«Ансат» соединяет регионы

О возможном участии коллектива конструкторского отдела Уральского филиала фирмы «Камов» в работе по программе «Ансат» я узнал в августе 1993 года от руководителя Уральского авиационного научно-технического центра «Вертолет» И.Н. Соколовского- Тот, в свою очередь, получил предложение поучаствовать в работе над «Ансатом» от С.А. Михайлова – руководителя инженерного центра «Омега», доцента кафедры строительной механики летательных аппаратов КАИ.

С августа по октябрь 1993 года И.Н. Соколовский подбирал коллектив, способный выполнить проектно-конструкторские работы по новому вертолету, рассматривались их возможный объем и тематика. Постепенно будущий фронт работ УАНТЦ «Вертолет» стал наполняться конкретным содержанием. Научно-техническому центру поручалась разработка несущей системы «Ансата» (втулка и лопасти несущего и рулевого винтов, включая технологию их изготовления), автомата перекоса, полозкового шасси, оперения. При этом разработки должны были сопровождаться расчетами нагрузок, балансировки, устойчивости и управляемости, отстройки от флаттера и земного резонанса. Кроме самих агрегатов, предполагалась разработка под них испытательных стендов и программ стендовых испытаний. Основное требование – обеспечение соответствия вертолета (с указанными агрегатами) требованиям АП-29 категории «А».

Для выполнения намеченных задач И.Н. Соколовский привлек специалистов фирмы «Камов» и ее уральского филиала. Работы возглавили А.Г. Сатаров (конструкторская разработка несущей системы и автомата перекоса), Б.П. Наумов (разработка технологии изготовления несущей системы), И.П. Назаров (разработка полозкового шасси), В.В. Нам (разработка оперения) и В.И. Овчинников (проектно-расчетные работы по определению кинематических характеристик управления, нагрузок, устойчивости и управляемости, отстройки от флаттера и земного резонанса).

Административно-финансовое руководство всеми вышеназванными работами возглавил И.Н. Соколовский. Руководители отдельных направлений сами должны были подбирать исполнителей, они же отвечали за конечный результат перед общим начальником. Безусловно, самым опытным специалистом и лидером всей команды был А.Г. Сатаров, работавший в молодые годы (ко времени начала работ по проекту «Ансат» ему уже было более 70 лет) начальником отдела технических проектов в ОКБ Н.И. Камова и бывший его единомышленником и соратником.

Первая встреча А.Г. Сатарова с В.Б. Карта-шевым и другими заинтересованными лицами состоялась 10 октября 1993 года в Казани. В обсуждении вопроса участвовали С.А. Михайлов, В.А. Павлов (заведующий кафедрой СМЛА КАИ), А.И. Степанов (главный конструктор вертолетного завода), В.В. Двоеглазов (ведущий конструктор проекта «Ансат»). В тот день особенно подробно обсуждались вопросы конструктивного исполнения несущей системы и, в частности, втулки несущего винта. А.Г. Сатаров предложил для «Ансата» и представил коллегам на обсуждение образцы резиново-пластиковой упругой рессоры-тор-сиона – главного элемента перспективной втулки. Конструктивная схема такой втулки была запатентована им (в соавторстве с коллегами) еще в 1987 году. К тому времени подобная втулка меньших размеров успешно прошла стендовые прочностные испытания в Уральском филиале фирмы «Камов». Результаты испытаний подтвердили работоспособность и приемлемый ресурс такой втулки. В.Б. Карташев это предложение принял (в варианте карданного крепления упругой втулки к валу несущего винта), но с дополнительной проработкой возможности создания варианта с жестким креплением втулки к валу. Были ориентировочно определены этапы и сроки выполнения работ, порядок их финансирования которые позже оформились в договорные отношения между УАНТЦ «Вертолет» и ИЦ «Омега», осуществлявшим научно-техническое сопровождение всего проекта «Ансат».

Все работы разбили на три этапа: первый – разработка техпредложения, второй -разработка эскизного проекта и третий -разработка рабочей конструкторской и технологической документации. Только по стендам по мере проработки агрегатов работа выполнялась в один этап: сразу выпуск рабочей конструкторской документации. На этапе создания техлредложений работы выполнялись не по техзаданиям, а по исходным данным, утвержденным руководителем проекта В.Б. Карташевым. К последующим этапам уже оформлялись соответствующие технические задания (отдельно или как приложения к договорам).

Первым (в декабре 1993 года) было разработано техпредложение на несущий винт с упругой втулкой на карданном подвесе. По результатам параметрических аэродинамических расчетов под двигатель PW-206 (с учетом анализа статистических данных) был предложен несущий винт диаметром 12 м, рулевой – 2,2 м. При этом максимальную взлетную массу вертолета для увязки всех проектных параметров предлагалось принять величиной 3600 кг вместо 3300 кг. На совместном обсуждении техпредложения были согласованы и утверждены к дальнейшему проектированию несущий винт диаметром 11,5 м и максимальное значение взлетной массы 3300 кг.

