Вертолет, 2000 № 01

В начале 1954 г. завод приступил к летным испытаниям головной машины Ми-4. 27 февраля на очередном, восьмом, полете произошла катастрофа, вызванная разрушением лопастей. Погибли пилот Владимир Стародубцев и бортинженер Александр Куроптев. Я помню, как подавлены и ошеломлены были этим трагическим событием заводчане. На завод приехала государственная комиссия, в работе которой участвовал Михаил Леонтьевич Миль.

После осмотра упавшего вертолета и исследования характерных повреждений фюзеляжа Миль определил, что причиной разрушения лопастей был флаттер – опасное самовозбуждающееся колебание лопастей несущего винта изгибно-крутильного характера. Это явление возникает на предельных режимах в случае недоведенности конструкции лопасти по центровке.

Всю ответственность за случившееся взял на себя Генеральный конструктор. В ОКБ начались расчетно-исследовательские работы по устранению обнаруженного дефекта. Были увеличены противофлаттерные грузы, переносившие вперед, к носку, центр тяжести в сечениях лопасти, введена наземная контрольная проверка лопасти на флаттер, во время которой на триммер в хвостовике лопасти устанавливался груз, смещавший назад, во вредную сторону, центр тяжести. Так обеспечивался необходимый и надежный запас в центровке лопасти, гарантирующий отсутствие флаттера в полете.

Вскоре после выпуска опытного образца вертолета завод перешел к серийному производству Ми-4. Но было очевидно, что лопасти вертолета нуждались в дальнейшей доводке и усовершенствовании.

Это обстоятельство понимало и руководство Казанского вертолетного завода. Для всех инженерных служб и работников цехов-изготовителей производство лопастей стало главной работой.

Конструкция лопасти, разработанная М.Л. Милем, для своего времени была совершенной по технологическим, весовым и прочностным характеристикам.

Приведем ее краткое описание.

Лопасти вертолета – смешанной конструкции. Их основной стержневой элемент – лонжерон – был выполнен из закаленной хромансилевой трубы. Эта труба длиной в десять метров имела переменную толщину и сужающийся к концу профиль сечения. К лонжерону на хомутах и розетках крепились 57 нервюр из соснового переклея.

В самом носке профиля лопасти была установлена стальная пластина, груз-противовес, крепившийся к лонжерону на хомутах и кронштейнах. Груз окантован носовым буковым стрингером. По нервюрам и стрингерам лопасть оклеивалась полуторамиллиметровой фанерой и полотном. Затем шпатлевалась, полировалась, окрашивалась.

Возник вопрос: как крепить нервюры к лонжерону? Болтами – нежелательно: не хотелось дырявить лонжерон. Сварка тоже отпадала. Осталась безвредная на первый взгляд припайка стальных розеток хомутов нервюр к лонжерону с местным лужением зон контакта.

Лонжерон лопасти – цельная труба – был заказан на Первоуральском трубном заводе, но освоение такой трубы задерживалось. Первые опытные и серийные вертолеты Ми-4 пришлось делать, используя лонжероны, состыкованные из трех частей: наконечника, комлевой и эллипсовидной. Их соединение – стыковка на заклепках – было вынужденной и сложной операцией. К тому же, какой бы идеальной ни была конструкция состыкованного лонжерона, в условиях постоянно действующей в полете знакопеременной нагрузки стык – источник повышенной опасности.

Значение цельных лонжеронов для вертолетных лопастей было трудно переоценить, и когда на Первоуральском трубном заводе заработала установка, выдававшая прокат цельной десятиметровой трубы переменного сечения, все вздохнули с облегчением.

Итак, первым успехом было внедрение цельных лонжеронов, которые КВЗ начал получать с начала 1957 г. Однако лонжерон после прокатки требовалось прокаливать. На заводе была создана уникальная шахтная установка для закалки трубы в вертикальном положении. Труба, вращаясь вокруг своей оси, медленно опускалась внутри индукционной катушки высокочастотного нагрева. После закалки она поступала в масляную ванну, расположенную внизу. Перед сборкой свежекаленую трубу лонжерона правили, устраняли отклонения от прямолинейности и по закрутке.

К производству предъявлялись строгие требования по чистоте наружной и внутренней поверхности трубы. Трубу зачищали, полировали, по внутренней поверхности она просматривалась специальным перископом. Поверхности отверстий под болты крепления трубы с наконечником упрочнялись методом дорнования (формирование поверхностного наклепа).

С годами при эксплуатации возникали непредвиденные случаи поломок несущего винта. Работа лопастей в полете – чрезвычайно сложный процесс. Вращаясь, каждая лопасть то встречает, то провожает встречный поток воздуха, изгибаясь вверх и вниз. Это движение совершается миллионы раз всего за сотни летных часов.