ЯК-100 В ТЕНИ КОНКУРЕНТА

Константин УДАЛ О В

D середине 1940-х годов опытное вертолетостроение наибольшего расцвета достигло в США, где целый ряд фирм занимался проектированием и постройкой геликоптеров.

Благодаря тому, что было создано большое количество аппаратов практически всех принципиальных схем, специалистам удалось сравнить положительные и отрицательные качества вертолетов разных конструкций. Анализ показал преимущество одновинтового вертолета с хвостовым винтом. Эта схема и доминировала в последующие десятилетия.

Лидирующей в области вертолетос-троения несомненно стала фирма Игоря Ивановича Сикорского - нашего соотечественника, который жил и работал в США. Именно его вертолет R- 4 (S - 47) был впервые принят на вооружение американской армии в июне 1942 г. Всего фирма "Юнайтед Эйркрафт" выпустила 131 машину, часть которых поступила в Великобританию.

Ещё больший успех выпал на долю следующей модели R-5 (S- 48), выпущенной летом 1943 г. Безусловно, это был качественный скачок не только фирмы "Сикорский", ной всего мирового вертолетостроения в целом. Даже сейчас, спустя более полувека, R-5 поражает совершенством своих форм. Построенный по классической одновинтовой схеме, он имел взлётную массу в два раза, а полезную нагрузку в три раза большую, чем у его п редшест вен н и ко в.

В конце 1944 г., когда началось серийное производство R-5, были максимально учтены пожелания военных. Тем не менее, после окончания второй мировой войны заказы на R-5 значительно сократились (построено всего 65 машин).

Но в 1946 г. вертолет стал знаменитым, побив все существующие мировые рекорды для вертолётов по дальности полёта, динамическому потолку, скорости по замкнутому маршруту и продолжительности полёта. Продемонстрированные R-5 результаты были выдающимися для тех лет.

Появление столь удачного вертолёта, способного решать целый ряд специальных задач, не могло остаться незамеченным и в СССР. В конце 1947 г. задание на постройку вертолёта одновинтовой схемы получили два коллектива - только что созданное вертолётное ОКБ МЛ.Миля и ОКБ А. С. Яковлева, уже имевшее опыт постройки экспериментального геликоптера. Одновременно шли работы в ОКБ Н. И. Камова над вертолетом соосной схемы Ка-10.

Вертолёт А. С. Яковлева получил обозначение Як-100 (первоначально Як-22), а вертолет М.Л.Миля назвали ГМ-1(впоследствии Ми-1). Обе машины имели одновинтовую схему с рулевым винтом, один и тот же двигатель АИ-26ГР конструкции А. И. Ивченко и примерно одинаковые размеры и габариты. Но внешне их различить было очень легко. Милевская "единичка" легко узнавалась в воздухе по характерному капоту - в носовой части со ступенькой лобового остекления. А профиль Як-100 с закругленной "стеклянной верандой" во многом повторял облик вертолета R-5 Игоря Сикорского.

Став конкурентами ещё до рождения, Ми-1 и Як-100 практически одновременно осенью 1948 г. поднялись в воздух, приступив к лётным испытаниям. Это были первые в СССР реально летающие вертолёты, и буквально всё для них приходилось делать впервые - начиная от элементов конструкции и заканчивая методикой испытательных полётов.

После окончания заводских и государственных испытаний в серийное производство был запущен Ми-1. На долгие годы "единичка" стала основным вертолётом в ВВС и в народном хозяйстве. Убедиться в достоинствах Ми-1 могли и зарубежные лётчики - большое количество вертолётов поставлялось на экспорт в самые разные страны.

Як-100 построили всего в двух экземплярах, и он' навсегда остался в тени своего более удачливого соперника.

Проигрыш в конкурсе никак не отразился на судьбе ОКБ А.С.Яковлева - у коллектива с избытком хватало самолётных дел. Но выбор для серии Ми-1 совсем не означает, что Як-100 был неудачной машиной. Во многом оба конкурента показали очень схожие технические и эксплуатационные характеристики. Лучшим тому доказательством служат отчёты лётчиков и инженеров по испытаниям вертолета Як-100. Думаю, что читателям будет интересно ознакомиться с выдержками из этих документов.

