Вертолёт, 2005 № 01

Широкий спектр возможностей

Бум частной вертолетной авиации докатился, кажется, и до России. В одном только подмосковном аэропорту «Мячково» два десятка аэроклубов, и в каждом — десять, а то и более летательных аппаратов. В большинстве своем это, конечно, самолеты, мотопланеры и дельтапланы, однако все чаще встречаются и вертолеты: «робинсоны», «ексзеки», «швейцеры», «энстромы» и «еврокоптеры», даже новейшие ЕС-130. Наряду с легкими вертолетами взлетной массой до 2 т можно встретить и более тяжелые машины. В основном это старые добрые Ми-2, попавшие в руки новых владельцев в 90-е годы во время распродажи имущества советских ВВС и ДОСААФ. Рядом с «двойками» стоят одно-двухместные вертолеты так называемой «китевой» сборки — скорее игрушки, чем полноценные летательные аппараты, поскольку они используются в очень ограниченных случаях.

Россию, как известно, аршином общим не измерить, поэтому и развитие частной авиации у нас имеет специфику: чтобы оправдать затраты на приобретение и эксплуатацию техники, владельцам легких вертолетов нужно расширять сферу их применения (для сугубо личного пользования вертолеты приобретаются редко, вертолетный спорт — недостаточно развит).

Российские эксплуатанты авиатехники сегодня остро нуждаются в легких вертолетах. Актуальными остаются вопросы экстренной эвакуации больных или пострадавших из труднодоступных районов, материального снабжения таких районов, обследования нефте- и газопроводов, мониторинга заповедников, водохранилищ, транспортных артерий, выполнения поисково-спасательных операций, производства авиасельхозработ, обучения и переобучения военных и гражданских пилотов. Но пока на этом рынке зарубежным легким винтокрылым машинам мы можем противопоставить только «двоечку», которой все сложнее конкурировать по своим технико-экономическим показателям с «иностранцами». Не вполне соответствует Ми-2 и запросам любительской авиации: освоившие летное дело «частники» предпочитают более простые в пилотировании «робинсоны» и «еврокоптеры». Большие надежды возлагаются на модернизацию парка Ми-2 — вертолет Ми-2А поступит в государственные и корпоративные авиаподразделения, однако большинству аэроклубов и спортсменов-любителей он будет не по карману. Здесь опять-таки впереди могут оказаться более дешевые легкие западные вертолеты, приобретенные на вторичном рынке.

Конечно, российским производителям вертолетной техники очень сложно конкурировать с западными компаниями, накопившими колоссальный опыт производства легких вертолетов. Например, Bell В-47 производятся с 1945 (легендарных «сорок седьмых» построено уже почти 10 тысяч в более чем 20 модификациях), Hiller Н-12 — с 1948 года, то есть уже более полувека! Фирма Robinson производит до 400 машин в год. При высоких ценах на нефть экономичные поршневые вертолеты предпочтительнее газотурбинных. Иными словами, западные конкуренты могут выбросить на вторичный отечественный рынок огромное количество машин.

В нашей стране (по праву являющейся одной из ведущих вертолетостроительных держав мира) успехи в легком вертолетостроении более чем скромные. Разработка легких и малых вертолетов у нас фактически прервалась в 60-е годы со снятием с производства Ми-1. Малые вертолеты создавали и в ОКБ Н.И. Камова, но увлечение газотурбинными двигателями, увы, остановило разработку легких вертолетов и на этой фирме. Не вышел из стадии проектирования и перспективный вертолет Ми-60МАИ. Изящно выполненным макетом остался Ка-115.

Выходит, что российскому вертолетостроению нечего противопоставить экспансии «робинсонов», «энстромов» и «швейцеров»? Это не так! Нашим ответом Чемберлену может стать легкий вертолет «Актай» разработки и производства Казанского вертолетного завода.

