Энциклопедия техники - ка

Соосная схема вертолёта всегда привлекала внимание рациональным использованием мощности двигателя (из-за отсутствия её потерь для компенсации реактивного крутящего момента НВ), хорошими манёвренными свойствами и малыми габаритными размерами. В начале 40-х гг. эта схема была наиболее распространённой среди экспериментальных конструкций вертолётов, однако отсутствие в те годы разработанной теории аэромеханики соосного винта и встретившиеся проблемы при его создании и доводке заставили многих конструкторов отказаться от неё.

Развитие ОКБ началось с создания одноместного корабельного вертолёта Ка-10 (1949) для связи и наблюдения, положившего начало производству вертолётов соосной схемы. По компоновочной схеме Ка-10 практически не отличался от своего предшественника — одноместного экспериментального вертолёта Ка-8 (первый полёт в 1947), над которым Камов с небольшой группой энтузиастов работал в Центральном аэрогидродинамическом институте с 1945. На новом вертолёте вместо мотоциклетного двигателя М-76, форсированного до мощности 28—31 кВт, был установлен специально спроектированный авиационный четырёхцилиндровый поршневой двигатель АИ-4В. Пилотажные особенности вертолётов соосной схемы оказались очень хорошими для взлёта и посадки на качающиеся палубы ограниченных размеров. Работы по созданию и лётно-морским испытаниям вертолёта Ка-10 и его модификации Ка-10М, в процессе которых впервые в СССР били выполнены взлёты и посадки с палубы корабля (1950), стали и началом создания корабельных вертолётов. Ограниченные возможности небольшого одноместного вертолёта безфюзеляжной конструкции (мог перевозить только лётчика) помешали Ка-10 стать первым серийным вертолётом ОКБ. Им стал новый двухместный корабельный вертолёт Ка-15 с поршневым двигателем АИ-14В. Основные принципы создания соосных НВ и управления ими остались такими же, как на Ка-10М, но диаметр НВ был увеличен до 9,96 м. Вертолёт предназначался для выполнения ряда задач в интересах кораблей Военно-морского флота. На его базе разработаны учебный вариант УКа-15 и модификации для народного хозяйства Ка-15М и Ка-18. На Ка-15 установлено 2 мировых рекорда.

Создание в СССР океанского флота потребовало дальнейшего развития корабельных вертолётов, способных решать задачи противолодочной обороны, разведки и целеуказания, траления мин, спасательных работ и др. Эти задачи требовали от ОКБ создания вертолёта, значительно превосходящего своего предшественника по массе, скорости и другим показателям. Новый корабельный вертолёт Ка-25 был показан в 1961. Высокие качества вертолёта были продемонстрированы в 1974 при разминировании Суэцкого канала. При создании нового поколения корабельных вертолётов успешно были решены такие технические проблемы, как создание системы автоматической стабилизации вертолёта и частоты вращения НВ в полёте, защита от «земного резонанса», посадка на качающуюся палубу. Одновременно была отработана система автоматизированного складывания лопастей НВ для уменьшения габаритов вертолёта при хранении, создано несколько специальных комплексов целевого оборудования с радиолокационными станциями для выполнения разнообразных задач, решена проблема совместимости — взаимной приспособленности вертолёта и корабля-носителя. Специфические условия базирования и применения корабельных вертолётов оказали влияние не только на выбор конструктивных решений, но и на систему обслуживания вертолёта, подготовки его к полёту. Наличие на борту Ка-25 радиолокационных станций, комплексов разнообразного радиоэлектронного оборудования позволили в конце 1978 успешно выполнить впервые в истории освоения Арктики операцию по проводке атомного ледокола «Сибирь» с караваном судов в условиях полярной ночи.

В начале 70-х гг. был создан многоцелевой корабельный вертолёт Ка-27 для замены Ка-25. Вертолёт выполнен по соосной схеме с двумя газотурбинными двигателями, имеет четырёхстоечное шасси, двухкилевое оперение, оборудован системой складывания лопастей и аварийными надувными баллонетами. При большей (примерно в 1,5 раза) взлётной массе по сравнению с Ка-25 он имеет те же габариты и, следовательно, занимает то же «жизненное пространство» на корабле-носителе. Высокая энерговооружённость обеспечивает применение вертолёта в широком диапазоне повышенных температур наружного воздуха в условиях высокой влажности, то есть эффективное решение задач во всех акваториях Мирового океана. Ка-27 оснащён радиолокационной станций, ЭВМ и современными комплексами пилотажно-навигационного, радиосвязного и специального оборудования. Обеспечен высокий уровень автоматизации полётов, что позволяет эффективно выполнять боевые задачи днём и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, на больших удалениях от корабля базирования, Несмотря на значительную взлётную массу Ка-27 не утратил основного качества, присущего вертолётам соосной схемы, — высокой манёвренности и простоты управления. Ка-27 послужил базой для создания несколько модификаций, которые находятся на вооружении ВМФ или разрабатываются: вертолёта Ка-28, являющегося дальнейшим развитием Ка-27; Ка-27ПС — для поисково-спасательных работ (оснащён поисковой радиолокационной станцией и другим оборудованием поиска и спасания терпящих бедствие на воде); транспортно-боевой Ка-29 (оснащён оборудованием и вооружением для борьбы с танками). В 80-х гг. создан боевой высокоманёвренный Ка-50 для поддержки сухопутных войск.