Оба построенных Як-100 проходили заводские испытания по программе, утвержденной Главным конструктором. Вертолёт № 01 испытывался лётчиками М.Л Галлаем и Г.И.Комаровым, а на "двойке" летали М Д.Гуров и Г.И.Комаров. В отчёте о заводских испытаниях Як-100 с двигателем АИ-26ГРФЛ приводятся следующие цифры (довольно внушительные) налёта и ресурсных испытаний.

Указываются в отчёте и основные полученные данные вертолета, приведённые к стандартным условиям.

При весе вертолёта 2090 кг:

- скорость максимальная при горизонтальном полёте по прибору -170 км/ч (по Постановлению Совета Министров СССР № 4001-1369сс от 12.12.47 г. должна быть в пределах 150-200 км/ч);

- потолок динамический - 5250 м;

- высота, достигнутая в динамическом полёте - 3400 м;

- высота, достигнутая при вертикальном подъеме без поступательной скорости - 2000 м;

- время набора высоты в динамическом полёте: Н=1000 - 3 мин., Н=2000 6 мин., Н=3000 - 10 мин.;

- время набора высоты на вертикальном наборе без поступательной Скорости: Н=2000 - 8,2 мин.

- расход горючего на висении - 60 кг/ч;

- планирование на авторотации производилось при скорости по прибору 90 км/ч, скорости снижения 5-6 м/сек, углу установки лопастей - 30 градусов, оборотах главного ротора 210-215 об/ мин;

- планирование с работающим двигателем производилось при скорости по прибору 90 км/ч, скорости снижения 5-6 м/сек; оборотах мотора 1800 об/ мин.

При полётном весе вертолёта 2140 кг:

- скорость по прибору, достигнутая в моторном планировании на высоте 1300 м - 202 км/ч;

- скорость горизонтального полёта по прибору - 170 км/ч;

- высота, достигнутая в динамическом полёте - 3050 м;

- продолжительность полёта при наивыгоднейшей скорости - 3 ч.15 мин. (по постановлению Совмина должна быть не менее 2 ч. 30 мин.).

Вертолёт обладал значительным избытком тяги, обеспечивающим вертикальный взлёт, посадку и еисение на всех высотах до статического потолка. Мощность, потребная для еисения вблизи земли до 10 м высоты, составляла 0,75 номинальной мощности мотора.

В разделах отчёта по устойчивости и маневренности также звучат только положительные отзывы: "Вертолёт обладает необходимым запасом путевой устойчивости. Продольная и поперечная устойчивость находятся в пределах, свойственных данному типу летательных аппаратов. Вертолёт располагает большими запасами управляемости и быстро реагирует на движение органов управления.

Вертолёт характеризуется высокими маневренными свойствами. Переход с одного режима на другой, и, особенно, моторная посадка существенно облегчены применением объединенного управления "шаг-газ". Бесступенчатость этого управления освобождает лётчика от лишних движений, так как не требует стопорения ручки после каждой переостановки и обеспечивает точную регулировку. Выполнение различных эволюции и переходы с одного режима на другой производятся очень быстро. Выполнение разворота на 360 градусов на висении происходит за 4-6 секунд".

Отлично характеризует Як-100 отзыв ведущего лётчика-испытателя Г.И.Комарова. Есть смысл привести его почти целиком.

"Лётные испытания Як-100 показали, что вертолёт обладает хорошей управляемостью и достаточной устойчивостью на всех режимах полёта. Маневренность вертолёта на режимах висения и скоростях горизонтального полёта хорошая. Развороты выполняются без затруднений. Правый разворот вертолёт делает охотнее, чем левый.

При полете вертолета на продолжительность по маршруту ЛИИ Раменское - Коломна - ЛИИ Раменское, при скорости ветра 3-5 м/сек с усилением ветра и сильной "болтанкой" в конце полёта, пилотирование не было утомительным.

На высоте 220 м при планировании скорость доводилась до 190 км/ч по прибору. При этом никаких изменений в управляемости и устойчивости не наблюдалось. Пилотирование с заднего сидения не отличается от пилотирования с переднего сидения. Температурные режимы мотора и трансмиссии нормальные и позволяют выполнять полёты без ограничения по времени.

