КА

Рис. 1. Эмблема вертолётов марки Ка.

Ка — марка вертолётов, созданных в ОКБ, возглавлявшемся Н. И. Камовым (см. Ухтомский вертолётный завод имени Н. И. Камова). Вертолёты, созданные под руководством его преемника С. В. Михеева, имеют также марку Ка (рис. 1), ОКБ специализируется на разработке вертолётов соосной схемы — двухвинтовых вертолётов с расположением несущих винтов (НВ) на одной оси и вращающихся в противоположные стороны. Основные данные вертолётов см. в таблице 1.

Соосная схема вертолёта всегда привлекала внимание рациональным использованием мощности двигателя (из-за отсутствия её потерь для компенсации реактивного крутящего момента НВ), хорошими манёвренными свойствами и малыми габаритными размерами. В начале 40-х гг. эта схема была наиболее распространённой среди экспериментальных конструкций вертолётов, однако отсутствие в те годы разработанной теории аэромеханики соосного винта и встретившиеся проблемы при его создании и доводке заставили многих конструкторов отказаться от неё.

Развитие ОКБ началось с создания одноместного корабельного вертолёта Ка-10 (1949) для связи и наблюдения, положившего начало производству вертолётов соосной схемы. По компоновочной схеме Ка-10 практически не отличался от своего предшественника — одноместного экспериментального вертолёта Ка-8 (первый полёт в 1947, см. рис. 11), над которым Камов с небольшой группой энтузиастов работал в Центральном аэрогидродинамическом институте с 1945. На новом вертолёте вместо мотоциклетного двигателя М-76, форсированного до мощности 28—31 кВт, был установлен специально спроектированный авиационный четырёхцилиндровый поршневой двигатель АИ-4В. Пилотажные особенности вертолётов соосной схемы оказались очень хорошими для взлёта и посадки на качающиеся палубы ограниченных размеров. Работы по созданию и лётно-морским испытаниям вертолёта Ка-10 и его модификации Ка-10М, в процессе которых впервые в СССР били выполнены взлёты и посадки с палубы корабля (1950), стали и началом создания корабельных вертолётов.Ограниченные возможности небольшого одноместного вертолёта безфюзеляжной конструкции (мог перевозить только лётчика) помешали Ка-10 стать первым серийным вертолётом ОКБ. Им стал новый двухместный корабельный вертолёт Ка-15 (рис. 2 и рис. 12) с поршневым двигателем АИ-14В. Основные принципы создания соосных НВ и управления ими остались такими же, как на Ка-10М, но диаметр НВ был увеличен до 9,96 м. Вертолёт предназначался для выполнения ряда задач в интересах кораблей Военно-морского флота. На его базе разработаны учебный вариант УКа-15 и модификации для народного хозяйства Ка-15М и Ка-18. На Ка-15 установлено 2 мировых рекорда.

Создание в СССР океанского флота потребовало дальнейшего развития корабельных вертолётов, способных решать задачи противолодочной обороны, разведки и целеуказания, траления мин, спасательных работ и др. Эти задачи требовали от ОКБ создания вертолёта, значительно превосходящего своего предшественника по массе, скорости и другим показателям. Новый корабельный вертолёт Ка-25 (рис. 13) был показан в 1961. Высокие качества вертолёта были продемонстрированы в 1974 при разминировании Суэцкого канала. При создании нового поколения корабельных вертолётов успешно были решены такие технические проблемы, как создание системы автоматической стабилизации вертолёта и частоты вращения НВ в полёте, защита от «земного резонанса», посадка на качающуюся палубу. Одновременно была отработана система автоматизированного складывания лопастей НВ для уменьшения габаритов вертолёта при хранении, создано несколько специальных комплексов целевого оборудования с радиолокационными станциями для выполнения разнообразных задач, решена проблема совместимости — взаимной приспособленности вертолёта и корабля-носителя. Специфические условия базирования и применения корабельных вертолётов оказали влияние не только на выбор конструктивных решений, но и на систему обслуживания вертолёта, подготовки его к полёту. Наличие на борту Ка-25 радиолокационных станций, комплексов разнообразного радиоэлектронного оборудования позволили в конце 1978 успешно выполнить впервые в истории освоения Арктики операцию по проводке атомного ледокола «Сибирь» с караваном судов в условиях полярной ночи.

