Универсальный Ка-26
Работы по проектированию многоцелевого гражданского вертолета Ка-26 начались в конце 1962 года и долгое время велись в инициативном порядке небольшой группой специалистов ОКБ Камова. К этому времени в стране накопился большой опыт применения в народном хозяйстве Ми-1, Ми-4, Ка-15 и Ка-18. Коллектив ОКБ располагал богатым материалом для анализа достоинств и недостатков этих машин, результаты которого укрепили уверенность Н.И. Камова в перспективности работы над дальнейшим расширением семейства вертолетов соосной схемы.
Гражданские варианты Ми-1, Ми-4 и Ка-15 создавались как модификации военных машин, поэтому они имели низкие экономические характеристики. Сельскохозяйственные Ка-15, хотя и обеспечивали необходимый агротехнический эффект за счет таких преимуществ соосной схемы как простота управления, хорошая маневренность в совокупности с малыми габаритами и симметрия воздушного потока от несущих винтов, обладали недостаточной грузоподъемностью, что отрицательно сказывалось на их экономических показателях. Кроме того, эти машины использовались практически лишь несколько месяцев в году, поскольку применять их для иных целей было неэффективно.
В ходе доводки Ка-15, значительная часть которых осуществлялась после прекращения их серийного выпуска, у ОКБ Камова установились тесные контакты не только с летным и техническим составами вертолетных подразделений, но и с руководителями эксплуатирующих эти вертолеты хозяйств. Это позволило конструкторам глубже понять особенности использования винтокрылых машин и более четко сформулировать требования к ним.
Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации провел исследования, которые показали, что вертолет для народного хозяйства в сельскохозяйственном варианте должен поднимать до 600-700 кг ядохимикатов и допускать применение в других вариантах. Дальность полета вертолета в транспортном варианте с полной коммерческой нагрузкой должна составлять не менее 400 км. Эти положения и легли в основу тактико-технических требований МГА, выданных на разработку машины.
При проектировании Ка-26 использовались материалы проекта с аналогичным обозначением, выполненного сотрудниками ОКБ в начале 1950 годов под руководством заместителя главного конструктора В.В. Никитина. Проект имел наружное размещение двух поршневых двигателей АИ-14В носками один к другому. Однако из-за недостаточной мощности АИ-14В (255 л.с.) при высокой массе не гарантировалось получение удовлетворительных летных характеристик, и проект отклонили.
К началу 1960-х в ОКБ И.М. Веденеева разработали вертолетный мотор АИ-14ВР мощностью 325 л.с. Испытанный на Ка-15, этот мотор позволил резко улучшить летные данные машины. Однако различные факторы помешали внедрению АИ-14ВР на Ка-15 и Ка-18, но представилась возможность использовать его на Ка-26, так как он обладал рядом преимуществ перед равным по мощности газотурбинным двигателем ГТД-350.
В январе 1964 года вышло постановление Совмина о создании многоцелевого Ка-26 в сельскохозяйственном (грузоподъемность 600-700 кг ядохимикатов) и транспортном (на 6 пассажиров при дальности 400 км) вариантах. После этого работы по многоцелевому вертолету развернулись широким фронтом и успешно завершились в короткие сроки.
В конце мая 1965 года Ка-26 впервые оторвался от земли, а 18 августа совершил первый полет по кругу. Летные испытания и доводка проводились одновременно на трех машинах, что повысило качество испытаний и значительно сократило их сроки. В 1967 году успешно закончился второй этап государственных испытаний, и Ка-26 запустили в серийное производство. С 1967 по 1972 годы создали корабельный, санитарный и геологоразведочный варианты машины, для патрулирования лесов и автотрасс (для ГАИ), а также вертолет-кран.
При постройке многоцелевой машины с высокой рентабельностью помимо выполнения общих требований, таких как низкая цена, большой ресурс, простота эксплуатации и т.д., обусловливающих стоимость летного часа, требовалось обеспечить наибольшую весовую отдачу в каждом из его вариантов. Решая эту задачу, конструктор неизбежно сталкивается с противоречием, которое состоит в том, что при приспособлении вертолета с обычной компоновкой под другой вариант применения на борту его неизбежно будут находиться какие-то "лишние" элементы конструкции и оборудования, но утяжеляющие его, что снижает весовую отдачу.