В связи с болезнью А.Г. Сатарова окончание разработки техпредложения на рулевой винт затянулось, оно было выдано лишь в мае 1994 года. Конструктивно втулка рулевого винта была также исполнена с упругими рес-сорами-торсионами. Забегая вперед можно отметить, что в натурных испытаниях такая конструкция оказалась недостаточно работоспособной. Наверное, возможно было довести ее до рабочего состояния, но в отсутствие опытного идеолога (А.Г. Сатаров к тому времени умер) от этого пришлось отказаться. В настоящее время на «Ансате» стоит обычный шарнирный рулевой винт, который также разработал коллектив УАНТЦ «Вертолет».

Кроме предложения по рулевому винту, центр проработал и выдал предложение на фенестрон, которое при всестороннем рассмотрении и сравнении с рулевым винтом было отклонено в пользу рулевого винта.

В работе по несущей системе (включая втулку и лопасти НВ, рулевой винт) самое активное и непосредственное участие принимал инженер фирмы «Камов» В.П. Пивоваров. Им также разработана конструкторская документация на лопасть несущего винта, рулевой винт и автомат перекоса. На этапе рабочего проектирования при оформлении окончательной рабочей конструкторской документации ему помогали изготавливать деталировочные чертежи инженеры-конструкторы фирмы «Камов» Е.А. Зуев и А.В. Михайлов. К разработке оперения, а также стендов и программ стендовых испытаний были привлечены инженеры-конструкторы филиала фирмы «Камов» В.В. Нам, А.Ю. Пер-минов, С.А. Сударь, В.В. Букреев, СЛ. Г^ицев-ский, О.Е. Кириллов и А.Ю. Заханевич.

Расчетное сопровождение разработок также выполняли специалисты Уральского филиала фирмы «Камов»: В.И. Овчинников (руководитель работ), О.Е. Кириллов, В.В. Ляшенко, Н.С. Липень. Все расчетные работы выполнялись в тесном взаимодействии со специалистами КВЗ, ИЦ «Омега», ЗАО «Аэромеханика», МНПК «Авионика», ЦАГИ.

Разработанные математические модели полета вертолета (авторы В.И. Овчинников и О.Е. Кириллов) и проведенные расчеты показали, что со втулкой на карданном подвесе вертолет имеет неприемлемые характеристики управляемости. Поэтому в 1995 году было принято решение о разработке втулки с жестким креплением к валу НВ (с теми же рессорами-торсионами). Такая втулка также была оперативно разработана В.И. Пивоваровым.

Одновременно с конструкторской документацией на несущую систему разрабатывалась (применительно к условиям Казанского вертолетного завода) и технологическая документация. Руководил работами Б.П. Наумов.

Разработка полозкового шасси выполнялась специалистами фирмы «Камов» под руководством И.П. Назарова. Первоначально шасси было спроектировано и изготовлено на КВЗ из пластика. Однако при первых же наземных испытаниях такое шасси сломалось. Чтобы исключить подобное в будущем, понадобилась достаточно длительная доводка как конструкции, так и технологии изготовления шасси. Из-за отсутствия времени работа по пластиковому шасси была прекращена, и на вертолет было установлено обычное металлическое шасси.

Пожалуй, самый неприятный «сюрприз» преподнес рулевой винт с рессорами-торсионами. При наземных гонках первого прототипа вертолета (май 1998 года) возникли интенсивные вибрации рулевого винта, что привело к поломке хвостового редуктора. Анализ результатов испытаний показал: втулка винта в плоскости вращения имеет недостаточную жесткость, что в сочетании с недостаточно жестким валом РВ приводит к возникновению вблизи рабочих оборотов апериодического резонанса. Пришлось срочно увеличить диаметр вала, а также жесткость крепления хвостового редуктора за счет введения дополнительных подкосов. Такие конструктивные доработки позволили сдвинуть резонансную зону за рабочие обороты и обеспечить подготовку вертолета к началу летных испытаний. Однако в дальнейшем во избежание повторения резонанса от рессор-торсионов на рулевом винте пришлось отказаться и срочно спроектировать новую шарнирную втулку, которая с небольшими изменениями стоит на «Ансате» и в настоящее время.

В процессе работы над проектом добавлялись новые темы и объемы работ. В 1996 году было принято решение о создании для вертолета цифровой комплексной системы управления КСУ-А, и для отработки системы на этапе синтеза законов управления потребовалась полная нелинейная математическая модель полета вертолета. Такая модель была разработана УАНТЦ «Вертолет» всего за три месяца (авторы В.И. Овчинников, О.Е. Кириллов) и протестирована в ЦАГИ. Эта модель послужила и служит до сегодняшнего времени для определения динамических характеристик вертолета при стендовых испытаниях КСУ-А, в том числе она была использована при госиспытаниях вертолета «Ансат-У».

Проведенные еще в 1994-1996 годах расчеты нагрузок на агрегаты вертолета, в частности, на валы главного и хвостового редукторов позволили своевременно усилить их конструкцию. И как показала практика эксплуатации вертолетов, это было совершенно правильное решение. Оно позволило непрерывно увеличивать начальный назначенный ресурс редукторов и взлетный вес вертолета (с 3300 до 3600 кг), как это было определено еще в 1993 году в первом техническом предложении на несущую систему.

Виктор ОВЧИННИКОВ, заместитель главного конструктора ОКБ КВЗ