Вертолёт, 2009 №02

Ка-22: причины гибели

Винтокрыл Ка-22

Автор статьи В.В. Громов — один из плеяды советских летчиков-испытателей, на чью долю выпала большая честь и ответственность участвовать в создании отечественной авиатехники. За свою летную биографию Громов освоил около 75 типов самолетов и вертолетов, выполнил свыше 13000 испытательных полетов с общим налетом около 7000 часов. Более 20 лет он проработал летчиком-испытателем на фирме «Камов». На его счету испытания многих вертолетов марки «Ка», в том числе уникального летательного аппарата — винтокрыла Ка-22. В самом начале испытаний шеф-пилот Д.К. Ефремов включил его в состав экипажа вторым пилотом, впоследствии В.В. Громов летал на Ка-22 и его модификациях Ка-22М и Ка-22В в качестве командира экипажа. Владислав Владимирович считает, что винтокрыл мог бы прожить долгую летную жизнь, поэтому и сегодня пытается разобраться в причинах тяжелых происшествий с Ка-22, сыгравших роковую роль в судьбе этого летательного аппарата. Тем более, что причину этих происшествий в свое время так и не удалось установить однозначно.

Сначала немного о конструкции Ка-22. Это был новый для отечественной авиации тип летательного аппарата, сочетающий в себе достоинства вертолета, способною выполнять вертикальные взлет и посадку, и самолета, имеющего большие, по сравнению с вертолетом, грузоподъемность, дальность и скорость полета. Главное внимание коллектива создателей винтокрыла было сосредоточено на конструировании скоростных несущих винтов, определявших возможность достижения комбинированным летательным аппаратом скорости 400–450 км/ч. На больших скоростях полета крыло аппарата должно было максимально разгрузить несущие винты, обеспечив малые коэффициенты сопротивления. Это позволяло иметь окружную скорость концов лопастей, равную скорости звука, а несущему винту работать на режиме, близком к режиму авторотации.

Несущая система винтокрыла состоит из крыла и двух несущих винтов на его концах. Несущие винты, создавая необходимую тягу, обеспечивают взлет и посадку по-вертолетному, а также полет на малых скоростях. Большие по площади закрылки на режимах висения и полета на малых скоростях отклоняются вниз на 90°, уменьшая потери тяги от обдувки крыла винтами. По мере увеличения скорости подъемная сила крыла возрастает, разгружая несущие винты. На больших скоростях результирующая подъемная сила на 80–90 % создается крылом, пропульсивная сила несущих винтов имеет минимальное значение, а продольная сила практически полностью формируется тянущими винтами с изменяемым шагом. Это позволяет достичь на винтокрыле существенно больших, чем на вертолете, скоростей полета. Разгрузка несущих винтов на больших скоростях положительно сказывается на ресурсе агрегатов, узлов и систем, подвергающихся воздействию динамических нагрузок.

Для управления и балансировки винтокрыл располагал как вертолетными, так и самолетными органами управления. Продольное управление осуществлялось путем циклического изменения углов установки лопастей несущих винтов и отклонения самолетного руля высоты, поперечное — путем дифференциального изменения общего шага винтов и отклонения элеронов, а путевое — дифференциальным изменением циклического шага левого и правого несущих винтов и отклонением руля направления.

На винтокрыле имелась система управления общим шагом несущих винтов, система управления режимами работы двигателей и автоматическая гидравлическая система управления шагом тянущих винтов, которая обеспечивала «переливание» мощности двигателей с несущих винтов на тянущие по мере увеличения скорости полета. Управление винтокрылом с рабочих мест пилотов осуществлялось с помощью рычагов управления: штурвала, педалей, рычага общего шага и сектора газа. Такая сложная система управления с большим количеством нелинейных элементов и обратный связей требовала основательной дополетной подготовки на тренажере, после чего пилотирование винтокрыла на режиме висения не представляло особой сложности. На этапе летных испытаний при освоении поступательною движения машины на стандартные управляющие действия пилота винтокрыл отвечал непредсказуемой реакцией. После тщательною анализа результатов испытаний на винтокрыле и тренажере система управления была подвергнута существенной переделке. Ввели механизмы отключения самолетных и вертолетных органов управления на определенных режимах полета. Элероны жестко зафиксировали и исключили из системы поперечною управления. Было принято решение об установке на Ка-22 дифференциального автопилота, завершившею формирование системы управления аппаратом.

Чуть подробнее хочу остановиться на тянущих винтах Ка-22. Они могли работать в довольно широком диапазоне углов установки лопастей — от достаточно больших до углов реверса, и не имели промежуточною упора, который был установлен после ряда катастроф на самолетах Ил-18 и Ан-10. Прошу обратить на этот факт особое внимание.

