Вертолет, 2003 № 03

К этому времени появились сообщения американской фирмы Boeing, итальянской Agusta и других о способе изготовления лонжеронов методом, намотки лент из стеклянных волокон на оправку лонжерона. Однако известно, что технологически легче использовать намотку для тел вращения, которые в конструктивно-силовом плане представляют объемные оболочки, подверженные давлению. Нагрузка на них во всех направлениях одинаковая или мало различается. Поэтому для намотки лонжеронов изготавливалось сложное оборудование. Намотка производилась под одним углом основы материала к продольной оси лонжерона, что не позволяло варьировать жесткостные характеристики лонжерона лопасти. Кроме того, сложно, а чаще – невозможно обеспечить полопастную взаимозаменяемость в комплекте несущего винта. В комлевой части к тому же приходилось намотку дополнять выкладкой. Применение же двух и более наполнителей или даже одного наполнителя с продольным расположением основы невозможно.

Поэтому в настоящее время практически все зарубежные фирмы отказались от намоточного варианта изготовления лопастей и перешли к выкладочному, занявшись его механизацией: раскроем листов путем резки струей воды или лазерным способом, механизацией укладки, автоматизацией режима прессования, контролем прессования.

На фирме КАМОВ продолжается совершенствование и развитие конструкции и технологии производства лопастей методом выкладки и прессования в жесткой наружной прессформе.

Лопасти Б-7 и Н-1 с использованием стеклоткани сатинового переплетения были спроектированы для относительно легких вертолетов и поэтому работали при сравнительно небольших нагрузках. Для лопастей более скоростных и тяжелых вертолетов Ка-27 и Ка-32 с диаметром несущего винта 15,9 м использовался уже стеклопластик на основе высокопрочной и высокомодульной кордной стеклоткани, предел прочности которой в 2,4 раза, а модуль упругости в 3,2 раза выше, чем соответствующие показатели стеклоткани сатинового переплетения.

При проведении летных испытаний вертолета Ка-27 на нижнем винте были зафиксированы повышенные нагрузки. После всестороннего анализа замеренных в полете нагрузок в лонжероне лопасти нижнего винта 20% стеклопластика заменили углепластиком, имеющим, модуль упругости в 3 раза больший, чем у стеклопластика. Это позволило «отстроить» частоту собственных колебаний лопасти от резонансной частоты с необходимым, запасом. Нагрузки на несущую систему со стеклоуглепластиковыми лопастями уменьшились на 30%, что привело к увеличению ресурса различных агрегатов, подверженных воздействию динамических нагрузок, в 2-3 раза. Таким образом, без изменения конструкции, размеров и массы лопасти была проведена ее доводка. Эти лопасти выпускаются серийно.

Лопасти из ПКМ маневренного боевого вертолета Ка-50 имеют двухконтурный лонжерон и стреловидную концевую часть, см. рис. 4. Промежуточная стенка, установленная в канале лонжерона, увеличила жесткость лопасти, что, в свою очередь, уменьшило искажение профиля при ее нагружении. Это повысило аэродинамическое качество несущего винта. Кроме того, лонжерон с двойным, контуром увеличивает живучесть лопасти при ее боевом повреждении.

Последний вариант конструкции лопасти для вертолета Ка-226 создан с работающей обшивкой хвостовой части. Вся лопасть изготавливается прессованием в один переход, то есть из прессформы выходит готовая лопасть со всеми входящими в нее элементами, с необходимыми жесткостными характеристиками. В этом случае не требуется дополнительных операций для изготовления отдельных элементов и их склейки. Остается обрезка торцов, установка крепежа в комле для навески лопасти на втулку, включая штепсельный разъем противообледенительной системы и оформление концевой балансировочной камеры с концевым обтекателем. Проведен комплекс стендовых и летных испытаний этих лопастей, и в 2002 году начат их серийный выпуск на заводе в Кумертау. Это уже пятый вариант лопастей из ПКМ фирмы КАМОВ, выпускаемых серийно. Готовится к серийному выпуску шестой вариант лопастей из ПКМ для вертолета Ка-60.

Рис. 4. Лопасть из ПКМ вертолета Ка-226

Все лопасти из ПКМ для вертолетов фирмы КАМОВ, выпускавшихся и выпускающихся серийно, обладают полопастной взаимозаменяемостью. К настоящему времени в серийном производстве изготовлено более 3000 комплектов лопастей (18000 штук), которые имеют наработку около 15000000 часов.

Лопасти несущих винтов, изготовленные с применением ПКМ, обладают многими преимуществами по сравнению с металлическими, в том числе:

– простотой и экономичностью в изготовлении;

– возможностью реализации любой аэродинамической компоновки;

– легким обеспечением полопастной взаимозаменяемости;

– большей живучестью;

– хорошей ремонтопригодностью;

– атмосферостойкостью.

Кроме того, применение ПКМ в лопастях открывает большие перспективы развития конструкций вследствие появления все новых и новых полимерных композиционных материалов с различными свойствами. Появилась возможность создания ПКМ под конкретную конструкцию. Совершенствование лопастей на фирме продолжается.

Юрий ГАНЮШКИН, канд. техн. наук, начальник бригады

Работы Н.И. Камова над автожирами в тридцатые годы прошлого столетия, по существу, позволили заложить основы отечественного вертолетостроения. От автожира до вертолета оставался один шаг. И Камов сделал этот шаг, построив в 1947 году свой первый сверхлегкий одноместный вертолет Соосной схемы Ка-8. В октябре 1948 года было создано вертолетное ОКБ, ставшее основным разработчиком винтокрылых летательных аппаратов для Военно-Морского Флота.

Новому конструкторскому бюро во главе с Н.И. Камовым, была поручена разработка корабельного вертолета Ка-10. От идеи до воплощения прошло совсем немного времени – уже 30 августа 1949 года вертолет совершил свой первый полет. Ка-10 успешно прошел летные испытания, подтвердив преимущества соосной схемы: малые габариты, высокую маневренность, простоту в управлении, большую, чем у одновинтового вертолета, тягу на единицу мощности. Опыт работы над этим вертолетом позволил более точно сформулировать тактико-технические требования на разработку для авиации ВМФ двухместного вертолета Ка-15.