Казанский вертолетный — один из лидеров серийного вертолетостроения в мире. Произведенные там «рабочие лошадки» Ми-8/17 хорошо известны в более чем 80 странах и, похоже, еще многие годы будут приносить стабильный доход предприятию. Несмотря на это, в начале 90-х казанские вертолетостроители задумались о расширении ассортимента продукции и решили создать собственное ОКБ. Главная ставка была сделана на разработку легкого многоцелевого вертолета «Ансат» взлетной массой 3,5 т. Однако вскоре начались работы по созданию более легкой машины, предполагалось, что она должна заполнить нишу небольших и недорогих вертолетов индивидуального пользования.

Разрабатывать одновременно два новых аппарата было трудно, поэтому в конце 1996 года руководство Казанского вертолетного завода предложило возглавить проектирование второго вертолета московскому инженеру Н.А. Назарову, казанские инженеры оставили себе проектирование ряда систем машины. Вертолет получил название «Актай», что в переводе с татарского означает «белый жеребенок». К 1997 году концепция вертолета была разработана, в начале 97-го завершен эскизный проект. Натурный макет КВЗ продемонстрировал авиационной общественности на МАКС-1997.

…В самом начале проектирования вертолета было решено отойти от, казалось бы, очень привлекательной концепции двухместного вертолета минимального размера. Как показывает опыт, вертолеты подобного типа из-за небольшой полезной нагрузки имеют ограниченное применение. Например, при большом разнообразии двухместных аппаратов реальным спросом пользуется, пожалуй, только Robinson R-22, да и то в основном как дешевое приложение к четырехместному R-44. Покупатели предпочитают трех-, четырехместные вертолеты, которые составляют свыше 25 % парка малых и легких гражданских винтокрылых машин. «Летающий автомобиль» всегда лучше «летающего мотоцикла».

Новая машина, по замыслу конструкторов, должна была стать трехместной: летчик размещается на крайнем левом кресле в одном ряду с пассажирами. На «Актае» (впервые для вертолетов подобного класса) установили сертифицированные энергопоглощающие травмобезопасные кресла фирмы Fischer, что повышает шансы вертолета на рынке, в том числе и за границей. Также впервые для подобных машин выполнены требования FAR/JAR по выживаемости экипажа и пассажиров при аварийной (падение с высоты 15 м) посадке.

У вертолета, предназначенного для спортивного пилотажа или продолжительного мониторинга, в кабине оставляют два или одно кресло. Облегченный (в пилотажном варианте до 850 кг) «Актай» позволит выполнять фигуры пилотажа с перегрузкой до 3,2 g или вести патрулирование продолжительностью не менее 6 ч. При использовании вертолета в учебных целях в кабине устанавливаются два комплекта рычагов управления (западный опыт использования трехместных вертолетов Bell B-47, Hiller H-12, Shweizer 30 °C подтверждает целесообразность такой компоновки на учебных и тренировочных машинах). Для размещения багажа на «Актае» предусмотрен багажный отсек на 80 кг, в экстремальных ситуациях в нем можно перевезти еще одного пассажира, площадь позволяет. При демонтаже пассажирских кресел внутри вертолета образуется обширный грузовой отсек, в котором можно разместить до 240 кг груза. Крупногабаритные грузы массой до 300 кг можно перевозить на внешней подвеске (в этом случае расчетная дальность полета «Актая» сокращается с 400 до 100–150 км).

На вертолете «Актай» можно установить емкости с химикатами (до 290 кг), штанги-разбрызгиватели и другое оборудование для производства авиасельхозработ, в таком варианте машина будет представлять большой интерес для фермерских хозяйств.

Большие надежды разработчики связывают с медицинской модификацией «Актая». Вертолет может перевозить больного или пострадавшего (на носилках) в лечебное учреждение на расстояние до 300 км. Для удобства загрузки в задней части фюзеляжа предусмотрен сравнительно широкий грузовой люк, снабженный откидной створкой. При этом одно из пассажирских кресел демонтируют, а другое предназначается для медработника. В качестве летающей скорой помощи «Актай» незаменим в труднодоступной местности, а также в городах с очень плотным движением автотранспорта. Вес машины позволяет посадить ее и на специальную вертолетную площадку, и на крышу больницы.