Второе направление в деятельности ОКБ — создание вертолётов для народного хозяйства. Первые в ОКБ вертолёты для этих целей (Ka-15М и Ка-18) были созданы на базе корабельного вертолёта Ка-15 с той же несущей системой и силовой установкой. Ка-15М отличался от Ка-15 набором сменных подвесных кассет (для перевозки почты, мелких грузов) и специальных гондол для больных, укомплектовывался оборудованием для сельскохозяйственных работ (подвесные бункеры для химикатов и агрегаты для их разбрызгивания или распыления). На Ка-18 по сравнению с Ка-15 была удлинена и расширена кабина, вмещающая лётчика и трех пассажиров или больного на носилках. В 1958 на Всемирной выставке в Брюсселе за оригинальность конструктивного решения вертолёт Ка-18 был отмечен золотой медалью. Вертолеты Ка-15М, Ка-18 нашли широкое применение на авиационно-химических работах. Однако малая грузоподъёмность и низкая весовая отдача этих вертолётов отрицательно сказывались на их экономических показателях и рентабельности применения в связи с возросшим объёмом авиационно-химических работ в начале 60-х гг. Поэтому перед ОКБ была поставлена задача создания высокоэффективного специализированного вертолета для сельского хозяйства. С учётом сезонности сельскохозяйственных работ конструкция вертолёта должна была обеспечивать возможность переоборудования его для выполнения других работ.

Ка-26 — многоцелевой вертолёт с двумя поршневыми двигателями М-14В26, трехлопастными соосными НВ, двухкилевым оперением и четырёхопорным неубирающимся шасси. Созданию различных по назначению вариантов способствовало применение на Ка-26 необычного конструктивно-компоновочного решения фюзеляжа в виде «летающего шасси». Такая схема и комплекты различного быстросъёмного навесного оборудовали (пассажирская кабина, грузовая платформа, аппаратура для опрыскивания и внесения минеральных удобрений и др.) позволяют в течение 1,5—2 ч бригаде из 3 человек переоборудовать вертолёт из одного варианта в другой. К конструктивным особенностям вертолета (кроме схемы «летающего шасси» и двухдвигательной силовой установки с размещением поршневых двигателей в гондолах по бокам фюзеляжа следует отнести широкое применение стеклопластика из которого изготовлены не только различные обтекатели, капоты, пол кабины, бункер для химикатов, но и такие важнейшие элементы конструкции, как лопасти НВ. По сравнению с широко распространенными цельнометаллическими лопастями с прессованным лонжероном такие лопасти имеют значительно больший ресурс. Стеклопластиковые лопасти, конструкция и технология изготовления которых были разработаны ОКБ и запатентованы в пяти странах (США, ФРГ, Великобритания, Франция и Италия), позволили существенно поднять коэффициент полезного действия НВ и обеспечить стабильность его аэродинамических характеристик в различных климатических условиях. Конструкция и технология изготовления лопасти вертолёта Ка-26 стали типовыми в ОКБ для вертолётов различных весовых категорий и назначения. При проектировании Ка-26 была решена проблема создания простого и лёгкого в управлении и пилотировании вертолёта, обладающего высокой экономичностью. Эти качества обеспечили широкое применение Ка-26 в СССР и за рубежом, особенно в варианте для сельского хозяйства. Высокие пилотажные и манёвренные качества и отличный обзор из кабины оказались весьма важными для новой сельскохозяйственной специализации вертолёта. Ка-26 отличают необходимый комфорт и низкий уровень вибраций в кабине пилота. При проведении работ с токсичными химикатами на вертолёте устанавливаются сепаратор-нагнетатель с химическим фильтром, обеспечивающим подачу очищенного воздуха в кабину экипажа, и системы для создания избыточного давления, предотвращающего попадание химикатов в кабину, и для охлаждения воздуха. Ка-26 — первый отечественный вертолёт, получивший сертификат по американским нормам лётной годности (FAR-29) в качестве вертолёта категории «». Ка-26 эксплуатируются в Японии, ФРГ и многих других странах. Вертолёт имеет около 8 комплектов сменного оборудования, позволяющего использовать его во многих вариантах применения. На Ка-26 установлено 5 мировых рекордов.

Ка-25К — транспортный вертолёт с двумя двигателями ГТД-Зф, трёхлопастными соосными винтами и четырёхопорным шасси. Отличительные конструктивные особенности — силовая установка (включающая трансмиссию, втулки НВ с системой управления, двигатели с обеспечивающими системами), выполненная в виде единого легкосъёмного агрегата, и съёмная кабина оператора, устанавливаемая в носовой части фюзеляжа. Оператор управляет вертолётом при проведении монтажно-крановых работ. Такой принцип разделения функций экипажа по управлению вертолётом значительно сокращает время, повышает точность и безопасность выполнения монтажных работ. Для стабилизации груза на внешней подвеске в ОКБ разработана специальная система, состоящая из четырёхстепенного автопилота дифференциальной схемы (с датчиками положения троса), которая обеспечивает устойчивое и определенное положение груза относительно вертолёта, исключает его раскачивание на всех режимах полёта и облегчает лётчику управление вертолётом. На Ка-25К был выполнен перелёт Москва — Париж — Москва (1967). Ка-25К, базируясь на атомном ледоколе «Сибирь», в 1979—1990 принимал участие в обеспечении навигации судов. Вертолёт рассчитан на перевозку 2 т груза на внешней подвеске.

