Советский вертолет Ка-15, описание и характеристика

Во время создания Ка-15 конструкторы решали сложную задачу. Им нужно было спроектировать новый вертолет для использования на кораблях. Вертолет должен был стать мощным, легким, надежным и маневренным. Также желательно бюджетным и простой конструкции.

В результате появился новый шустрый вертолет Ка-15. В нем использована соосная схема с 2 несущими винтами, 2 килями на хвостовой балке. Рассмотрим более подробно вертолет Ка-15, его историю создания, особенности конструкции, технические характеристики и эксплуатацию.

История создания

В 1950 году в ОКБ Камова инженеры начали работать над эскизом проекта корабельного вертолета с экипажем в два человека – Ка-15. Схема компоновки была стандартной: экипаж впереди, двигатель сзади. Но в связи с тем, что вертолет корабельный, необходимо было внести некоторые поправки. Изначально планировалось установить двигатель АИ-14В (взлетная мощность 245 л.с.) и главные винты с трапециевидными лопастями из деревянного материала. Они должны были иметь отрицательную крутку и большое сужение. Хорда на оси вращения в теории равнялась 300 мм, а в конце доходила до 100 мм. Коэффициент наполнения одного из трехлопастных винтов составлял 3% и, естественно, у каждого по 1%. В мировой практике это был самый малый коэффициент заполнения.

Разработкой универсальной компоновки занимались инженеры В.И. Бирюлин и Б.Ю. Костин. Вернувшись с госиспытаний, Николай Камов выбрал один из самых простых вариантов − обычная компоновка с колесным шасси. Весной 51 года началась проектировка данной модели, а 9 июня вышло распоряжение от заместителя ПСМ Н. Булганинова о начале финансирования работ по Ка-15.

Проект корабельного Ка-15 представлял компактных размеров вертолет. Длина уменьшилась по сравнению с Ми-1 в два раза, что в свою очередь затрудняло эффективность размещения всего необходимого в вертолете для поиска подводных лодок. Поначалу про плавучесть машины решено было забыть. Установили четырехколесное шасси.

Разработанные М. Купфером крылья имели фанерную обшивку и заполненные пенопластом прорези в хвостовой части. Данная хитрость использовалась для противодействия флаттеру лопасти. Если взять в пример Ми-4, то на вертикальных шарнирах устанавливались фрикционные демпферы. Естественно, что система управления колонкой включала в себя промежуточные ползушки. Они разрешали проблему с общим и дифференцированным шагами.

Фюзеляж общей конструкции складывался из дюралюминиевого каркаса, силовой фермы и малой хвостовой балки. Шайбы, крепившие стабилизатор на конце балки, состояли из руля и киля направления. Двигатель располагали внутри фюзеляжа вместе с вентилятором. В редукторе мотора присутствовали планетарная и коническая понижающие передачи. Через него мощность проходила к двухступенчатому сателлитному распределительному редуктору. Хороший обзор из кабины экипажа обеспечивался за счет формы носа и остекления. Сдвигающиеся двери позволяли при необходимости оставлять их в открытом положении.

Первый полет для ресурсных испытаний Ка-15 совершил в апреле 53 года. Его поднял в небо летчик-испытатель Д.Е. Ефремов. А в июне того же года министр авиапромышленности А. Хруничев прекратил поставки финансов для этой модели. Н. Камов с большим усилием добился нового, но меньшего финансирования.

Определенные конструктивные части усовершенствовались еще во время стендовых испытаний. Впервые напряжение в частицах конструкции проверялось на заводских испытаниях. Общие результаты замеров напряжения давали шанс на высокие ресурсы, но полная доводка вертолета по вопросам вибрации продлилась дольше. Данный нюанс никаким образом не повлиял на успешное окончание государственных испытаний (1995 год).

Проблема оставалась с постоянной тряской. Постепенно с использованием новых материалов и способов их применения разрабатывались идеи по устранению излишних вибраций. Огромный вклад принадлежит Д. Ефремову. В 56 году было решено создать группу для выяснения и решения этой проблемы. В нее входили три кадровых инженера: А. Ильиченко, С. Горштейн, Ф. Фельдман. Они изучили общее понятие вибрации и способ ее появления. В основном выделялись три причины: автоколебания, вынужденные колебания и флаттер лопастей. С решением также помогали сотрудники ЦАГИ: И. Ананьев, А. Резник, Л. Попов, М. Галкин, и Б. Жеребцов.

Самой неприятной проблемой для ОП-3 было присутствие продольных колебаний. ОП-2 они особо не тревожили, поскольку на этом Ка-15 присутствовала жесткость в верхнем винте и увеличение сечения вала. Частотные испытания ОП3 показали, что из-за производственного дефекта верхняя опора третьего порядка практически отсутствовала.

