Небольшое отступление. Одну десятую расстояния между втулками соосных винтов испытатели между собой называли «кам» и характеризовали сближение словами типа: «3 кама», «5 камов» и т.д. Схлестывание происходило при 10 камах. Когда начальник вертолетной лаборатории ЛИИ С.Б. Брен рассказал об этом. Камову, лично контролировавшему испытания, тот ответил, что 10 камов нужно называть уже «брен», так как звук, который возникает при схлестывании, напоминает звучание его фамилии. Николаю Ильичу даже в самые трудные периоды никогда не изменяло чувство юмора.
Вертолет Ка-15М на палубе корабля
…Случаи схлестывания лопастей отмечались и при испытаниях в ОКБ Камова. Первый случай произошел у летчика Д.К. Ефремова на режиме «вихревого кольца». Этот режим, был основательно обследован Д.К. Ефремовым и Т.В. Руссиян еще в 1957 году. Было установлено, что режим «вихревого кольца» начинается на малых скоростях полета при вертикальной скорости снижения 2-3 м/с, а заканчивается при вертикальной скорости 7-8 м/с. В начале режима имеет место вибрация большой частоты и ощущаются рывки ручки управления. При вертикальной скорости 3-7 м/с машина имеет плохую управляемость и кренится то в одном, то в другом направлении. При вертикальной скорости 7-8 м/с управляемость восстанавливается. Для выхода из режима вихревого кольца достаточно увеличить скорость плавным отклонением ручки от себя. При увеличении скорости до 50 км/ч поведение машины становится нормальным. Результаты исследований позволили выработать рекомендации для экстренного снижения, вошедшие в РЛЭ.
Второй случай схлестывания лопастей в полете произошел у летчика В.В. Громова. При этом лопасть нижнего винта отрубило примерно на 900 мм, лопасть верхнего – примерно на 700 мм. Возник дисбаланс около 500 кг на каждом винте. Таких больших дисбалансов при схлестываниях в эксплуатации не было, Громову, перегонявшему вертолет из Рязани в Москву, удалось выполнить посадку на обочине шоссе. Точно причину схлестывания не установили (противофлаттерный груз не нашли: возможно, он отлетел еще до схлестывания, по другой версии – имело место энергичное пилотирование).
В августе 1962 года на испытаниях вертолета Ка-15 с колонкой соосных винтов четвертой серии произошла катастрофа, в результате которой погибли оба члена экипажа – летчик-испытатель А. Елсуков и ведущий инженер В. Кузовлев. Катастрофы можно было избежать, если бы были обработаны и проанализированы результаты предыдущего полета. Сказалось и то, что испытания проводили на недоработанной колонке и на высоте около 50 м, а не 3-5 м, как рекомендовал В.В. Виницкий.
Проведенный в 1960 году автором данной статьи анализ причин сближения лопастей Ка-18 по материалам летных исследований показал, что случаи схлестывания происходили вовсе не по причине резких перемещений ручки управления, а в результате несоответствия угла опережения управления выбранному у ту регулятора взмаха. Как известно, для исключения боковых завалов винта при продольном, отклонении ручки необходимо, чтобы сумма углов регулятора взмаха и опережения управления составляла 90°. На Ка-15 эта сумма составляла 72°. Угол опережения управления при этом, был на 18° меньше необходимого. После того, как на ОКБ Камова разобрались с истинными причинами схлестывания, пневмодемпферы с вертолетов сняли, к большой радости летчиков эксплуатирующих организаций.
На одновинтовых вертолетах приведение опережения управления в соответствие с регулятором взмаха осуществляется соответствующим. расположением осей поворота автомата перекоса. На соосном, вертолете автоматы перекоса обоих винтов должны быть параллельны и отклоняться одновременно относительно одних и тех же осей. Мы предложили ввести в цепи управления между автоматами перекоса и лопастью треугольную качалку. Начальник бригады несущей системы А.И. Власенко вместо треугольной качалки сделал двурогую, которая сняла проблему схлестывания лопастей на вертолетах Ка-15, Ка-18, Ка-25 и Ка-26. Для Ка-15 это новшество было реализовано на колонке пятой серии, испытания которой намечались в ЛИИ.