Поэтому для Ка-26 решили применить схему "летающее шасси", при ней вертолет состоит из "носителя" неизменной конфигурации во всех вариантах и комплекта легкосъемного навесного оборудования, включающего в себя грузопассажирскую кабину, грузовую платформу, комплект сельскохозяйственного оборудования и приспособления для перевозки грузов на внешней подвеске. Это позволяет трансформировать вертолет из одного варианта в другой за 1,5-2 часа бригадой из трех человек. Таким образом, благодаря оригинальной компоновке удалось создать многоцелевую машину с высокой весовой отдачей в каждом из ее вариантов.
В частности, в сельскохозяйственном версии по грузоподъемности на единицу мощности Ка-26 намного превосходил ранее выпущенные Ми-1 и Ка-15. Естественно, что такая компоновка ухудшила внешнюю аэродинамику вертолета и отрицательно повлияла на его скорость, однако для машины подобного типа она не является определяющим параметром, а летно-технические характеристики Ка-26 в транспортном варианте за счет малых удельных расходов поршневых двигателей получились вполне удовлетворительными. Несмотря на отсутствие фюзеляжа, силовая схема машины спроектирована таким образом, что основные нагрузки от несущего винта, шасси, оперения и навесного оборудования замыкаются по коротким путям на достаточно легком и жестком центральном силовом отсеке.
"Земной резонанс", так же, как флаттер и опасное сближение лопастей, относятся к "детским болезням" соосных вертолетов. Задача осложнялась тем, что большая высота стоек шасси, обусловленная компоновкой машины, практически не позволяла добиться их достаточной жесткости, как это требовалось. Для обеспечения потребного запаса по "земному резонансу" нашли оригинальное решение, в соответствии с которым жесткость основных стоек следовало не увеличивать, а резко уменьшать за счет введения дополнительной степени свободы в поперечном направлении. В качестве звена, определяющего поперечную жесткость стойки, применили специальный демпфер боковых перемещений с резиновыми амортизаторами, жесткость которых можно было менять при доводках.
Последующие испытания подтвердили правильность такого подхода. В результате Ка-26 приобрел достаточный запас по "земному резонансу", что позволило позднее даже снять соответствующие демпферы с втулки нижнего винта. За период эксплуатации машин ни одного случая возникновения "земного резонанса" не было отмечено. Следует отметить, что такая схема шасси, отличаясь неоспоримыми достоинствами, принесла в вертолет и существенный недостаток, а именно: дополнительная степень свободы основных стоек увеличивает крен машины при приземлениях на наклонную поверхность, что ограничивает возможности машины при эксплуатации на кораблях из-за качки.
Вопросы сближения лопастей тщательно и подробно изучили в ОКБ при доводке Ка-15 и Ка-25. Работы РА. Михеева (ЛИИ) и Л.А. Поташника позволили достаточно правильно определить параметры управления несущими винтами. К началу летных испытаний в целях обеспечения необходимой дистанции между законцовками лопастей верхнего и нижнего винтов изготовили экспериментальные детали колонки, позволяющие при необходимости изменять характеристики регулятора взмаха и величину угла опережения в системе управления несущим винтом.
По результатам первых полетов у земли была осуществлена требуемая регулировка, на основании которой изготовили соответствующие детали в окончательном исполнении. В ходе испытаний также была несколько уменьшена эффективность путевого управления, что дополнительно увеличило резерв по "сближению лопастей".
В период эксплуатации вертолетов выявилась необходимость установки центробежных ограничителей свеса лопастей на втулке верхнего винта для увеличения дистанции между законцовками лопастей при раскручивании и остановке несущих винтов, что и было выполнено. Последующие летные испытания с замером расстояния между законцовками лопастей в полете показали достаточность запаса по их сближению на всех режимах эксплуатации. Несмотря на это, при массовой эксплуатации Ка-26 имело место несколько эпизодов соударения лопастей на низких оборотах при раскручивании и остановке несущих винтов.
