Экспериментальный геликоптер Яковлева, описание и особенности

Яковлев ЭГ представляет собой экспериментальный геликоптер производства ОКБ Яковлева. Данный экспериментальный вариант имел соосную схему лопастей. Разработчиками данного летательного аппарата были работники ОКБ Камова. Летные испытания геликоптера были проведены с 1947 по 1948 год.

Рассмотрим более подробно экспериментальный геликоптер Яковлева, его историю создания, особенности конструкции, летно-технические характеристики и боевое применение.

История создания и применения

После окончания Великой Отечественной войны авиаконструкторы получили, наконец, возможность уделять больше внимания вертолетной тематике. Появились первые скромные успехи в отечественном вертолетостроении, в воздушном параде 1946 г. принял участие геликоптер «Омега-11» И.П. Братухина. Однако полностью доведенной и пригодной для широкого и массового использования машины все не было. Объяснялось это целым рядом причин — как объективных, так и субъективных. К числу первых можно отнести многочисленные дефекты, присущие серийным вертолетам Г-3 и Г-4, созданным под руководством Братухина. То обстоятельство, что в ОКБ-3 разрабатывалось одновременно несколько проектов геликоптеров, не позволяло, очевидно, довести хотя бы один из них до нужной кондиции. Субъективной причиной была излишняя робость заказчиков, обусловленная бытовавшим тогда недоверием к винтокрылым летательным аппаратам.

К тому же у Министерства авиационной промышленности еще не было четко сформулированной концепции нового класса машин. В результате технические требования к вертолетам чрезмерно перегружались пунктами о вооружении и спецоборудовании. При этом не учитывались реальные возможности и общий технологический уровень современного отечественного авиастроения. Итогом такой несогласованности стало отсутствие в 40-х годах в Советском Союзе серийного вертолета, пригодного к эксплуатации. Существующее положение необходимо было коренным образом менять, и в конце 1947 г. на высоком правительственном уровне постановили вместо большого количества заданий по вертолетам различного назначения заказать проектировщикам разработку двух- или трехместного вертолета связи и предъявить к нему достаточно простые и выполнимые требования.

За дело взялись сразу три ОКБ: И.П. Братухина, А.С. Яковлева и М.Л. Миля. У Братухина и Миля накопился солидный (по меркам тех лет) конструкторский и производственный опыт. А как же Яковлев собирался решать столь непростую задачу? До 1945-го руководимое им конструкторское бюро, загруженное работами по созданию фронтовых, а затем реактивных истребителей, винтокрылыми машинами не занималось. Вертолет соосной схемы «ЭГ» — изделие «Ш» — явился их первым, чисто экспериментальным проектом. О нем и пойдет дальше речь.

В сентябре 1944 г. летчик К.И.Пономарев проводил испытания вертолета «Омега-ll». Видимо, достигнутые при этом совсем неплохие летные данные подтолкнули А.С.Яковлева к идее разработать геликоптер под двигатель М-12, а впоследствии — под М-11ФР-1. Соосную схему выбрали как наиболее компактную и простую, не требующую сложной трансмиссии и позволявшую использовать серийный двигатель М-11. Первое документальное упоминание о «геликоптере № 1» относится к началу декабря 1944 г., когда приступили к просчету центровки летательного аппарата. Согласно предварительным расчетам вертолет должен был иметь следующие летно-технические характеристики: полетную массу — 890 кг, массу пустого — 570 кг, массу нагрузки 320 кг, массу топлива — 100 кг, весовую отдачу — 39%, скорость максимальную у земли 175 км/ч, скорость максимальную на высоте 1000 метров — 140 км/ч, практический потолок — 1000 метров, дальность полета — 300 км при одном пассажире и 30 кг груза, двигатель М-12 номинальной мощностью 175 л.с. В план опытного строительства на 1945 г. работы по вертолету не включили. Его техническая готовность к январю 1946 г. составляла всего 10 процентов.

Лишь 18 марта 1946 г. появляется приказ по заводу № 115, подписанный директором и главным конструктором А.С. Яковлевым, в котором начальником бригады, трудившейся над изготовлением геликоптера, утвержден С.А.Бемов. Бригада состояла из одиннадцати человек: Л.С.Вильдгрубе занимался аэродинамикой и лопастями, Г.И.Огарков — редуктором, П.Д.Самсонов — общей компоновкой и весами. В коллектив также входили конструкторы Г.М.Семенов и А.Б.Леканов, рабочие А.А.Жиров, Г.Н.Богданов, М.С.Максимов, Н.В.Федюшкин и Б.С.Чиченков. Консультировал проект К.А.Скржинский. Вот эта небольшая группа и приступила по-настоящему к созданию совершенно новой для ОКБ машины — соосного геликоптера. Попутно отмечу, что первый вертолет Н.И.Камова (Ка-8), выполненный по такой же схеме, появился несколько позднее. Есть все основания утверждать, что именно ОКБ А.С.Яковлева принадлежит «пальма первенства» в разработке советского вертолета соосной схемы.