Экипаж Д.К. Ефремова (третий слева) перед вылетом

А теперь перейду к первой катастрофе Ка-22, произошедшей 27 августа 1962 года при заходе винтокрыла на посадку в туркменской городе Джусала. Диспетчер уже дал винтокрылу, который пилотировал экипаж под управлением летчиков-испытателей К. Ефремова и 0. Яркина, добро на посадку по-самолетному, когда Ка-22 вдруг совершил плоский разворот вправо с креном и упал в районе ближнего привода, не долетев немного до взлетно-посадочной полосы. Экипаж погиб. Точные причины произошедшею установлены не были.

Вторая катастрофа произошла 16 июля 1964 года на аэродроме в Люберцах и также при заходе на посадку. Машиной управляли летчики-испытатели С. Бровцев и Ю. Гарнаев. На высоте 1200 м на режиме крейсерской скорости экипаж должен был быстро убрать обороты двигателей — поставить «сектор газа» в положение «минимальный газ», а затем также быстро увеличить обороты двигателей — переместить «сектор газа» в положение «максимальный газ» (сам я во время испытаний выполняя эту процедуру за 6 секунд). Однако это видимо не было сделано или сделано не так, как нужно. Винтокрыл (по свидетельствам очевидцев) внезапно вошел в плоский разворот вправо, раздался сильный рев двигателей, Ка-22 стал заваливаться в левый крен с опусканием носа — с углом тангажа около 30°. Затем винтокрыл развернулся на 90° и стал выходить из крена и поднимать нос. При подходе к горизонту (около 10 градусов) у него отсоединилась правая мотогондола с правым несущим винтом. После отделения мотогондолы экипаж покинул винтокрыл: из пилотской кабины выпрыгнули Ю. Гарнаев, С. Бровцев, А. Бахров и В. Дордан, из грузовой — инженер-экспериментатор Олег Рогов (падая, мотогондола прорубила его парашют). В живых остались Гарнаев, Бахров и Дордан.

Комиссия по расследованию катастрофы практически ничего конкретною не нашла. Ее не насторожило и поведение представителя завода — изготовителя тянущих винтов (я же на это сразу обратил внимание). Тот потребовал открыть сливные пробки на коках тянущих винтов и сам пытался определить, где находятся поршни управления шагом тянущею винта. Дело в том, что тянущие винты Ка-22 на большой шаг (на передний упор) выводились под действием давления масла, а на малый шаг (задний упор, при этом развивалась тяга реверса) их убирали центробежные грузики, причем скорость перемещения с переднею упора на задний осуществлялась со скоростью 16 град./с.

Что же привело к плоскому развороту винтокрыла? Чтобы развернуть винтокрыл на крейсерской скорости, необходимо приложить момент силы около 4400 т/м. Создать такой момент системой управления НЕВОЗМОЖНО. Такой момент можно получить, если на крейсерской скорости ввести один из тянущих винтов в режим реверса. Далее винтокрыл начинает двигаться крылом вперед, которое и создает кренящий момент. Летчики убрали крен и начали выводить винтокрыл из пикирования. Близость земли заставила их действовать продольным управлением достаточно энергично. Вот эта энергичность управления и привела к разрушению винтокрыла.

…Эксплуатационная перегрузка для винтокрыла была установлена в n=1,5g. Во время испытаний мы выполняли ряд «дач» продольным управлением, чтобы определить, как винтокрыл выходит на перегрузку и сможет ли выйти на перегрузку, превышающую эксплуатационную. Во время выполнения «дач» я очень легко превысил предел, установленный генеральным конструктором. Я об этом писал в полетном листе, но реакции со стороны конструкторов не последовало.

Теперь вернемся к катастрофе в Люберцах. Много раз за свою испытательную практику я летал с Юрием Гарнаевым и обращал внимание на его энергичные и размашистые движения органами управления — это был его стиль при выполнении любого полета. По всей вероятности, близость земли и достаточно большой тангаж на пикирование заставили летчиков-испытателей весьма энергично выводить винтокрыл из пикирования, что, возможно, и привело к превышению разрушающей перегрузки (а она была не более n=3g).

На мой взгляд, причины гибели винтокрылов кроются в самопроизвольном переходе одного из тянущих винтов на режим реверса и выходе на разрушающую перегрузку. Немаловажным был и фактор неизведанности, сопровождающий первые полеты всякого летательною аппарата. Новое, как известно, часто дается кровью. Когда проектировался винтокрыл, никто не знал, по каким нормам прочности его надо строить: даже пассажирские самолеты только в начале 50-х годов стали проектировать на разрушающую перегрузку n=6g.

Ка-22 был прекрасной машиной. Хорошо помню свои ощущения во время испытательных полетов винтокрыла. Я взлетал со стоянки, на режиме висения давал «газы», плавно перемещался на взлетнопосадочной полосе. Выполняя посадку в перегрузочном варианте, когда винтокрыл не мог висеть из-за нехватки тяги, на высоте 100 м я полностью дросселировал двигатели и включал реверс несущих винтов, плавно гасил скорость (при этом тангаж доходил до 30°), а перед самой землей брал штурвал «на себя», и винтокрыл садился практически без пробега.

Владислав ГРОМОВ