Это лишь основные направления использования вертолета «Актай», которые учитывались при выборе параметров, общего вида и компоновки машины. С началом серийного производства область применения вертолета может расшириться. Поэтому для создания на его основе ряда машин увеличенной грузоподъемности и пассажировместимости разработчики «Актая» выбирали параметры вертолета с запасом. Несущий винт, обеспечивающий на базовой модели взлетную массу 1240 кг, имеет резервы увеличения тяги. Могут быть форсированы характеристики и других агрегатов и систем «Актая». При замене трехсекционного двигателя ВАЗ-4265 силовой установкой из двух 2-секционных двигателей ВАЗ-416 мощностью по 180200 л.с. каждый можно создать четырехместную двухдвигательную модель с двухрядным расположением кресел — «Актай-2» взлетной массой 1480 кг. Следующим шагом может стать пятиместный легкий вертолет «Актай-3» взлетной массой около 1600–1800 кг. Безусловно, модернизация потребует дальнейшей разработки большинства агрегатов и систем, но использование освоенных двигателей, лопастей и основных узлов втулки, то есть самых сложных частей конструкции вертолета, значительно сократит расходы на НИОКР и ускорит создание новой модели.

…Базовая модель вертолета проектировалась в точном соответствии с новейшими международными нормами летной годности FAR/JAR-27, что дает «Актаю» значительные преимущества перед конкурентами. Преимуществом может стать и цена новой машины: по мнению конструкторов, если цена вертолета не выйдет за рамки $200–300 тыс., прямые эксплуатационные расходы составят 80-100 $ в час, расход топлива — 30–40 кг/ч, то высокая конкурентоспособность на рынке ему обеспечена.

На «Актае» использован минимум ресурсных агрегатов; межремонтные ресурсы агрегатов и двигателя составят 1500–2000 ч. Расчетный календарный срок службы вертолета — 15 лет. Весовая отдача, которая закладывалась при проектировании, — не менее 0,39-0,43.

Узлы и детали «Актая» разрабатываются в соответствии с принятыми или внедряемыми на КВЗ основными серийными технологиями по принципу сбалансированного использования новаторских и традиционных технических решений, конструкционных материалов и технологических процессов. Это также обеспечит машине конкурентоспособность по эксплуатационным свойствам и цене. Например, вместо рекомендуемой многими специалистами конструкции из композитов для планера вертолета выбрана простая цельнометаллическая конструкция, что обеспечивает дешевизну изделия и возможность его быстрой адаптации к крупносерийному производству. Вертолет можно ремонтировать в полевых условиях. Проектировали машину с умеренным запасом по массе, учитывая неизбежное перетяжеление некоторых агрегатов и систем при доводке вертолета. Вертолет имеет хорошие летные и технические характеристики, приемлемый уровень шума на местности, его кабина достаточно комфортабельна.

Характеристики вертолета и его успех на рынке в значительной мере определяются выбором двигателя. Анализ требований заказчиков и опыт эксплуатации вертолетов убедительно показали целесообразность использования на вертолетах класса «Актай» двигателей внутреннего сгорания. Именно такой тип вертолетов наиболее востребован в мире сегодня. Конструкторы «Актая» решили установить на него роторно-поршневой двигатель, разработанный в Тольятти на АвтоВАЗе (тольяттинцы занялись созданием РПД для летательных аппаратов в начале 90-х, в 1996 году получили сертификат разработчика авиатехники).

В 1997 году для «Актая» был заказан двигатель ВАЗ-426 (три секции мощностью по 80 л. с. каждая), апробированный на автомобилях «Лада». Его общей мощности в 240 л.с. вертолету более чем достаточно. В настоящее время секционная мощность двигателя поднята до 90 л.с., а в будущем она составит 100 л.с. На прошлом МАКСе моторостроители из Тольятти демонстрировали уже сертифицированные образцы одно-, двух- и трехсекционных авиадвигателей, в том числе и специализированный вертолетный ВАЗ-4265 для «Актая». Сейчас идет работа над переводом двигателя с автобензина на авиакеросин, что позволит вертолету в дальнейшем «вписаться» в системы снабжения и эксплуатации как гражданской, так и военной авиации. Таким образом, перспективная легкая машина Казанского вертолетного завода надежно обеспечена доведенной и сертифицированной отечественной силовой установкой с солидным резервом мощности.