На всех режимах полёта тряски на вертолёте нет. По земле вертолёт рулит хорошо, скорость руления 5-10 км/ч. Кабина вертолёта и расположение органов управления и приборной доски удобные.Обзор из кабины хороший.

Вывод: вертолёт Як-100 по своим лётно-техническим данным соответствует своему назначению вертолёта связи и обучения летчиков. Может пилотироваться летчиком средней квалификации".

Практически слово в слово повторяет этот документ отзыв лётчика-испытателя М.Д.Гурова. Как всегда профессионально и грамотно отозвался о вертолёте М.Л.Галлай:

Кабина Як-100 отличается продуманным расположением приборов и оборудования. В частности, следует дать положительную оценку размещению под левой рукой летчика всех рычагов и штурвалов, кроме основной ручки управления циклическим шагом, что позволяет в полете не перехватывать последнюю левой рукой, даже на короткое время. Из приборного оборудования новшеством является весьма удачный, наглядный и надежный механический указатель общего шага…

Рабочая поза лётчика достаточно удобная. Обзор вперед, вниз и в стороны отличный. В путевом отношении вертолёт устойчив и хорошо управляем…

Ручка совместного управления общим шагом и газом весьма благоприятно сказывается на управлении вертолётом, так как позволяет бью то менять режим роторно-моторной группы (например, переходить от подъема к снижению и обратно) и допускает отвлечение внимания летчика от наблюдения за оборотами без риска выйти за пределы доступных оборотов. Бесступенчатость перемещения данной ручки позволяет получать любой нужный режим роторно-моторной группы-..

Обращает на себя внимание культурное конструктивное оформление машины и высокое качество ее производственного выполнения…

После заводских испытаний на Як-100 были выполнены следующие доработки.По конструкции вертолёта:

- сделаны дренажные отверстия в хвостовой части фюзеляжа;

- увеличена жесткость барабанов управления компенсаторами и их креплений:

- штурвал поперечного компенсатора приближен к лётчику на 80 мм, диаметр штурвала, увеличен.

- передняя ручка "шаг-газ" сделана легкосьемной и легкораэборной, что значительно упростило ее установку, регулировку и ремонт.

- ручка включения редуктора мотора и ручка управления тормозом ротора установлены на правом пульте таким образом, что исключается возможность зацепления за них парашютом при аварийном покидании вертолёта.

По силовой установке:

- емкость бензобака увеличена до 240 л;

- фильтр маслосистемы главного редуктора перенесен с фермы на перегородку капота;

- секторы останова мотора и пожарного крана смонтированы на левой стороне центрального пульта;

- под фланец всасывающего патрубка помещена резиновая прокладка, толщина фланца увеличена;

- для улучшения подхода к мотору, направляющие профили заслонки маслорадиатора расположены горизонтально и укреплены на крышке капота;

- в связи с изменением крепления заслонки маслорадиатора изменена проводка укрепления заслонкой.

По спецоборудованию:

- для облегчения подхода к узлам и оборудованию, размещенном на левом пульте, левая стенка пульта сделана легкосьемной и является одновременно обшивкой фюзеляжа;

- усовершенствована конструкция электрощитка, расположенного в моторном отсеке и для улучшения подхода к задней крышке мотора электрощиток перенесен в правую верхнюю часть моторного отсека.

С этими доработками Як-100 допустили на государственные испытания в ГК НИИ ВВС. Вертолет прошел их во второй половине 1950 г. с положительной оценкой. Но в серию, как уже было сказано, пошёл Ми-1.

Опыт, полученный конструкторами ОКБ А.С.Яковлева при создании машины, не пропал даром. Ведь если бы не появился Як-100, то не смог бы подняться в воздух и следующий вертолёт ОКБ - "летающий вагон" Як-24. Этот серийный вертолёт строился уже по продольной схеме, и в своё время считался одним из самых больших в мире. Так что смело можно сказать, что путёвку в небо "гигант- Як-24 получил от "малыша" Як-100.

Краткое техническое описание

Вертолет связи Як-100 цельнометаллической конструкции построен по одновинтовой схеме с двигателем воздушного охлаждения АИ-26ГРФЛ номинальной мощностью у земли 420 л.с.

Главный ротор трехлопастный, диаметром 14,5 м. Хвостовой ротор также трехлопастной, диаметром 2,6 м. Лопасти роторов деревянные.

