Авиация и время 1995 03

Доводка вертолета

Серьезной проблемой при доводке Ми-4 стало создание высокоресурсных лопастей несущего винта. Вначале они имели смешанную конструкцию со стальным трубчатым лонжероном, обшивкой из фанеры и полотна, а их ресурс не превышал 150 ч. В 1955-56 гг. этот показатель удалось поднять сначала до 300, а затем до 500 ч. Большую роль в этом сыграли опыт и наработки прочностной лаборатории ЦАГИ во главе с И.В. Ананьевым.

В 1957 г. появились лопасти с упрочненным лонжероном, что позволило установить новый предел - 600 ч. С ними вертолет, получивший наименование Ми-4А, стал эталоном для серии 1958 г. На нем также устанавливался стабилизатор увеличенной площади и автопилот АП-31, который, к сожалению, оказался ненадежным. К 1959 г., благодаря совершенствованию технологии(индукционной закалке лонжерона, полировке его внутренней поверхности и наклепу внешней, креплению к нему нервюр на клее), ресурс лопастей достиг 800 ч.

В 1959-60 гг. изготовили, испытали и запустили в серию цельнометаллические лопасти с прессованным дюралевым лонжероном и задней частью трехслойной конструкции с сотовым заполнителем. Ресурс удалось поднять до 2000-2500 ч. Кстати, подобные лопасти имели и вертолеты 5-58, один из которых был закуплен СССР и проходил сравнительные испытания в 1960 г.

Еще в 1954 г. инженер одной из авиачастей А.П.Борщевский предложил создавать внутри лонжерона избыточное давление воздуха или газа. При появлении усталостных трещин специальный прибор (сильфон) сигнализировал бы о падении давления. Однако по технологическим причинам обеспечить надежную герметизацию полости не удавалось. Идею забыли и реализовали на Ми-4 лишь после того, как ее воплотили американцы на 3-58.

Установка балансиров, предложенных Милем после первых испытаний, все-таки не исключила возможности появления флаттера. В январе 1953 г. на одном из Ми-4 произошло летное происшествие, объяснение причины которого потребовало нескольких лет. При расследовании обнаружились следы ударов лопастей о кабину экипажа, что при их нормальном маховом движении невозможно.

В течение 1954 г. многие летчики наблюдали в полете необычное явление, получившее название «эффекта Калибер-ного» (по фамилии летчика, первым за-метив'шего его): на режиме моторного снижения лопасти иногда начинали вымахивать из описываемого конуса. После смещения их поперечной центровки вперед явление прекратилось. Но спустя два года при испытаниях на отсутствие «эффекта Калиберного» оно вновь проявилось, да с такой силой, что экипаж с трудом произвел посадку. Исследование показало, что во время оттепели фанерная обшивка лопастей набухла от влаги и утяжелилась, вызвав смещение центра тяжести к задней кромке. Характер маховых движений и нагрузки на ручку управления на режиме «эффекта Калиберного» оказались аналогичными полученным на земле при искусственном провоцировании флаттера. Таким образом, «эффект Калиберного» - ни что иное, как начало флаттера в полете, а необъяснимое ранее явление, приведшее к удару по кабине, -флаттер. Как позднее выяснилось, основной причиной его была недостаточная жесткость автомата перекоса.

В ходе эксплуатации Ми-4 пришлось неоднократно сталкиваться с явлением земного резонанса", впервые проявившемся еще при испытании на привязи. Несколько случаев произошло на рулеж-ках и в момент касания земли. В результате теоретических и экспериментальных исследований удалось описать явление и выработать рекомендации по борьбе с ним. Основными средствами противодействия стали: установка демпферов на вертикальных шарнирах лопастей; введение демпфирующих элементов в конструкцию амортизаторов шасси и подбор характеристик амортизаторов и пневматиков.

Не менее важной стала проблема обеспечения прочности рулевого винта, у которого в начальный период эксплуатации отрывались лопасти, что стало причиной нескольких тяжелых аварий. Разрушение происходило по резьбе наконечника лопасти и носило усталостный характер.ОКБ Миля совместно с ЦАГИ и ЛИИ провело комплекс исследований этой проблемы, в том числе и цикл летных испытаний под руководством Р.А.Михеева. Одновременно в ОКБ Н.Н.Петрова и Г.М.Заславского началась разработка новых рулевых винтов. В 1953 г. ОКБ Петрова выпустило усиленный винт В-1-Х1У2, а в 1956 г. ОКБ Миля (ведущий М.А.Лейканд) совместно с ОКБ Заславского (ведущий Г.И.Целихов) создало винт В-531-Х2.

Испытания Ми-4 с винтом В-531-Х2 на режиме висения и при разворотах выявили резкие всплески переменных напряжений в плоскости вращения, которые не согласовывались с расчетными данными. Была высказана мысль о появлении на этих режимах срывного флаттера. Но испытания в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-101 не подтвердили эту версию. Истинная причина - резонанс колебаний лопасти - была теоретически обоснована А.Ф.Селиховым. Цикл экспериментальных проверок при быстрых разворотах вертолета выполнил Винницкий. Отрыв лопасти произошел при угловой скорости разворота 1 рад/с (в три раза больше максимально допустимой по инструкции). При этом изгибающие моменты в 2,5 раза превысили встречавшиеся на испытаниях ранее. Все это позволило в 1960 г. создать новый рулевой винт В-531-ХЗ, применявшийся на Ми-4 до конца эксплуатации.

Эксперименты с целью совершенствования Ми-4 проводились в ходе почти всей его эксплуатации. Один из наиболее примечательных - отстрел в воздухе лопастей воздушного винта для обеспечения безопасного аварийного покидания вертолета. Такой «трюк» выполнил в ноябре 1957 г. летчик-испытатель Гарнаев.