Несущий винт вертолета «Актай» — оригинальной конструкции. Аэродинамическая компоновка лопастей выбрана из условия минимизации шарнирного момента. Они спроектированы по технологии, уже применяемой на лопастях старшего брата — «Ансата», имеют трапециевидную форму и изготовлены из композитов. Лонжерон лопасти изготавливают выкладкой высокомодульной ткани на эпоксифенольном связующем. Хвостовая секция лопасти — неразрезной конструкции, из текстолитовых обшивок с сотовым заполнителем (номексом). Никелевые оковки защищают носок лопасти от абразивного износа. На лопастях (впервые на вертолетах данного класса) предусмотрена противообледенительная система. Втулка несущего винта спроектирована с применением современных решений, что обеспечивает эксплуатацию по состоянию. Втулка имеет стеклопластиковую ступицу с тремя консолями, на которых при помощи тканевых и резинометаллических подшипников подвешены рукава лопасти. Кинетическая энергия махового движения лопасти в плоскости вращения поглощается эластомерными демпферами.

Двухлопастный рулевой винт вертолета имеет диаметр 1,48 м с общим горизонтальным косым шарниром. Лопасти прямоугольной формы конструктивно аналогичны лопастям несущего винта. Самосмазывающиеся тканеметаллические подшипники обеспечивают поворот лопасти в осевом шарнире. Низкие угловые скорости вращения несущего и рулевого винтов, а также установка глушителя в системе выхлопа двигателя значительно снижают уровень шума на местности и в кабине.

Автомат перекоса сконструирован по классической схеме с карданным подвесом тарелок на ползуне и имеет только одну точку смазки. Система управления вертолетом — безбустерная, жесткого типа с механизмом триммирования. В цепи управления циклическим шагом установлен гидрозамок, предотвращающий передачу переменных нагрузок с винта на ручку управления.

Цельнометаллический планер вертолета «Актай» состоит из носовой и центральной части фюзеляжа и хвостовой балки с килем и стабилизатором. В носовой части размещены кабина, органы управления вертолетом, отсек электро- и радиооборудования, а также оборудование запуска двигателя и обогрева кабины. В кабине имеются двери по правому и левому бортам, снабженные механизмом аварийного сброса. Большое остекление фонаря обеспечивает летчику хороший обзор. В грузовой отсек центральной часть фюзеляжа есть доступ из кабины экипажа через дверь по правому борту, а также через створку-трап по левому борту в задней части фюзеляжа. В центральной части фюзеляжа по левому борту расположен топливный бак. Для удобства осмотра и ухода за агрегатами и системами предусмотрены специальные лючки.

За кабиной над грузовым отсеком размещен отсек силовой установки, в котором находятся двигатель со стартером, главный редуктор с коробкой приводов, генератор, вентилятор, радиатор охлаждения двигателя и маслорадиатор. Отсек закрыт откидными капотами. В соответствии с требованиями FAR/JAR прочность элементов конструкции фюзеляжа, несущей системы и двигателя исключает их разрушение и попадание в кабину при аварийном приземлении. К задней части фюзеляжа крепится хвостовая балка с килем и стабилизатором, в ее концевой части находится хвостовой редуктор. В гаргроте балки размещен трансмиссионный вал. Вертолет оборудован цельнометаллическим полозковым шасси, состоящим из передней и задней рессор и двух полозьев. При необходимости полозковое шасси можно заменить поплавковым. В нижней части киля установлена предохранительная опора-костыль.

Топливная система состоит из бака емкостью 300 л, электронасоса, противоотливной камеры и пр. Она обеспечивает бесперебойное питание на всех режимах полета, в том числе и при исполнении фигур пилотажа. Оболочка бака — двойная: наружная — жесткая дюралюминиевая, внутренняя — резиновая. Благодаря этому на «Актае» впервые для вертолетов подобного класса выполнены сертификационные требования сохранения герметичности бака при падении вертолета с высоты 15 м. Объем топливного бака рассчитан на полет на крейсерской скорости в течение 6 часов.