Главный ротор приводится во вращение двигателем через вертикальный вал и редуктор. Передача вращения от редуктора к хвостовому ротору происходит путем трансмиссии.

Управление движением вертолета вперед, назад и в стороны осуществляется при изменении циклического шага лопастей главного ротора. Для подъема и спуска изменяется общий шаг лопастей главного ротора; повороты вертолета достигаются изменением шага лопастей хвостового ротора. На Як-100 применена система объединенного управления "шаг-газ".

Вертолет снабжен приемо-передающей радиостанцией, переговорным устройством и оборудован для ночных полетов- Як-100 может эксплуатироваться в двух вариантах: трехместном и двухместном (учебном).

Фюзеляж состоит из трех частей: передней, средней и хвостовой. Каркас передней части образован дюралевыми шпангоутами и стрингерами; обшивка каркаса - дюралевая.

В носовой части помещена просторная светлая кабина, верхняя часть остекления которой может закрываться полотняной сдвижной шторкой.

Двери для входа в кабину сдвижные, имеют амортизаторы, облегчающие их открывание в полете. Передняя дверь расположена на правом борту, задняя -на левом.

Каркас средней части - сварной из хромансилевых труб, состоит из двух ферм: передней и задней, соединяющихся между собой двумя болтами В конструкцию передней фермы включена рама для установки главного редуктора; в конструкцию задней - подмотор-ная рама. Средняя часть фюзеляжа закрыта легкосъемными панелями, являющимися капотом моторной установки.

Хвостовая часть фюзеляжа - полумо-нокок, образованный двумя усеченными конусами, оси которых составляют угол 150 градусов.

Каркас хвостовой части дюралевый, состоит из четырех лонжеронов, шпангоутов и стрингеров. В верхних частях шпангоутов установлены опоры валов трансмиссии. В месте стыка конусов расположена хвостовая опора.

Главный ротор трехлопастный, диаметром 14,5 м. Лопасти ротора деревянные; имеют каркас, состоящий из лонжерона, нервюр и обода. Лонжерон, образующий носок лопасти, склеен из ясеневых и дубовых дроков. Нервюры в комлевой части - сосновые, остальные - липовые. Обод проходит вдоль задней кромки лопасти и объединяет концы нервюр: в комлевой части обод ясеневый, в остальной - сосновый, с законцовкои из липы.

Обшивка лопасти фанерная, склеена из двух слоев миллиметровой фанеры, волокна которой направлены под углом 45градусов к оси лонжерона. Для аэродинамической балансировки лопастей в концевой части каждой лопасти на задней кромке укреплена дюралевая пластина, угол отклонения которой регулируется на земле. Весовая балансировка лопасти осуществляется свинцовыми грузами, заделанными в носок лонжерона на клее АК-20 и на шурупах.

На комлевую часть лопасти одета дюралевая муфта, состоящая из двух половин, стягиваемых болтами, пропущенными сквозь комель. При помощи стыковой муфты каждая лопасть ротора присоединяется к углу подвески, дающему возможность вращения лопасти вокруг трех осей, лежащих во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Кроме вращения вокруг оси ротора, лопасти могут поворачиваться вокруг вертикальной оси подвески, изменять угол атаки и опускать или поднимать свои концы, образуя "тюльпан".

Вертикальная ось подвески снабжена фрикционным демпфером. Узел подвески крепится к головке ротора при помощи оси горизонтального шарнира. Отклонения лопастей вверх и вниз, вперед и назад ограничены следующими величинами: поворот вокруг горизонтального шарнира при отклонении всех трех лопастей вниз - 6 градусов, вверх - 20; при отклонении одной лопасти вниз - 6 градусов, вверх - 45. Поворот вокруг вертикального шарнира вперед по ходу вращения 8 градусов, назад- 14; изменение угла атаки - от плюс 3 градусов до плюс 14 градусов 30 минут.

Система передач состоит из вертикального вала, главного редуктора, трансмиссии к хвостовому редуктору и хвостового редуктора. Вертикальным валом и главным редуктором осуществляется передача крутящего момента от двигателя к главному ротору. Передача крутящего момента к хвостовому ротору происходит через главный редуктор трансмиссией и хвостовым редуктором.