В начале 70-х гг. был создан многоцелевой корабельный вертолёт Ка-27 для замены Ка-25. Вертолёт выполнен по соосной схеме с двумя газотурбинными двигателями, имеет четырёхстоечное шасси, двухкилевое оперение, оборудован системой складывания лопастей и аварийными надувными баллонетами. При большей (примерно в 1,5 раза) взлётной массе по сравнению с Ка-25 он имеет те же габариты и, следовательно, занимает то же «жизненное пространство» на корабле-носителе (рис. 6). Высокая энерговооружённость обеспечивает применение вертолёта в широком диапазоне повышенных температур наружного воздуха в условиях высокой влажности, то есть эффективное решение задач во всех акваториях Мирового океана. Ка-27 оснащён радиолокационной станций, ЭВМ и современными комплексами пилотажно-навигационного, радиосвязного и специального оборудования. Обеспечен высокий уровень автоматизации полётов, что позволяет эффективно выполнять боевые задачи днём и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, на больших удалениях от корабля базирования, Несмотря на значительную взлётную массу Ка-27 не утратил основного качества, присущего вертолётам соосной схемы, — высокой манёвренности и простоты управления. Ка-27 послужил базой для создания нескольких модификаций, которые находятся на вооружении ВМФ или разрабатываются: вертолёта Ка-28, являющегося дальнейшим развитием Ка-27; Ка-27ПС — для поисково-спасательных работ (оснащён поисковой радиолокационной станцией и другим оборудованием поиска и спасания терпящих бедствие на воде); транспортно-боевой Ка-29 (оснащён оборудованием и вооружением для борьбы с танками). В 80-х гг. создан боевой высокоманёвренный Ка-50 для поддержки сухопутных войск.

Второе направление в деятельности ОКБ — создание вертолётов для народного хозяйства. Первые в ОКБ вертолёты для этих целей (Ка-15М и Ка-18) были созданы на базе корабельного вертолёта Ка-15 с той же несущей системой и силовой установкой. Ка-15М отличался от Ка-15 набором сменных подвесных кассет (для перевозки почты, мелких грузов) и специальных гондол для больных, укомплектовывался оборудованием для сельскохозяйственных работ (подвесные бункеры для химикатов и агрегаты для их разбрызгивания или распыления). На Ка-18 по сравнению с Ка-15 была удлинена и расширена кабина, вмещающая лётчика и трех пассажиров или больного на носилках. В 1958 на Всемирной выставке в Брюсселе за оригинальность конструктивного решения вертолёт Ка-18 был отмечен золотой медалью. Вертолёты Ка-15М, Ка-18 нашли широкое применение на авиационно-химических работах. Однако малая грузоподъёмность и низкая весовая отдача этих вертолётов отрицательно сказывались на их экономических показателях и рентабельности применения в связи с возросшим объёмом авиационно-химических работ в начале 60-х гг. Поэтому перед ОКБ была поставлена задача создания высокоэффективного специализированного вертолёта для сельского хозяйства. С учётом сезонности сельскохозяйственных работ конструкция вертолёта должна была обеспечивать возможность переоборудования его для выполнения других работ.