Для исключения подобного явления провели специальные испытания, которые показали, что даже незначительное отклонение автомата перекоса от положения, перпендикулярного валу несущих винтов, вызывает при умеренном ветре резкое увеличение махового движения лопастей на малых оборотах, вследствие чего при неблагоприятном сочетании некоторых факторов может произойти их соударение.
Результаты испытаний позволили внести в техническую документацию соответствующие рекомендации летчику, после чего случаи соударения лопастей не повторялись. Результаты работ, проведенных на Ка-26 для обеспечения потребного запаса по сближению лопастей, подтверждают, что задача создания соосного вертолета, на котором полностью исключается перекрещивание лопастей несущих винтов на всех режимах эксплуатации, была окончательно решена.
Ка-26 по своим основным параметрам находился посередине между ранее освоенными и хорошо изученными Ка-15 и Ка-25. Создатели Ка-26 имели возможность не только реализовать опыт, полученный при проектировании и доводке этих машин, но и осуществить ряд оригинальных конструкторских решений, позволивших получить дополнительные качества на новом вертолете.
Ка-26 имеет выдающиеся показатели по критерию «эффективность-стоимость». Он значительно превосходит Ми-2 в части проведения авиационно-химических работ и перевозки крупногабаритных грузов на внешней подвеске. Камовский вертолет при меньшей мощности двигателей и меньшем собственном весе перевозит равный с Ми-2 груз в грузовой кабине и больший на 200 кг — с использованием внешней подвески. Ка-26 обладает в два раза большей дальностью с полной заправкой внутренних баков, чем Ми-2.
В особенности заманчивым для эксплуататоров новый вертолет Камова стал благодаря лопастям несущего винта (НВ) выполненным из стеклопластика. Они обладали ресурсом более 5000 летных часов, это в 10 раз превосходило ресурс лопастей Ми-2 из металла. Конструкция и технология изготовления этих лопастей были запатентованы в пяти ведущих вертолетостроительных странах. Указанное обстоятельство и патентная чистота вертолета соосной конструкции позволили Ка-26, единственному советскому винтокрылому аппарату, получить сертификат по американским нормам летной годности. В ходе оформления сертификации проводились летные и специальные испытания машины, вносились изменения в конструкцию. В результате получили еще и сертификаты типа в ПНР, Швеции и ФРГ. Ка-26 долгие годы с успехом демонстрировался на многих международных выставках и совершал полеты по ряду стран Европы, Ближнего Востока и Америки.
До 70-х годов прошлого века выпустили несколько разных модификаций вертолета: корабельный, лесопатрульный, санитарный, геологоразведочный, летающий кран, патрульный для ГАИ и другие. За годы серийного производства было построено более 860 Ка-26. Этот вертолет эксплуатировался в 17 зарубежных странах. Ка-26, как правило, использовался в гражданских целях, однако он был принят и на вооружение в ВВС Румынии и Венгрии, а также полиции ГДР и ФРГ. На вертолёте было установлено 5 мировых авиационных рекордов, в том числе: рекорд высоты для геликоптеров взлётным весом до 3000 кг — 5330 м, и рекорд скороподъёмности — подъем на высоту 3000 м за 8 минут и 51,2 сек.
Анализ результатов эксплуатации Ка-26 в нашей стране и за рубежом показывает, что машина удачно вписалась в ряд имеющихся в эксплуатации вертолетов, возможности ее применения далеко не исчерпаны, и она может оказаться весьма долговечной при условии ее совершенствования в процессе создания новых модификаций. Дальнейшим же развитием конструкции стал вертолёт Ка-126, оснащенный газотурбинным двигателем, и вертолёт Ка-226 с силовой установкой из двух ГТД.
Источники:
Лебедь В. Вертолеты стран мира. М.: АО «Редакция журнала «Бумеранг», «Апрель», 1994. С.114-115.
Бабин Е. В кабине «стрекозы» // Авиация и время. 2014. №4. С. 32-33.
Григорий Кузнецов Г. Камовские летающие шасси // Крылья Родины. 2000. №5. С. 8-10.
Купфер М. Для народного хозяйства // Крылья Родины. 2002. №11. С. 3-5.
Петров Б. Вертолет-универсал // Моделист-конструктор. 1966. №7. С. 25-27.
Информация