Ка-32 выполнен по традиционной для ОКБ схеме с трёхлопастными соосными винтами, компактным фюзеляжем, хвостовым оперением с двумя килевыми шайбами и четырехопорным шасси. Силовая установка состоит из двух газотурбинных двигателей ТВ3-117, размещённых на фюзеляже впереди редуктора НВ. При создании вертолёта широко использованы полимерные композитные материалы, в частности прямоугольные в плане лопасти целиком выполнены из них. Ка-32, способный поднять на внешней подвеске груз 5 т, предназначен для перевозки грузов, монтажа опор, вывозки древесины, проводки караванов судов по Северному морскому пути. На Ка-32 установлено 8 мировых рекордов.

Ка-126 — многоцелевой вертолёт, представляющий собой модернизацию вертолёта Ка-26, на котором два поршневых двигателя заменены одним газотурбинным TBO100. Двигатель установлен на фюзеляже позади оси НВ. Замена двигателей при сохранении конструктивно-компоновочной схемы вертолёта как «летающего шасси» позволила увеличить массу полезной нагрузки благодаря снижению массы силовой установки, увеличить максимальную скорость полёта в результате уменьшения вредного сопротивления силовой установки и повысить комфортность в кабине путём снижения уровня вибраций и шума. По вариантам применения и конструктивно-технологическому решению основных агрегатов с широким применением стеклопластика вертолёт аналогичен своему предшественнику.

С целью исследования научных, проектировочных и конструктивных проблем повышения скорости полёта винтокрылых летательных аппаратов в 50-х гг. ОКБ, продолжая работы по развитию вертолётов соосной схемы, обратилось к созданию аппарата нового типа — винтокрыла. Ка-22 — экспериментальный транспортный винтокрыл с двумя газотурбинными двигателями (первоначально ТВ-2-ВК, а затем Д-25ВК), двумя четырёхлопастными тянущими воздушными винтами диаметр 5,7 м, двумя НВ диаметром 22 м, высокорасположенным крылом и трёхопорным неубирающимся шасси с носовым колесом. Гондолы с двигателями располагались под крылом на его концах. Над крылом в гондолах были установлены редукторы для привода НВ. Таким образом, винтокрыл Ка-22 представлял собой комбинацию вертолёта с поперечным расположением НВ и самолёта. НВ используются для создания подъёмной силы и управления винтокрылом на висении и малых скоростях, а крыло и самолётное оперение служат для тех же целей на больших скоростях. При полёте с высокой скоростью на тянущие винты, предназначенные для создания горизонтальной тяги, передаётся вся мощность двигателей. В процессе испытаний на Ка-22 был получен обширный экспериментальный материал по аэродинамике и прочности лопастей, по устойчивости и управляемости аппарата, по работе турбовинтовых двигателей и системы его регулирования на винтокрыле (в сочетании с несущим и тянущим винтами) и другим проблемам. В 1961 Ка-22 принял участие в воздушном параде в Тушине; в том же году на нём были установлены 8 мировых рекордов в классе комбинированных летательных аппаратов.

Наряду с разработкой винтокрылых летательных аппаратов предприятие занималось проектированием и постройкой аэросаней; их основные данные смотри в таблице 2.

Аэросани «Север-2» были спроектированы с использованием кузова и шасси автомобиля ГАЗ-20 «Победа» и толкающего трёхлопастного винта реверсивного типа (диаметр 3,5 м). Выпускались серийно в 1959—1963 и эксплуатировались Министерством связи СССР. Опыт их эксплуатации показал недостаточные вместимость и прочность стального автомобильного кузова в специфических условиях снежного бездорожья. Аэросани Ка-30 спроектированы с теми же силовой установкой и толкающим винтом. Цельнометаллический несущий кузов, выполненный по авиационной технологии, обеспечивал необходимую прочность при малой массе. Это позволило повысить его вместимость до 10 человек. С целью уменьшения трения были разработаны лыжи с полиэтиленовым покрытием подошв. Хорошие ходовые и эксплуатационные качества Ка-30, удобство размещения водителя, грузов и пассажиров обеспечили их широкое применение в снежных бездорожных районах страны (на Дальнем Востоке, в Якутии и другие). На базе Ка-30 разработаны вариант на поплавках для летней эксплуатации на реках и санитарный вариант Ка-30С.

Табл. 1 — Вертолеты Ухтомского вертолётного завода имени Н. И. Камова

Табл. 2 — Аэросани Ухтомского вертолётного завода Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия

Главный редактор Г.П. Свищев

1994