Ка-26 (рис. 3 и рис. 14) — многоцелевой вертолёт с двумя поршневыми двигателями М-14В26, трехлопастными соосными НВ, двухкилевым оперением и четырёхопорным неубирающимся шасси. Созданию различных по назначению вариантов способствовало применение на Ка-26 необычного конструктивно-компоновочного решения фюзеляжа в виде «летающего шасси». Такая схема и комплекты различного быстросъёмного навесного оборудовали (пассажирская кабина, грузовая платформа, аппаратура для опрыскивания и внесения минеральных удобрений и др.) позволяют в течение 1,5—2 ч бригаде из 3 человек переоборудовать вертолёт из одного варианта в другой. К конструктивным особенностям вертолёта (кроме схемы «летающего шасси» и двухдвигательной силовой установки с размещением поршневых двигателей в гондолах по бокам фюзеляжа следует отнести широкое применение стеклопластика из которого изготовлены не только различные обтекатели, капоты, пол кабины, бункер для химикатов, но и такие важнейшие элементы конструкции, как лопасти НВ. По сравнению с широко распространенными цельнометаллическими лопастями с прессованным лонжероном такие лопасти имеют значительно больший ресурс. Стеклопластиковые лопасти, конструкция и технология изготовления которых были разработаны ОКБ и запатентованы в пяти странах (США, ФРГ, Великобритания, Франция и Италия), позволили существенно поднять коэффициент полезного действия НВ и обеспечить стабильность его аэродинамических характеристик в различных климатических условиях. Конструкция и технология изготовления лопасти вертолёта Ка-26 стали типовыми в ОКБ для вертолётов различных весовых категорий и назначения. При проектировании Ка-26 была решена проблема создания простого и лёгкого в управлении и пилотировании вертолёта, обладающего высокой экономичностью. Эти качества обеспечили широкое применение Ка-26 в СССР и за рубежом, особенно в варианте для сельского хозяйства. Высокие пилотажные и манёвренные качества и отличный обзор из кабины оказались весьма важными для новой сельскохозяйственной специализации вертолёта. Ка-26 отличают необходимый комфорт и низкий уровень вибраций в кабине пилота. При проведении работ с токсичными химикатами на вертолёте устанавливаются сепаратор-нагнетатель с химическим фильтром, обеспечивающим подачу очищенного воздуха в кабину экипажа, и системы для создания избыточного давления, предотвращающего попадание химикатов в кабину, и для охлаждения воздуха. Ка-26 — первый отечественный вертолёт, получивший сертификат по американским нормам лётной годности (FAR-29) в качестве вертолёта категории «В». Ка-26 эксплуатируются в Японии, ФРГ и многих других странах. Вертолёт имеет около 8 комплектов сменного оборудования, позволяющего использовать его во многих вариантах применения. На Ка-26 установлено 5 мировых рекордов.

Ка-25К (рис. 4) — транспортный вертолёт с двумя двигателями ГТД-3ф, трёхлопастными соосными винтами и четырёхопорным шасси. Отличительные конструктивные особенности — силовая установка (включающая трансмиссию, втулки НВ с системой управления, двигатели с обеспечивающими системами), выполненная в виде единого легкосъёмного агрегата, и съёмная кабина оператора, устанавливаемая в носовой части фюзеляжа. Оператор управляет вертолётом при проведении монтажно-крановых работ. Такой принцип разделения функций экипажа по управлению вертолётом значительно сокращает время, повышает точность и безопасность выполнения монтажных работ. Для стабилизации груза на внешней подвеске в ОКБ разработана специальная система, состоящая из четырёхстепенного автопилота дифференциальной схемы (с датчиками положения троса), которая обеспечивает устойчивое и определенное положение груза относительно вертолёта, исключает его раскачивание на всех режимах полёта и облегчает лётчику управление вертолётом. На Ка-25К был выполнен перелёт Москва—Париж—Москва (1967). Ка-25К, базируясь на атомном ледоколе «Сибирь», в 1979—1990 принимал участие в обеспечении навигации судов. Вертолёт рассчитан на перевозку 2 т груза на внешней подвеске.

Ка-32 (см. рис. 5 и рис. 15) выполнен по традиционной для ОКБ схеме с трёхлопастными соосными винтами, компактным фюзеляжем, хвостовым оперением с двумя килевыми шайбами и четырехопорным шасси. Силовая установка состоит из двух газотурбинных двигателей ТВ3-117, размещённых на фюзеляже впереди редуктора НВ. При создании вертолёта широко использованы полимерные композитные материалы, в частности прямоугольные в плане лопасти целиком выполнены из них. Ка-32, способный поднять на внешней подвеске груз 5 т, предназначен для перевозки грузов, монтажа опор, вывозки древесины, проводки караванов судов по Северному морскому пути. На Ка-32 установлено 8 мировых рекордов.

Ка-126 (рис. 7, 9 и 10) — многоцелевой вертолёт, представляющий собой модернизацию вертолёта Ка-26, на котором два поршневых двигателя заменены одним газотурбинным ТВО100. Двигатель установлен на фюзеляже позади оси НВ. Замена двигателей при сохранении конструктивно-компоновочной схемы вертолёта как «летающего шасси» позволила увеличить массу полезной нагрузки благодаря снижению массы силовой установки, увеличить максимальную скорость полёта в результате уменьшения вредного сопротивления силовой установки и повысить комфортность в кабине путём снижения уровня вибраций и шума. По вариантам применения и конструктивно-технологическому решению основных агрегатов с широким применением стеклопластика вертолёт аналогичен своему предшественнику.

