Е.В.Арсеньев - История конструкций самолетов в СССР в 1951-1965 гг

Рис. 335. Вертолет А.И. Болдырева (а) и его схема (б)

На конце ручки управления вертолетом имелась поворотная рукоятка мотоциклетного типа, от которой шел гибкий трос к дозирующей игле, установленной в центральном топливном канале в оси винта. Поворот рукоятки регулировал поступление топлива в двигатели, подаваемого при помощи центробежной силы. Топливных насосов не было.

Оригинальной была конструкция втулки винта. Лопасти, изготовленные на ремонтной базе ВВС, крепили к втулке с помощью вертикальных шарниров, осевых шарниров они не имели. Горизонтальный шарнир был один на две лопасти. Расположен он был под углом 4* к оси лопастей. Такое устройство втулки обеспечивало автоматическое управление общим шагом винта, что значительно упрощало конструкцию и не требовало отдельного командно-контрольного рычага управления.

Автоматическое управление общим шагом винта осуществлялось следующим образом. На максимальном числе оборотов (максимальной мощности двигателей) центробежная сила лопастей наибольшая, конус, ометаемый лопастями, близок к диску. В этом случае угол установки лопастей максимальный - расчетный. Когда мощность двигателей уменьшают, падает центробежная сила и угол конуса ометаемого лопастями несущего винта увеличивается. При этом лопасти, поднимаясь вверх относительно косого шарнира, уменьшают свой установочный угол. В случае авторотации конусность несущего винта небольшая, установочный угол лопастей автоматически становится наименьшим -0*. На разработку такой конструкции несущего винта вертолета А.И. Болдыреву было выдано авторское свидетельство.

Полые лопасти винта вертолета, согнутые из дуралюминового листа и склепаные по лонжерону (П-образному с отбортовкой), имели простую конструкцию. По ним воздух от комлевой части, где были сделаны отверстия, поступал к прямоточным реактивным двигателям.

На вертолете установили два прямоточных двухконтурных реактивных двигателя конструкции А.И. Болдырева, им же изготовленные. Расчетная тяга двигателя 4 кгс (40 Н). Для испытаний и отработки двигателей на земле спроектировали и изготовили специальный стенд с принудительной подачей воздуха в двигатель. На стенде замерялись тяга и температура двигателя, расходы воздуха и топлива. Двигатели наработали на стенде по 4,5 ч. Тяга при испытании на стенде была доведена до 3,5 кгс (35 Н). Конструкция двигателя позволила увеличить примерно вдвое расход воздуха и, следовательно, КПД, который у прямоточного двигателя на дозвуковых скоростях довольно низкий. Кроме того, подача воздуха через лопасти снижала пульсацию двигателя, так как воздух, набегающий на входное сопло, шел не по оси двигателя, а под углом к ней и, кроме того, вибрировал. Двигатель был оригинальной и довольно сложной конструкции. На него А.И. Болдырев получил авторское свидетельство на изобретение.

Реактивный вертолет А.И. Болдырева имел запас горючего на 15 мин полета. Расчетная вертикальная скорость у земли - 2 м/с. Конструкция была выполнена складывающейся. В сложенном виде вертолет имел габаритные размеры 0,5x0,8x2,2 м, т.е. был довольно компактным.

Управление вертолетом по крену, тангажу и в путевом направлении осуществлялось непосредственным отклонением в нужную сторону оси вращения несущего винта. Винт крепился к вертолету на карданном шарнире и отклонялся с помощью ручки управления. Управление общим шагом винта осуществлялось автоматически при изменении тяги реактивных двигателей.

После сборки и регулировки вертолет прошел испытания в режиме авторотации в аэродинамической трубе. Затем вертолет испытывали как автожир, буксируя легковым автомобилем. Это происходило в Московской области в районе Павшина. Были небольшие подлеты. Испытывал вертолет А.И. Болдырев. Во время пробежки на буксире вертолет был неустойчив. Это объяснялось большим выносом колеса вперед. Испытания не были завершены. А.И. Болдырев получил от Н.И. Камова предложение продолжить разработку этого вертолета.

В 1955 г. А.И. Болдырев разработал проект трехместного реактивного вертолета. Его проект утвердил академик Б.Н. Юрьев. Вертолет должен был иметь: диаметр двухлопастного винта 7 м, полетную массу 550 кг, массу конструкции 170 кг. Предполагалось, что нагрузка на ометаемую винтом площадь должна составлять 14 кгс/м2, нагрузка на эквивалентную мощность -5,5 кгс/л.с. (7,48 кгс/кВт), максимальная скорость - 20 км/ч, скороподъемность - 3 м/с, расчетная тяга одного двигателя - 15 кгс (150 Н).

Изготовили продувочную модель и провели ее аэродинамические исследования. Вертолет имел хорошие расчетные летно-технические данные, но проект не был осуществлен.

Сверхлегкий автожир Ф.П. Курочкина.В 1947 г. выпускник МАИ Ф.П. Курочкин провел аэродинамические исследования модели сверхлегкого индивидуального автожира. Модель в масштабе 1:5 представляла собой манекен лыжника с укрепленной на нем подвесной системой ранцевого типа. К ней на стойках крепился несущий винт-ротор автожира. Модель испытывали в аэродинамической трубе Т-1 Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского. Она устанавливалась в рабочей части трубы с помощью тонкой стальной проволоки длиной 4 м, имитировавшей буксировочный трос, и крепилась к полу трубы. При увеличении скорости потока в трубе "Иван" (так исследователи называли своего лыжника) взлетал и устойчиво держался в воздухе, удерживаемый от горизонтального перемещения стальной проволокой. Для замера потребной тяги (сопротивления автожира) проволоку подсоединяли к пружинным весам. Модель любил демонстрировать академик Б.Н. Юрьев. Для демонстрации устойчивости аппарата он через лючок в трубе указкой толкал модель в сторону. Она после нескольких колебаний продолжала устойчивый "полет".

На основании исследований был построен натурный летательный аппарат Ф.П. Курочкина (рис. 336). Автожир имел подвесную систему парашютного типа с небольшим сиденьем на нижних лямках. К подвесной системе крепились стойки, на которых установили втулку несущего винта. На оси втулки вращался трехлопастный винт. Ось винта была выполнена в виде трубы, сквозь которую проходил верхний конец ручки управления. На верхнем конце ручки управления, над плоскостью вращения винта, расположили диск автомата перекоса. Ручка управления шарнирно крепилась к верхней точке трубчатой оси несущего винта. Пилот держал в руке нижний конец ручки управления и отклонял в ту или другую сторону диск автомата перекоса, что приводило к циклическому изменению углов установки лопастей винта. Лопасти крепились к втулке винта горизонтальными и осевыми шарнирами. На втулке (ниже плоскости вращения винта) установили барабан для намотки троса принудительной раскрутки винта.