На «Актае» установлены системы охлаждения, пожаротушения, отопления и вентиляции, электроснабжения (с генератором и аккумуляторной батареей), а также внешнее и внутреннее осветительное и светосигнальное оборудование. В носовой части вертолета установлена посадочная фара. Генератор обеспечивает электрообогрев кабины, а также работу противообледенительных систем винтов и другого энергоемкого спецоборудования.

«Актай» планируется оснастить комплексом приборного оборудования, позволяющим пилотировать вертолет и по правилам визуального полета, и по приборам. В его составе — приборы контроля работы силовой установки, трансмиссии и системы управления вертолетом, пилотажно-навигационные приборы, указатель скорости, барометрический высотомер, магнитный компас, а также вариометр, радиовысотомер, авиагоризонт, часы и термометр. На борту установлен аварийно-эксплуатационный регистратор полетной информации БУР-Сл. Радиоаппаратура «Актая» включает в себя радиостанцию «Юрок», работающую в метровом диапазоне, переговорное устройство и предупреждающий звуковой сигнализатор.

Конструкция вертолета дает возможность проводить техобслуживание и ремонт с минимальными трудозатратами. Это достигается за счет доступности к узлам и агрегатам и их легкосъемности. Для этих же целей на фюзеляже сделаны подножки, створка-трап и специальные люки. Конструкция предусматривает возможность замены двигателя, редукторов, агрегатов трансмиссий несущей системы в полевых условиях. Вал хвостовой трансмиссии и тяги управления рулевым винтом закрыты разделенным на секции кожухом. Осмотр и смазка шарнирных соединений возможны без их снятия с вертолета, количество точек смазки сведено до минимума.

Эксплуатировать «Актай» можно в диапазоне температур от -50 до +50 °C, при барометрическом давлении, соответствующем высотам от 300 м ниже и до 5000 м выше уровня моря, при относительной влажности от 0 до 98 % и максимальной скорости встречного ветра 15 м/с и с других направлений — 10 м/с. Взлет и посадка возможны с площадок с любым покрытием длиной 35 м и шириной 20 м.

Работы по «Актаю» продвигаются не так быстро, как хотелось бы, поскольку ведутся за счет внутренних средств КВЗ. Понятно, что есть и другие не менее актуальные программы, где также нужны деньги: производство и модернизация Ми-17, сертификация и внедрение в серийное производство вертолета «Ансат», постройка и летные испытания Ми-38. Однако достигнутые к настоящему времени результаты позволяют надеяться на скорое завершение первого этапа программы — подъема в воздух опытного аппарата. Стендовые динамические и ресурсные испытания самых ответственных агрегатов — втулки и лопастей несущего винта, а также рулевого винта «Актая» ведутся уже более полутора лет. В 2004 году КВЗ завершил постройку первого опытного экземпляра ОП-1 для всесторонних наземных испытаний и весной того же года начал сборку первого летного экземпляра ОП-2.

Нет сомнения в том, что готовящийся к летным испытаниям «Актай» имеет все шансы стать самым распространенным вертолетом крепнущей на глазах легкомоторной авиации России.

Вадим МИХЕЕВ

Р Е М О Н Т

Уральский завод Гражданской авиации (УЗГА) — один из крупнейших и старейших авиаремонтных предприятий России. С 1939 года — времени основания предприятия здесь накоплен большой опыт ремонта авиационной техники. Сегодня услугами завода пользуются не только российские, но и зарубежные авиапредприятия из более чем пятидесяти стран мира. Стабильная работа сегодня и четкая перспектива на завтра — вот принципы, на которых строится жизнь предприятия.