С целью исследования научных, проектировочных и конструктивных проблем повышения скорости полёта винтокрылых летательных аппаратов в 50-х гг. ОКБ, продолжая работы по развитию вертолётов соосной схемы, обратилось к созданию аппарата нового типа — винтокрыла. Ка-22 (рис. 16) — экспериментальный транспортный винтокрыл с двумя газотурбинными двигателями (первоначально ТВ-2-ВК, а затем Д-25ВК), двумя четырёхлопастными тянущими воздушными винтами диаметр 5,7 м, двумя НВ диаметром 22 м, высокорасположенным крылом и трёхопорным неубирающимся шасси с носовым колесом. Гондолы с двигателями располагались под крылом на его концах. Над крылом в гондолах были установлены редукторы для привода НВ. Таким образом, винтокрыл Ка-22 представлял собой комбинацию вертолёта с поперечным расположением НВ и самолёта. НВ используются для создания подъёмной силы и управления винтокрылом на висении и малых скоростях, а крыло и самолётное оперение служат для тех же целей на больших скоростях. При полёте с высокой скоростью на тянущие винты, предназначенные для создания горизонтальной тяги, передаётся вся мощность двигателей. В процессе испытаний на Ка-22 был получен обширный экспериментальный материал по аэродинамике и прочности лопастей, по устойчивости и управляемости аппарата, по работе турбовинтовых двигателей и системы его регулирования на винтокрыле (в сочетании с несущим и тянущим винтами) и другим проблемам. В 1961 Ка-22 принял участие в воздушном параде в Тушине; в том же году на нём были установлены 8 мировых рекордов в классе комбинированных летательных аппаратов.

Наряду с разработкой винтокрылых летательных аппаратов предприятие занималось проектированием и постройкой аэросаней; их основные данные см. в таблице 2.

Аэросани «Север-2» были спроектированы с использованием кузова и шасси автомобиля ГАЗ-20 «Победа» и толкающего трёхлопастного винта реверсивного типа (диаметр 3,5 м). Выпускались серийно в 1959—1963 и эксплуатировались Министерством связи СССР. Опыт их эксплуатации показал недостаточные вместимость и прочность стального автомобильного кузова в специфических условиях снежного бездорожья. Аэросани Ка-30 (рис. 8) спроектированы с теми же силовой установкой и толкающим винтом. Цельнометаллический несущий кузов, выполненный по авиационной технологии, обеспечивал необходимую прочность при малой массе. Это позволило повысить его вместимость до 10 человек. С целью уменьшения трения были разработаны лыжи с полиэтиленовым покрытием подошв. Хорошие ходовые и эксплуатационные качества Ка-30, удобство размещения водителя, грузов и пассажиров обеспечили их широкое применение в снежных бездорожных районах страны (на Дальнем Востоке, в Якутии и др.). На базе Ка-30 разработаны вариант на поплавках для летней эксплуатации на реках и санитарный вариант Ка-30С.

Литература:

Камов Н. И., Соосные вертолёты, «Гражданская авиация», 1968, № 4;

Яцунович М. С., Практическая аэродинамика соосного вертолёта, М., 1965;

Развитие авиационной науки и техники в СССР, М., 1980;

Кузьмина Л. М., Конструктор вертолётов, М., 1989.

В. А. Касьяников.

Таблица 1. Вертолёты Ухтомского вертолётного завода имени Н. И. Камова.

Таблица 2. Аэросани Ухтомского вертолётного завода.

Рис. 2. Ка-15.

Рис. 3. Ка-26.

Рис. 4. Ка-25К.

Рис. 5. Ка-32.

Рис. 6. Вертолёты Ка‑27 на палубе корабля‑носителя.

Рис. 7. Ка-126.

Рис. 8. Аэросани Ка-30.

Рис. 9. Многоцелевой вертолёт Ка‑126.

Рис. 10. Вертолёт Ка‑126 со снятой кабиной.

Рис. 11. Экспериментальный вертолёт Ка‑8.

Рис. 12. Многоцелевой вертолёт Ка‑15.

Рис. 13. Противолодочный вертолёт Ка‑25.

Рис. 14. Многоцелевой вертолёт Ка‑26.

Рис. 15. Многоцелевой вертолёт Ка‑32.

Рис. 16. Экспериментальный винтокрыл Ка‑22.