Приказом МАП № 162сс от 27 марта 1946 г. был открыт официальный заказ на строительство геликоптера и определены сроки окончания работ: по первому экземпляру — 1 января 1947 г., по второму — 1 марта того же года. Машина имела несколько наименований, которые встречаются в документах и публикациях — соосный вертолет Як, экспериментальный геликоптер Як, бемовский вертолет, Як-М-11ФР-1 и, наконец, изделие «Ш». Когда С.А.Бемов впервые получил задание на предварительный проект и рассказал об этом коллегам, кто-то спросил: «Это что, шутка?». Сергей Арсентьевич ответил: «Нет, это — серьезно. Будем строить геликоптер, а обозначение ему дадим «изделие Ш» — «Шутка». Необычное название прижилось. Проблем возникло множество, что не удивительно — сказывалось отсутствие опыта конструирования и тем более постройки винтокрылых аппаратов.

Сначала «бемовцы» построили небольшую летающую модель с соосными винтами и на ней отработали принципиальные вопросы размещения основных агрегатов и узлов будущего вертолета. Процент технической готовности первого варианта «Ш» к 1 января 1947 г. составил всего 60 процентов, а в середине года машина уже стояла в заводском цехе. Этот вертолет внешне отличался от того экземпляра, который вышел на летные испытания в следующем году — «ЭГ» имел хвостовое оперение с двумя хвостовыми вертикальными шайбами. Двигатель М-12 еще не был доведен, поэтому на первую машину поставили проверенный М-11ФР-1 меньшей мощности. Приказом МАП №226сс от 16 апреля 1947 г. предписывалось снять летные данные после испытаний уже в ноябре 1947-го. Этим же документом открывался заказ на постройку второго экземпляра, процент технической готовности которого составлял к тому времени 60 процентов.

Первые наземные испытания начались 2 августа 1947 г. Их проводил летчик ЛИИ В.В.Тезавровский. Вертолет в основном соответствовал расчетным данным, а выявленные конструкторские и производственные дефекты быстро устранили. Тезавровскому «Шутка» понравилась, он легко и с удовольствием освоил вертолет, с нетерпением ожидая летных испытаний. Акт о передаче машины на заводские испытания подписали 20 декабря 1947-го, и в тот же день летчик впервые поднял ее в воздух. На летные испытания «ЭГ» поступил со следующими весовыми характеристиками: полетная масса — 1020 кг, масса пустого — 878 кг, масса полезной нагрузки — 142 кг, масса топлива — 50 кг, масса масла — 12 кг. Вскоре отпала необходимость в хвостовых шайбах, и их сняли. Первые полеты сопровождались авариями, неизбежными во всяком новом деле. Через некоторое время вертолет отправили на завод для доработки и установки на него двигателя М-12.

Повторные испытания на привязи проходили с 9 по 16 марта 1948 г., затем до 23 марта на земле опробовали роторно-двигательную группу. После первого полета уже с М-12, который состоялся 9 апреля, выяснилось, что двигатель «сырой» — его заменили на М-11ФР-1, и начиная с 12 мая 1948 г. заводские летные испытания проводились в полном объеме. Они длились 11 месяцев и закончились 8 июля 1948 г. За этот период было сделано 115 полетов (из которых 40 — на привязи) общей продолжительностью 20 часов, причем лопасти работали в суммарном итоге 41 час. Точных измерительных приборов не имелось, и все произведенные замеры потом пересчитывали на стандартные атмосферные условия.

При испытаниях были получены следующие летные данные: максимальная скорость — 150 км/ч, наибольшая скороподъемность при номинальной мощности — 3,1 м/с, динамический потолок при номинальной мощности — 2700 метров, наибольшая скорость вертикального подъема — 1,1 м/с, статический потолок — 250 метров, дальность полета — 235 км. У летчика-испытателя В. В.Тезавровского мнение о вертолете сложилось хорошее. В своем отзыве о заводских испытаниях он пишет: «Геликоптер удовлетворительно рулит и позволяет осуществлять подлеты на малой скорости. При слабом ветре устойчиво взлетает и набирает высоту: с движением вперед — до 180 и вертикально — до 80 метров; при сильном порывистом ветре набор высоты производился до 10-15 метров. Повороты в режиме висения выполняются на месте без крена, в движении — «по-самолетному», то есть с креном, соответствующим скорости и радиусу разворота (испытания проходили на скоростях до 50 км/ч и с креном до 15 градусов).