Основная деятельность завода связана с ремонтом двигателей ТВ2-117 и ТВ3-117 (всех их версий в том числе) и их агрегатов для вертолетов Ми-8МТ, Ми-8Т, Ми-8МТВ1, Ка-32, Ми-2. Завод производит капитальный и восстановительный ремонт редукторов ВР-8А, ВР-14, двигателей НК-8-2У (для самолета Ту-154), двигателей АИ-9В (вспомогательная силовая установка для вертолетов), ГТД-350, газогенераторов НК-16СТ для магистральных газоперекачивающих станций. В кооперации с другими ремонтными предприятиями УЗГА проводит капитальный и восстановительный ремонт вертолетов Ми-8. Завод имеет свою авиакомпанию и предоставляет вертолеты в аренду с экипажем и без.

При производстве ремонта на УЗГА применяются следующие технологические процессы: механическая обработка, различные виды сварки (аргонно-дуговая, контактная, электронно-лучевая) и напыления (газопламенное, газоплазменное, детонационное, ионно-плазменное), используются гальванические и диффузионные защитные покрытия, предотвращающие высокотемпературную коррозию и эрозию. На предприятии существуют различные способы контроля состояния деталей: неразрушающий, магнитный, рентген-контроль, ультразвуковой контроль с помощью электронного микроскопа. Завод обслуживает отремонтированные двигатели и редукторы на протяжении всего межремонтного срока, продлевает межремонтный ресурс двигателям в ходе их эксплуатации сверх гарантированного при ремонте.

Вертолет — универсальный летательный аппарат, он используется в различных погодных и природных условиях. Песок, грязь, пыль, вулканический пепел — все это пагубно влияет на газотурбинные двигатели вертолета, вызывая эрозию. Это действие усиливается при взлете и посадке, особенно на неподготовленную площадку. Эрозия вредна для компрессора двигателя: снижается КПД и устойчивость к помпажу, уменьшается срок службы, повышается расход топлива, снижаются показатели надежности двигателя.

На Урале нашли решение проблемы. Специалисты завода Гражданской авиации разработали технологию нанесения специального покрытия, которое противостоит эрозии компрессора двигателя. Покрытие повышает устойчивость лопаток компрессора к абразивному износу в 3 раза. В результате — вертолет дольше находится в эксплуатации, уменьшаются затраты на ремонт.

Еще одна сторона деятельности завода связана с самолетами. Уральский завод Гражданской авиации выпускает двухместный многоцелевой самолет «Авиатика-890У», соответствующий европейским нормам летной годности JAR-VLA для легких самолетов. Он прост в пилотировании, может взлетать и садиться на коротких грунтовых аэродромных площадках. «Авиатика» используется для обучения пилотажу, воздушного наблюдения, сельскохозяйственных работ. На этом сверхлегком самолете можно выполнять аэросъемку и топографо-геодезические работы с использованием системы видеосъемки, что позволяет изготавливать фотопланы местности и кадастровые документы для решения задач оперативного контроля территории.

В настоящее время в рамках лицензионного договора на заводе идет освоение производства самолета МАИ-223 разработки Отраслевого специального конструкторского бюро экспериментальных самолетов. Аэродинамическая компоновка самолета обеспечивает его высокую экономичность и малую вероятность неконтролируемого выхода в опасные летные режимы. Допускается эксплуатация самолета с малоподготовленных аэродромов и подбор площадок с воздуха. Высококачественная система вентиляции и обогрева позволяет эксплуатировать самолет в любое время года и любую погоду. Учитывая пожелания заказчика, самолет укомплектовывается различными вариантами оборудования.

На заводе также изготавливаются: автономная энергоустановка ЭУ-1500/3000 для выработки электрической и тепловой энергии; размещаемая на внешней подвеске вертолета установка авиационного распределения жидких веществ «Морось»; программный комплекс Prima, служащий для оптимизации управления процессом эксплуатации, мониторинга, диагностики, технического обслуживания и ремонта нефте- и газопроводов по критерию риска. Особая гордость УЗГА — прогулочные и спортивные яхты международного класса (от «яхты для всех» до судна представительского класса).

ОАО «Уральский завод Гражданской Авиации»

Россия, 620089, г. Екатеринбург, ул. Белинского, 262 «М»

Тел. +7 (343) 260-67-32, 220-23-42

E-mail: cddprad@uai.etel.ru

О Б О Р У Д О В А Н И Е