нескольких лет выполнял исследовательские и демонстрационные полеты, удивляя всех своей маневренностью и хорошей управляемостью.

Конструкция вертолета.

Планер Ка-10 представляет собой пространственную форменную конструкцию из хромансилевых труб диаметром от 8 до 18 мм. В центральной части планера установлены поршневой двигатель АИ-4Г с редуктором и кресло пилота. Боковые горизонтальные ложементы фермы предназначены для крепления двух посадочных опор — баллонов цилиндрической формы с закругленными концами, наполненных воздухом под избыточным давлением 0,1 кгс/см2.

Баллон изготовлен из двухслойной прорезиненной материи и разделен на четыре отсека для обеспечения необходимого уровня живучести. К нижней части баллона для прочности приклеена листовая резина толщиной 1,5 мм. Такое посадочное устройство позволяло вертолету производить посадку на любую поверхность (земля, вода, палуба корабля) с последующим взлетом с нее.

В передней части планера расположен бензобак вместимостью 33 л, а за креслом пилота находятся подкосы вертикального хвостового оперения. Там же на ложементах баллонов закреплены две стойки двухлучевой канатной антенны радиостанции РСИ-3М1. Вертикальное оперение на Ка-10 однокилевое трапециевидной формы. На Ка-10М вертикальное оперение двухкилевое. Обшивка килей полотняная.

Передача крутящего момента от двигателя к винтам осуществляется с помощью двух редукторов (нижнего — двигательного и верхнего — распределительного), соединенных полым главным валом, закрытым силовым кожухом. Распределительный редуктор раздает крутящий момент на нижний и верхний винты, вращающиеся в противоположных направлениях. В нижнем редукторе находится комбинированная муфта включения, объединенная с храповой муфтой свободного хода. Это устройство позволяет обеспечить работу двигателя при невращающихся несущих винтах на земле и отсоединение двигателя от авторотирующих винтов в случае его отказа в полете.

Распределительный редуктор с колонкой несущих винтов фиксируется над планером с помощью силового кожуха и двух боковых подкосов. Колонка включает два соосных вала, на которых закреплены втулки винтов, автоматы перекоса, рычаги и тяги управления. Втулки имеют горизонтальные, вертикальные и осевые шарниры в силовых цепях крепления лопастей. Лопасть винта трапециевидной формы в плане с отрицательной геометрической круткой (-5°) изготовлена из различных пород древесины (природных композитов). Профиль лопасти — NАСА 23012. Комель лопасти для соединения с втулкой винта выполнен в виде точеной стальной гильзы.

Управление углами установки лопастей винтов осуществляется отклонением ручки управления вертолетом, рычага «шаг-газ» и педалей путевого управления. Все рычаги управления связаны механической проводкой с механизмами общего и дифференциального шага, а через автоматы перекоса и вертикальные тяги соединены с поводками поворота лопастей относительно осевых шарниров. Отклонение ручки управления вертолетом приводит к наклону автоматов перекоса и циклическому изменению углов установки лопастей при вращении винтов. В результате вектор полной аэродинамической силы винтов отклоняется в заданном направлении и на необходимую величину. При отклонении педалей на одном винте углы установки увеличиваются, а на другом — уменьшаются на ту же величину. Это приводит к разнице крутящих моментов на винтах и развороту вертолета. В случае отклонения рычага «шаг-газ» на винтах с помощью автоматов перекоса одновременно увеличиваются или уменьшаются углы установки лопастей, что приводит соответственно к росту или уменьшению их тяги, а в результате изменения подачи топлива в двигатель происходит изменение его мощности.

Вертолет оборудован пилотажно-навигационными приборами для выполнения визуальных полетов и приборами контроля работы двигателя, в том числе указателем скорости УС-140, высотомером ВД-12, вариометром ВР-10, компасом КИ-11, указателем оборотов несущих винтов, указателем скольжения. Радиосвязь пилот осуществляет с помощью радиостанции РСИ-3М1. Источником электроэнергии являются аккумуляторные батареи.

ЛТХ:

Модификация: Ка-10 / Ка-10М
Диаметр несущего винта, м: 5,80 / 6,12
Длина, м: 3,90 / 3,70
Высота, м: 2,50 / 2,50
Масса, кг
пустого: 239 / 249
нормальная взлетная: 370 / 390
Тип двигателя: 1 х ПД АИ-4Г / 1 х ПД АИ-4Г
мощность, л.с.: 1 х 55 / 1 х 55
Максимальная скорость, км/ч: 115 / 115
Практическая дальность, км: 142 / 142
Практический потолок, м: 2500 / 2500
Статический потолок, м: 300 / 100
Экипаж, чел: 1 / 1
Полезная нагрузка: 131 кг груза / 141 кг груза

Легкий многоцелевой вертолет Ка-10.

Легкий вертолет Ка-10 в полете.

Легкий корабельный вертолет Ка-10 в полете.

Посадка Ка-10 на палубу бронекатера.

Посадка Ка-10 на палубу крейсера «Максим Горький».

Пара вертолетов Ка-10 на параде в Севастополе. 1952 г.

Легкий многоцелевой вертолет Ка-10М.

Легкий многоцелевой вертолет Ка-10М в полете.

Легкий многоцелевой вертолет Ка-10М перед посадкой.

Репетиция полета Ка-10М на параде в Тушино.

Полет Ка-10М на параде в Тушино.

Ка-10М на параде в Тушино.

Модель Ка-10М на параде в Тушино.

Ка-10. Схема.

Ка-10М. Схема.

Список источников:
Григорий Кузнецов. ОКБ Камова.
ОКБ Камова. Справочник вертолетов фирмы Камов. Ка-10.
Максим Старостин. Все вертолеты мира. Камов Ка-10.
Самолеты мира. Владимир Баршевский. Ка-10 — корабельный вертолет связи и наблюдения.
Авиация и Время. Александр Соловьев. Московский «Иркутянин».
Сайт авиационной истории (aviahistory.ucoz.ru).