Горизонтальный полет производился на высотах от 1 до 100 метров при скоростях от 4-6 до 60 км/ч. Нагрузки на ручку управления положительны по знаку, при скоростях свыше 50 км/ч они становятся утомительными для летчика. Полеты по прямой на скоростях свыше 20-30 км/ч сопровождались незначительными вздрагиваниями геликоптера — с частотой примерно четыре раза в секунду. Полет назад выполнялся на скорости 5-10 км/ч при слабом ветре. Висение машины также происходит достаточно хорошо и устойчиво при силе ветра 7-8 м/с.

Геликоптер удовлетворительно планирует с работающим мотором. Вертикальное снижение производится до скорости 2-3 м/с. Пробег после посадки с режима планирования устойчивый, направление удерживается ногами. Свободная ориентация колес обеспечивает безопасную посадку даже при небольшом сносе. Обзор из кабины с места пилота достаточный, сиденье установлено удобно. Педали, ручки управления, расположение аэронавигационных и моторных приборов также удобные. Моторные приборы работают четко, а аэронавигационные дают ошибочные показания».

Далее следует вывод летчика-испытателя: « …Желательно установить компенсаторы для демфирования небольших продольных колебаний, появляющихся при скоростях свыше 30 км/ч и увеличивающихся с ростом скорости, а также для уменьшения усилий на ручку управления при полетах на установившемся режиме. Оборудовать геликоптер приборами, пригодными для малых скоростей. Экспериментальный геликоптер завода № 115 является новым достижением отечественного геликоптеростроения». Несмотря на успешно проведенный первый этап заводских летных испытаний, второй экземпляр «ЭГ» соосной схемы не достраивали. В ОКБ готовились к работе по созданию нового вертолета одновинтовой схемы Як-100 (Як-22), предшественницей которого и стала «Шутка».

Дальнейшая судьба необычного вертолета такова. Его передали в МАИ, где «ЭГ» простоял в одной из аудиторий вплоть до дня своего второго рождения. В 1954 г. передовые студенческие отряды отправились на освоение целинных земель. В последующие годы это движение молодых энтузиастов превратилось в традиционную форму третьего трудового семестра. В сентябре 1954 г. комсомольцы МАИ решили сделать аэросани для подшефного совхоза, расположенного в Кокчетавской области Казахстана. Студенты К.Сочнов, Ю.Гуськов, А.Павлов и Ю.Кушков выполнили проектно-конструкторские работы. Доработку корпуса, установку и доводку двигателя в кратчайшие сроки выполнили А.Зипунны, П.Афанасьев, Г.Скарин, В.Баландин и другие, пробные испытания состоялись 9 апреля 1955 г.

Аэросани имели звездообразный двигатель воздушного охлаждения М-11 мощностью 160 л.с. и шасси, состоящее из трех лыж — одна (передняя) была управляемой. Для корпуса использовали кабину и оборудование уже знакомой нам «Шутки», лыжи и их подвеску изготовили на одном из авиационных заводов. В аэросанях сделали небольшой грузовой отсек. Скорость машины достигала 110 км/ч по ровному снегу при вместимости в пять человек. Официальные испытания провели 7 декабря 1955 г. на льду Химкинского водохранилища, а 30 декабря 1956 г. на митинге в МАИ студенты передали аэросани комсомольскому секретарю зерносовхоза «Ленинградский» Василию Мазурику. Так закончилась история первого вертолета ОКБ А.С.Яковлева.

Особенности конструкции Яковлев ЭГ

Вертолет ЭГ имеет соосную схему размещения винтов и комплектуется вместе с двигателем М-11ФР-1, мощность которого 140 л.с. Фюзеляж разделен на три части. Переднюю часть занимает кабина пилота, бензо- и маслобаки, редуктор. В среднюю часть поместили двигатель. Хвостовая часть выполняет роль стабилизатора. Каркасы средней и передней частей представлены сваренными хромансилевыми трубами. Спереди фюзеляжа имеется деревянная опалубка, полотняная обшивка и дюралевый съемный носовой кок, который фиксировался замками Дзус.