Таким образом, в случае остановки двигателя главный ротор, продолжая вращаться, приводит во вращение хвостовой ротор, вследствие чего сохраняется путевая управляемость. Система передач начинает движение при включении муфты редуктора мотора.

Главный редуктор укреплен болтами на кольце рамы каркаса средней части. Он соединен с редуктором двигателя вертикальным валом, имеющим на концах упругие резиновые муфты Состоит из узла ведущей цилиндрической шестерни с тормозом, оси редуктора, узла ведущей конической шестерни и узла ведомой конической шестерни. Все узлы заключены в литой магниевый картер, представляющий собой корпус и крышки, соединенные болтами.

Ведущая цилиндрическая шестерня имеет удлиненный хвостовик со шлицами, который соединяется со стаканом тормоза, служащего для подтор-маживания ротора после посадки геликоптера Ведомая цилиндрическая шестерня состоит из двух зубчатых венцов, укрепленных на общей ступице, которая через промежуточное кольцо соединяется с головкой ротора, Нижний венец шестерни служит для привода конических шестерен, связанных через трансмиссию с хвостовым редуктором.

Смазка главного редуктора - автономная. Масляный бак установлен за рамой главного редуктора. Циркуляция масла в системе создается помпой на редукторе.

Хвостовой редуктор закреплен на последнем шпангоуте хвостовой части фюзеляжа и состоит из двух конических шестерен, заключенных в литой магниевый корпус. Полый хвостовик ведомой шестерни является валом редуктора и имеет шлицы для головки ротора и головки управления шагом ротора.В конструкцию редуктора включен винтовой механизм управления шагом хвостового ротора, штанга которого проходит внутри хвостовика ведомой шестерни.

Трансмиссия проходит по верху хвостовой части фюзеляжа и состоит из семи отдельных трубчатых валов, соединенных между собой карданными шарнирами и шлицами. В местах перегиба трансмиссии установлены хвостовые передачи с двойными карданами: на прямолинейных участках сделаны шлицевые соединения. Соединения валов обеспечивают свободу продольного перемещения и перекоса. Закрыта трансмиссия съемным дюралевым кожухом.

Хвостовой ротор трехлопастный, диаметром 2,6 м. Лопасти деревянные, склеены из ясеневых реек в носке и сосновых - в остальной части. Комлевая часть лопасти усилена дюралевыми накладками и присоединена к узлу подвески, закрепленному на головке ротора. Отклонения лопасти ограничены следующими величинами: изменение угла атаки - от минус 3 градусов до плюс 12; отклонение лопасти от плоскости вращения влево - 3 градусов, вправо - 5. При нейтральном положении педалей угол установки лопасти равен плюс 2 градусов 30 минут.

Управление геликоптером - двойное, состоящее из управления циклическим шагом главного ротора, объединенного управления общим шагом главного ротора и нормальным газом мотора (управления "шаг-газ") и управления хвостовым ротором.

Управление циклическим шагом осуществляется при помощи ручки самолетного типа, установленной перед креслами пилотов, механизма управления циклическим и общим шагом и системы жестких тяг и качалок. Механизм управления циклическим и общим шагом состоит из пустотелого ползуна, перемещающегося внутри оси редуктора, качающейся внутри ползуна на шаровом шарнире штанги и головки, помещенной на верхнем конце штанги.

На головке в бронзовых подшипниках, оси которых перпендикулярны оси головки, установлены три рычага, связанные с поводками управления лопастей. Один из рычагов жестко укреплен на головке, два других могут поворачиваться в подшипниках. Штанга системой тяг и качалок, состоящей из двух ветвей, соединена с ручками управления циклическим шагом.

В систему управления циклическим шагом включены массовые демпферы и пружинные компенсаторы, натяжением пружин которых можно регулировать усилия на ручке. Изменение натяжения пружин производится штурвалами установленными на левом пульте.

Объединенное управление общим шагом и нормальным газом состоит из двух ручек "шаг-газ-, связанных при помощи жестких тяг с винтовым необратимым механизмом и с рычагом нормального газа. Винтовой механизм связан с ползуном механизма управления циклическим и общим шагом. Ручка -шаг-газ" обеспечивает одновременное, согласованное и бесступенчатое изменение как общего шага, так и нормального газа; сохранение заднего шага при брошенном управлении; допускает дополнительную корректировку нормального газа при неизменном общем шаге.