В связи с необходимостью принятия решения по колонке Ка-25 Николай Ильич Камов потребовал подтверждения положительных результатов по исключению сближения лопастей на вертолете Ка-15 и отвел на это всего один день. Когда команда в составе М.А. Купфера, Д.К. Ефремова, В.Б. Альперовича (начальник ЛИС), Л.А. Поташника (начальник бригады аэродинамики), Т.В. Руссиян (ведущий инженер по летным испытаниям) и автора этой статьи по заданию Камова приехала в ЛИИ, выяснилось, что проводить испытания невозможно: с вертолета сняты лопасти, капоты и т.д. По словам начальника 4 отряда Ю.Н. Геращенко, на приведение вертолета в рабочее состояние понадобится не менее двух месяцев. Нас этот срок категорически не устраивал. И благодаря энергичным, усилиям М.А. Купфера примерно за час до наступления сумерек вертолет был готов, начались полеты на малой высоте. Их результаты показали, что опасное сближение лопастей значительно уменьшилось, что двурогие качалки на Ка-15 сделали свое дело. Камова это известие успокоило, и он принял соответствующее решение по вертолету Ка-25.
Наряду с деревянными и металлическими лопастями в 1963 году впервые в мире на фирме Камова для вертолетов Ка-15 и Ка-18 были созданы стеклопластиковые лопасти Б-7. Лопасть Б-7 ушешно прошла летные испытания на сближение и показала высокое аэродинамическое качество и большой ресурс (5000 часов). В дальнейшем лопасти такой конструкции стали применяться на всех камовских вертолетах (кроме Ка-25). На вертолете Ка-15 с лопастями Б-7 не было ни одного летного происшествия по причине схлестывания лопастей.
Вертолм Ка-15 в аэродинамическон трубе Т-101 ЦАГИ
Вертолет Ка-15 на кромке берегового припая
Вертолеты Ка-15 и Ка-18, по отзывам летчиков, имели продольную и боковую колебательную неустойчивость, то есть имел место так называемый «голландский шаг». На государственных испытаниях Ка-18 в ГосНИИ ГА летчик-испытатель В. Дробышевский предложил для улучшения путевой угтойчивости установить кили под углом (носиками друг к другу). Кроме того, в носовой части Ка-18 вблизи нижнего края лобового остекления был установлен интерцептор, выполненный из дюралевого уголка высотой примерно 30 мм. Однако его наличие не улучшало устойчивость вертолета, так как пограничный слой в этом месте превышает высоту уголка более чем в пять раз. Испытания по определению характеристик устойчивости Ка-15, проведенные в ЛИИ А.А. Докучаевым, подтвердили наличие продольной и боковой неустойчивости. Докучаев, понимая серьезность вопроса, обратился в ОКБ Камова с просьбой прислать специалистов для ознакомления с материалами испытаний. С этими материалами доверили ознакомиться и мне, тогда совсем, молодому инженеру.
Из отчетов ЛИИ следовало, что вертолет в путевом отношении неустойчив. Однако испытания на моделях в трубах ЦАГИ показывали, что его путевая устойчивость достаточна. По моему заданию на ЛИС завода рули направления Ка-18 отсоединили от педалей, заклинили их струбцинами. Летчик Ефремов в полете зафиксировал достаточную путевую устойчивость, наличие которой привело к боковой устойчивости вертолета. Стало ясно, что шарнирные моменты рулей направления вертикального оперения были велики из-за отсутствия у них аэродинамической компенсации и тросовая проводка, ведущая к рулям, позволяла рулям при зажатых педалях отклоняться под воздействием увеличивающегося скольжения. Этот дефект мог быть легко устранен заменой тросовой проводки на жесткую.
Решить вопрос с продольной устойчивостью было проще. Вертолет Ка-15 поступил в эксплуатацию с углом установки стабилизатора +6°. В дальнейшем для увеличения запасов продольного управления «от себя» угол установки был увеличен до +8°, что отрицагельно сказалось на продольной устойчивости. По предложению автора статьи были проведены испытания по определению влияния угла установки стабилизатора на продольную устойчивость. Испытания проводили летчик-испытатель Н.П. Бездетнов и ведущий инженер И.Д. Фурсов. Было выяснено, что оптимальный угол установки стабилизатора +2°. Запасы управления обеспечили, наклонив автомат перекоса при нейтральной ручке вперед. По мнению летчика, при выбранном угле установки стабилизатора улучшилась и путевая устойчивость. Перестановку угла и замену лопастей ЛД-10М на Б-7 проводили одновременно в эксплуатации, и летчики связывали улучшение устойчивости с новыми лопастями.