Вертолет, 2010 №01

На Московском вертолетном заводе я работал в области прочности, поэтому все, что излагается дальше, касается именно проблем прочности. В 1954 году произошла катастрофа вертолета: в полете разрушился комлевый стык лопасти. Предварительно этот стык был испытан на действие главной нагрузки – центробежной силы и не разрушился при почти шестикратном запасе. Почему же это произошло в полете, недоумевали мы. Но довольно скоро поняли, что причина произошедшего в усталостном разрушении в его классическом виде. Это разрушение не могло не произойти: мы не понимали, что конструкция лопасти, находящаяся в поле переменных и постоянных нагрузок, сопротивляется совсем иначе, чем при однократной (так называемой статической) нагрузке. Не было представления и о том, как в такой сложной конструкции распределяются напряжения, как взаимодействуют между собой составные части комлевого стыка. Мы не понимали, как можно и нужно определять несущую способность конструкции в поле действия вышеуказанных сил и назначать в соответствии с этим ресурс.

Конструирование летательных аппаратов производится в поле действия различных нормативных актов, руководств и законов. Одним из таких законов являются «Нормы прочности вертолетов». Эти законы, в том числе и «Нормы прочности», необходимы при разработке конструкций: они прямо указывают, на какие нагрузки должны быть рассчитаны вертолетные конструкции, какие должны быть запасы прочности, на что должны быть испытаны конструкции. Однако нормы, как и всякие жесткие законы, могут создавать психологические «шоры», закрывающие часть «горизонта», что иногда приводит к негативным последствиям. Нельзя сказать, что «Нормы прочности вертолетов» препятствовали конструированию с учетом усталости, нет, они просто не сосредотачивали внимание разработчиков на этом. Беда в том, что эти нормы строились по аналогии с самолетными. Но «Нормы прочности самолетов» были вполне логичными и охватывали все условия жизни этих летательных аппаратов. Все дело в том, что при тех скоростях, на которых летали в те годы самолеты, большие переменные нагрузки не возникали, а если и встречались, то их количество было невелико, они измерялись десятками тысяч циклов. Поэтому при назначении ресурсов самолетов достаточно было обеспечить статическую прочность с заданными запасами. Но агрегаты вертолета: лопасти несущих и рулевых винтов, втулки и системы управления – работают в совсем другой области кривой Велера, а именно, в области десятков миллионов циклов, если иметь в виду экономически целесообразные сроки эксплуатации.

Хотя в начале проектирования Ми-4 и было понимание этих особенностей, достаточно глубокого их осознания не было. В общем, «колокол не звонил», мы не понимали, в какую новую неизведанную зону проблем вступаем. Но после катастрофы все изменилось, пришло ясное осознание проблемы. А комлевый стык лопасти, о котором я упомянул вначале, – просто первый пример нового подхода к конструированию (примером такого подхода является комлевый стык Ми-1, который стоит в музее М.Л. Миля). Этот подход заключается в том, что проектирование конструкций осуществляется одновременно со скрупулезным анализом напряженного состояния конструкции и именно такой анализ генерирует необходимые идеи для конструирования. Разработка нового стыка шла именно путем, который привел к созданию долговечной конструкции для лопастей несущих винтов вертолетов Ми-1 и Ми-4, и больше ни на каких лопастях никаких вертолетов фирмы М.Л. Миля не было разрушений, связанных с усталостной прочностью, которая является следствием недостаточной проработки конструкции. Это стало началом нового подхода к конструированию, в том числе и лопастей вертолетов.