В средней части каркас закрыли легкосъемными панелями. Они исполняют роль капотов двигательного отсека. Подвижная состыковка передней и средней частей фюзеляжа на четырех болтах выполнена специально для компенсации колебаний различных частот. Хвостовую часть вертолета ЭГ выполнили из уголковых дюралевых профилей и обтянули полотном. На первом экземпляре ЭГ применялись четыре деревянные хвостовые шайбы, сложенные из набора нервюр и лонжерона. Носок шайбы обшивался фанерой, другая часть – полотном. Фиксация шайб выполнялась за счет заднего шпангоута фюзеляжа, который соединялся с обтекателем. Материал, которым была остеклена кабина пилота, – плексиглас. Кабина имела две входные двери. Пол оборудован окном для осмотра местности во время посадки.

Роторы двигателей в экспериментальном геликоптере ОКБ Яковлева вращались в противоположные стороны. В состав каждого ротора входили две деревянные лопасти, которые крепились к конструкции металлическими втулками. Это позволило лопастям вращаться в перпендикулярных плоскостях.

Помимо этого, лопасти могли складываться по принципу «тюльпана», изменять угол атаки и делать повороты вокруг вертикальной оси. В каждой втулке имеется тормозное фрикционное устройство, которое поглощало инерционные силы лопасти во время изменения роторной скорости вращения. Нижний и верхний роторы имеют в составе специальное предохранительное устройство, которое делает невозможным удар лопастей друг о друга.

В состав каркаса лопастей входят лонжерон, обод и набор нервюр. Лонжерон, который образует носок, выполнен из дубовых реек. За носком размещена фанерная обшивка лопасти. Дерево лопасти обклеивалось полотном. В комлевой части находится дюралевая стыковая муфта, которую можно разделить на две половины. Крутящий момент передается от двигателя на редуктор через горизонтальный вал с двумя карданами.

В редуктор входит два соосных вертикальных вала, набор цилиндрических и конических шестерен, гидравлическая муфта раскрутки роторов и управляемая роликовая муфта свободного хода. Последняя передает крутящий момент от двигателя к роторам, а в режиме авторотации выполняет расцепление двигателя и редуктора.

За включение муфты свободного хода отвечает гидравлическая система. Маслосистема редуктора не зависит от смазочной системы двигателя.

В механизм управления циклического и общего шага роторов входят верхний и нижний диски. В составе каждого из них обойма из двух колец с двухрядным шарикоподшипником, среднее кольцо и ползун. В ползунах дисков имеются шлицевые соединения. Нижний ползун соединялся с картером редуктора, верхний − с валом верхнего ротора. Это позволяет механизму управления оборачиваться вокруг перпендикулярной и продольной плоскостей, опускаться и подниматься.

Дабы устранить отставание нижнего диска от верхнего, их соединили между собой шлиц-шарнирами. За движения вертолета влево, вправо, вперед, назад отвечал рычаг самолетного типа. Вращения вокруг вертикальной оси управлялись при помощи педалей, перераспределением крутящих моментов. Управление движением вверх-вниз выполняется за счет ручки общего шага, которая устанавливалась слева от летчика.

В системе управления общим шагом задействуется гидравлический цилиндр, который выполнял автоматический переход лопастей на малый шаг в режиме авторотации. Внутреннюю часть цилиндра занимает пружина, которая сжимается под давлением масла, поступающего от дополнительной помпы. Если двигатель остановить, масло перестанет поступать и общий шаг роторов уменьшится.

В состав проводки управления входит набор жестких расчалок и тяг. Также использовались гидравлические демпферы. У вертолета было трехколесное неубирающееся шасси, которое имело масляно-пневматическую амортизацию. Основные колеса имели размер 400х150 мм, переднее колесо – 250х80 мм. Крепление стоек шасси выполнено за счет трубчатых ферм. Передняя опора шасси имеет рычажную подвеску и крепление к первой фюзеляжной раме.

В средней части фюзеляжа разместили двигатель М-11ФР-1, который имеет номинальную мощность 140 л.с., крепление к подмоторной раме и воздушное охлаждение от 8-лопастного вентилятора, который был установлен на валу двигателя.

Бензобак фиксировался под редуктором на ферме фюзеляжа. Заливная горловина размещалась у левого борта. Маслобак находился за задней стенкой кабины.

Технические характеристики

Аналоги Яковлев ЭГ

• Як-100;
• Ми-1.