главная экспериментальные
   11-ЭА
       
Разработчик: ЦАГИ, Братухин
Страна: СССР
Первый полет: 1940
Тип: Экспериментальный винтокрыл
  ЛТХ     Доп. информация
   


На основе значительного опыта, накопленного отделом особых конструкций ЦАГИ в процессе испытаний и доводки вертолётов ЦАГИ 1-ЭА и 5-ЭА, было решено создать новый вертолёт, более мощный и совершенный, с лучшими лётными данными, в большей степени пригодный для нормальной эксплуатации.

Проектирование этого вертолёта, получившего наименование ЦАГИ 11-ЭА, было начато в 1934 г.

Это был двухместный одновинтовой вертолёт комбинированной схемы с несущим винтом, аналогичным несущему винту вертолёта ЦАГИ 5-ЭА. Реактивный крутящий момент от несущего винта уравновешивался тягой двух рулевых винтов изменяемого шага, расположенных с боков фюзеляжа на концах небольших крыльев.

Двухместная кабина с тандемным расположением сидений помещалась сзади кабана, на котором крепился несущий винт. Двигатель был установлен впереди фюзеляжа. Аппарат имел нормальное самолётное оперение √ киль с рулём поворота и стабилизатор с рулём высоты. Кроме того, имелось управление вертолётного типа: дифференциальное изменение шага управляемых лопастей несущего винта при помощи автомата перекоса и рулевые винты. Принципиальная особенность вертолёта ЦАГИ 11-ЭА заключалась во взаимной связи его несущего винта и рулевых винтов, осуществляемой при помощи системы управления.

Обороты несущего и рулевых винтов, связанные единой системой трансмиссии, всегда оставались синхронным. В тоже время ввиду изменения их общего шага доля потребляемой ими мощности менялась в широких пределах.

Все три операции, связанные с переходом от парящего полёта к режиму горизонтальных скоростей (уменьшение шага несущего винта, увеличение шага рулевых винтов и уменьшение дифференциального различия в шагах рулевых винтов), производились с помощью одного органа √ штурвала, расположенного в кабине лётчика. Последняя из этих операций √ уменьшение дифференции общего шага рулевых винтов √ могла производиться при помощи специального механизма, независимо от управления изменением шага рулевых винтов, осуществляемого педалями.

Постепенное изменение шага несущего и рулевых винтов могло производиться в пределах, обеспечивающих переход несущего винта на режим авторотирующего полёта. В этом случае вся мощность двигателя потреблялась бы рулевыми винтами. Таким образом, рулевые винты превратились бы в тянущие винты, а вертолёт превратился бы в автожир.

Очевидно, что появление этой схемы, представляющей собой сочетание вертолёта и автожира, стало возможным на основе опыта создания советских автожиров.

Вертолёт ЦАГИ 11-ЭА имел фюзеляж ферменной конструкции, сваренный из хромомолибденовых труб. К фюзеляжу крепились крылья общей площадью 11,3 м^2.

На вертолёте был установлен авиационный двигатель водяного охлаждения "Кертисс-Конкверер" мощностью 630 л. с. при 2450 об/мин. Двигатель был установлен на раме в передней части фюзеляжа и обращён носком вала назад. Впереди хвостовой части двигателя был установлен водяной радиатор, а сзади него √ трёхлопастный вентилятор, приводимый во вращение от одного из моторных приводов. С помощью управляемых заслонок, находящихся перед радиатором, можно было регулировать степень охлаждения двигателя.

Раздача мощности осуществлялась при помощи весьма сложной трансмиссии.

Редуктор двигателя был снят, а на его место был вмонтирован новый, так называемый центральный редуктор вертолётной трансмиссии.

Вертикальный вал, выходящий из центрального редуктора, своим верхним концом был соединён через муфту включения с валом главного редуктора, расположенного во втулке несущего винта.

Главный редуктор представлял собой двухступенчатую планетарную передачу. Вращающаяся опора сателлитов главного редуктора через муфту свободного хода приводила во вращение втулку несущего винта с подвешенными к ней лопастями.

Общее передаточное число всей трансмиссии (от коленчатого вала двигателя до втулки несущего винта) было равно 1:13,4.

Часть мощности двигателя через боковые ведомые конические зубчатые колёса центрального редуктора передавались на два рулевых винта переменного в полёте шага.

Несущий винт вертолёта ЦАГИ 11-ЭА был аналогичен несущему винту вертолёта ЦАГИ 5-ЭА. Он представлял собой комбинацию двух трёхлопастных винтов, вращавшихся в одной плоскости. Один из этих винтов (условно названный подъёмным винтом) диаметром 15,4 м имел три лопасти и создавал подъёмную силу, необходимую для полёта вертолёта. Лопасти этого винта были подвешены ко втулке с помощью горизонтальных, вертикальных и продольных шарниров. Конструкция лопастей была та же, что и конструкция лопастей несущего винта вертолёта ЦАГИ 5-ЭА.

Второй винт (условно названный винтом управления) диаметром 9,2 м имел три лопасти и предназначался для управления вертолётом.

Лопасти этого винта крепились ко втулке с помощью продольного шарнира. Конструктивно они были выполнены аналогично лопастям несущего винта.

Рулевые винты были трёхлопастные диаметром 2,25 м; они были рассчитаны на максимальную мощность 250 л. с. и 1800 об/мин. Лопасти винтов были выполнены из дуралюмина. Это были винты с переменным шагом лопастей в полёте, причём изменение шага можно было производить в широком диапазоне (до 45╟).