Корректировка нормального газа производится вращением рукоятки ручки "шаг-газ". Для поддержания постоянного числа оборотов ротора при изменении общего шага на всем летном диапазоне углов установки лопастей в систему управления нормальным газом включена дифференциальная качалка с кулисой. При угле установки лопастей ротора 9 градусов 30 минут дроссельная заслонка двигателя открывается полностью и верхнее плечо дифференциальной качалки доходитдо упора. Дальнейшее увеличение угла установки лопастей происходит без изменения нормального газа мотора. При этом пружинная тяга, включенная в систему управления нормальным газом, растягивается.

Управление хвостовым ротором производится педалями самолетного типа, связанными при помощи тяг, сектора. тросов и цепи с механизмом управления шагом хвостового ротора.

Пневмосистема служит для запуска двигателя и управления тормозами колес. Запас сжатого воздуха помещается в 8-литровом шаровом баллоне под полом кабины и пополняется в полете компрессором АК-50. Рабочее давление в сети 40-50 атм.

Шасси трехколесное, неубирающе-еся, состоит из трех стоек: двух главных и одной передней. Работа при посадке поглощается масляно-пневма-тическими амортизаторами обычной конструкции, которые наполнены смесью, состоящей из 70-градусного глицерина, 30-градусного спирта и сжатого воздуха.

Главная стойка подкосная: V-образ-ный подкос шарнирно подвешен к каркасу фюзеляжа в двух точках. Ось тормозного колеса 500 х 150 мм укреплена в углу подкоса. Амортизатор, представляющий собой дюралевую телескопическую трубу, укреплен между осью колеса и каркасом фюзеляжа. Давление в амортизаторе - 36 атм, ход поршня амортизатора - 145 мм, ход колеса- 235 мм.

Передняя стойка консольная, ориентирующаяся на 360 градусов, с рычажной подвеской колеса 400 х 150мм. Амортизатор стойки оканчивается шаром, входящим в гнездо на панели каркаса фюзеляжа. Ход поршня амортизатора - 100 мм, ход колеса - 190мм.

На Як-100 установлен звездообразный однорядный мотор АИ-26ГРФЛ номинальной мощностью у земли 420 л.с.

Мотор крепится к кольцу подмотор-ной рамы болтами и, кроме того, имеет в передней части два поддерживающих хромансилевых стержни. Капот мотора разделен на внутренний и наружный, служащий одновременно обшивкой средней части фюзеляжа.

Охлаждение мотора производится 16-лопастным вентилятором, одетым на носок коленчатого вала мотора. Для предохранения вентилятора от толчков при запуске мотора передача вращения к нему осуществляется через фрикционную муфту.

Нагретый воздух выводится наружу через жалюзи боковых и задних крышек капота.

Питание мотора бензином осуществляется из бака емкостью 228 литров, помещенного за задней стенкой кабины.

Маслобак, питающий двигатель, расположен за задней стенкой кабины над бензобаком и имеет емкость 30 кг. Циркуляция масла в системе осуществляется четырьмя помпами: двумя основными - нагнетающей и откачивающей- в задней части мотора, и двумя помпами редуктора - также нагнетающей и откачивающей - в носке мотора. Нагретое масло охлаждается в круглом сотовом радиаторе диаметром. Выход воздуха из радиатора регулируется управляемой заслонкой.

Управление двигателем производится ручкой "шаг-газ" с корректором, секторами пожарного крана и остановки, расположенными на центральном пульте, и ручкой включения муфты редуктора - на правом пульте. Запуск двигателя осуществляется сжатым воздухом.

Оборудование кабин размещено у места пилота на приборной доске и на трех пультах: центральном, левом и правом. А также у места инструктора - на приборной доске и левом пульте.

Источниками электроэнергии являются генератор ГСК-1500, установленный на моторе, и аккумулятор 12А-10, помещенный внутри центрального пульта.

Радиооборудование вертолета состоит из приемо-передающей радиостанции РСИ-6 и переговорного устройства СПУ-2М-бис.

Приемник РСИ-6М1, передатчик РСИ-6К радиостанции и усилитель СПУ-2м-бис помещены на этажерке - справа от сиденья инструктора.

Георгий КОЛОВ