Эти исследования велись несколько лет, что в свою очередь разрешило много других проблем. Увеличили вынос шарнира вертикального типа. Бронзовые подшипники заменили на игольчатые. Между лопастями винта вмонтировали пружинные тяги, а для нижнего и верхнего автоматов перекоса установили трехтяговое соединение. Для повышения показателя жесткости опор нижнего и верхнего винтов повысили сечение вала и вмонтировали сверху третью опору выше второй на 360 мм. Благодаря этим процедурам стало возможным после заводских начать государственные испытания вертолета.

Но даже когда заказчики приступили к эксплуатации серийных моделей Ка-15, все равно приходилось решать проблемы, связанные с вибрацией. К примеру, проблему с флаттером решили с помощью противовеса. На лопастях установили противофлаттерные выносные грузы.

В дальнейшем появилась другая проблема – перемещение лопастной центровки назад (результат ремонта). Чиня лопасти, заделывали трещины в местах триммеров, отгибаемых для регулировки винтов. Сначала решили прошить их ниткой «маккей», но военные не согласились, и пришлось заменить нитку проволокой. Ремонтники слегка перестарались во время проведения этой операции, положив шпаклевки больше, чем нужно было. Из-за этого центр сместился назад. А это в свою очередь привело к необъяснимым происшествиям. Первое подозрение относилось к флаттеру, но его сразу же откинули, поскольку в ОКБ после ремонтных процедур лопастей все машины проверялись по специализированной методике.

После проведения починок Н. Камов отправил сотрудников, занимающихся проблемами вибраций, к местам дислокации вертолетов. Каждый из членов этой группы исправлял появившиеся проблемы. Яркий пример с ситуацией в Севастополе. Летчик-испытатель А. Воронин во время полета обнаружил очень сильную вибрацию на большой скорости. Но лента вибрографа не подавала никаких результатов. Начиная со скорости 140 км/ч, появлялся флаттер и сильная тряска машины. Проблема возникла с разницей дальности между винтами. Были введены новые показатели в методику проверки возможности возникновения флаттера. Эффективная центровка должна быть на один процент выше показателя максимальных оборотов при отсутствии флаттерных сигналов. Регулировка в результате стала более простой.

Результатом испытаний и проведенных ремонтно-исследовательских процедур стало повышение летно-технических характеристик в сравнении с ожидаемыми. Ка-15 смог перевозить груз весом 210 кг без учета собственного веса в 1410 кг. При этом мощность двигателя составляла 280 л.с. Тот же Ми-1 уступал Ка-15 в два раза. Компактность и управляемость авиационной машины позволили приземляться на ограниченных площадках.

После серийного запуска Ка-15 в ОКБ продолжили работы над улучшением характеристик, ресурсов и возможностей применения вертолета. В 1957 году летчики Д. Ефремов и Т. Русиян провели ряд опасных для здоровья и жизни исследований вихревого кольца. Благодаря их отваге были установлены точные границы начала этого режима и, главное, способы выхода из него.

В 57-м был создан вертолет УКа-15 (учебный экземпляр) для проведения учебных и тренировочных полетов. На нем были установлены дополнительные пилотажные приборы и шторы (для обучения полету вслепую). Также были созданы разного типа варианты вертолета для проведения сельскохозяйственных мероприятий (Ка-15М). Этот вертолет оборудовали разными приборами для обработки растений химическими удобрениями. На других вертолетах устанавливались контейнеры для почтовой пересылки мелких грузов, гондолы для транспортировки больных или поплавковое шасси.

Описание и технические характеристики Ка-15

Проект вертолета зародился в КБ Камова в пятидесятых. При создании машины конструкторы решили не «изобретать велосипед», а использовать решение с компоновкой силовой установки сзади, за кабиной пилотов. По схеме относится к соосным: 2 несущих винта закреплены на общей оси.

Лопасти первоначально были из дерева. Каждый винт содержит 3 лопасти. Фюзеляж – из алюминиевого сплава. Шасси вертолета состоит из 4 колес. На отдельных модификациях устанавливались поплавки для посадки на воду.

Вертолет мог брать на борт 1 пассажира (кроме пилота), до 364 килограмм груза. Нашел применение в различных областях. Прежде всего, как разведчик.

Все модификации вертолета имеют сходные параметры. Доработке практически не подвергались силовая установка, фюзеляж.

Характеристики представлены ниже:

Модификации Ка-15

Создававшийся как корабельный, противолодочный, вертолет получил несколько модификаций. К ним относятся:

• УКа-15. Учебная машина. На шкале приборов появились дополнительные средства регистрации, контроля полета. Чтобы тренировать пилотов полетам вслепую, на остекление установили шторки.
• Ка-15М. «Рабочая лошадка». Использовался в сельском хозяйстве. Мог распылять химикаты, удобрения.

Также машины применялись для доставки почты, перевозки больных. Существовала версия и на поплавках вместо колесного шасси.