Система управления вертолётом включала в себя:

  • управление общим шагом больших лопастей несущего винта;

  • управление дифференциальным шагом малых лопастей;

  • управление шагом рулевых винтов;

  • управление рулями глубины и направления;

  • управление муфтой включения.

Управление общим шагом больших лопастей несущего винта осуществлялось штурвалом, расположенным в кабине лётчика.

Управление дифференциальным шагом малых (управляемых) лопастей несущего винта осуществлялось автоматом перекоса, расположенным между центральным и главным редукторами.

Управление шагом рулевых винтов было связано с ножными педалями и, кроме того, могло производиться специальным дифференциальным механизмом, приводимым в движение от штурвала, расположенного в кабине лётчика.

Ножное управление было связано также с отклонением руля направления.

Дифференциальный механизм обеспечивал уравновешивание реактивного момента от несущего винта на всех режимах полёта, путевое же управление осуществлялось при помощи ножных педалей.

В середине 1936 г. была закончена постройка вертолёта, и он был перевезён на аэродром для лётных испытаний.

После тщательной проверки и регулировки всех агрегатов и аппарата в целом начались испытания с запуском двигателя; вертолёт во время этих испытаний был на глухой привязи на специально оборудованной якорной площадке.

Вскоре было принято решение перейти на новый тип лопастей √ целиком металлической конструкции.

В начале 1938 г. планы дальнейшей работы по вертолёту ЦАГИ 11-ЭА радикально изменились. Было решено не ограничиваться переходом на новую конструкцию лопастей несущего винта, а внести в конструкцию вертолёта значительные изменения, меняющие даже ранее принятую принципиальную схему аппарата.

Это было вызвано желанием расчленить испытания и доводку вертолёта на ряд последовательных этапов, причём в первую очередь намечалось провести испытания вертолёта на вертикальных режимах и на режимах горизонтального полёта с использованием пропульсивной тяги.

Это решение было принято в значительной степени под влиянием двух существенных обстоятельств, выявившихся в самом начале испытаний вертолёта: некоторого перетяжеления вертолёта против проектных данных и большего по сравнению с первоначальными намётками потребления мощности рулевыми винтами для парирования реактивного момента от несущего винта в результате неудачного выбора разноса (слишком малого) рулевых винтов и, как следствие этого, √ уменьшения доли мощности двигателя, используемой несущим винтом.

Так как изменения, внесённые в конструкцию вертолёта ЦАГИ 11-ЭА, были весьма существенны, то он после этих переделок получил новую марку: ЦАГИ 11-ЭА ПВ (пропульсивный вариант).

При переделке вертолёта ЦАГИ 11-ЭА в него были внесены следующие конструктивные изменения:

сняты крылья и вместо них были установлены сварные трубчатые фермы;
вместо двух рулевых винтов переменного в полёте шага установлено четыре рулевых винта меньшего диаметра с бˊольшим разносом (11 м вместо 8 м);
в связи с этим заменены редукторы рулевых винтов;
соответственно конструктивно изменена система управления рулевыми винтами;
установлены новые лопасти несущего винта целиком металлической конструкции;
установлен в сочленении больших лопастей компенсатор взмаха с коэффициентом компенсации 0,5 и фрикционные демпферы на вертикальном шарнире заменены пружинно-масляными.

Новые рулевые винты и их редукторы были взяты с вертолёта ЦАГИ 5-ЭА.

Конструкция новых больших лопастей несущего винта была цельнометаллическая, дуралюминовая. Корень лопасти оканчивался трубой из термически обработанной хромомолибденовой стали. Форма лопасти √ плоская, в плане √ трапециевидная. Профиль сечения лопасти √ NACA-230.

Носовая часть лопасти представляла собой профилированный лонжерон, а хвостовая часть была выполнена из лёгких хвостовых нервюр, приклёпанных к балке и обшитых тонким дуралюминовым листом толщиной 0,8 и 0,5 мм.

Носовая балка состояла из целого дуралюминового носика, двух дуралюминовых полос толщиной 3,5 и 2,5 мм и двух внутренних корытообразных профилей. Все детали были проклёпаны потайной клёпкой.

Форма малых управляемых лопастей √ плоская, в плане √ трапециевидная. Каркас лопасти √ цельнометаллический. Эти лопасти были сконструированы несколько иначе, чем большие, и отличались от них повышенной жёсткостью в плоскости тяги.

Управляемая лопасть состояла из двух частей: носовой балки и набора лёгких хвостовых нервюр, приклёпанных к балке.

Носовая балка представляла собой профилированный лонжерон, выколоченный из толстого дуралюминиевого листа. Внутри балки были включены в продольном направлении два корытообразных профиля.

В декабре 1939 г. аппарат на аэродроме был собран, отрегулирован и проверен, и в начале 1940 г. были начаты его лётные испытания. Проводил испытания вертолёта в качестве лётчика инженер Д. И. Савельев. Руководил испытаниями В. П. Лаписов.

После многочисленных рулёжек на земле в октябре 1940 г. Д. И. Савельев начал совершать первые свободные подъёмы.

Самым неприятным было то, что стоявший на аппарате двигатель был уже основательно изношен и имел малый ресурс, а заменить его было нечем. Несмотря на ограничения, фактическая высота подъёма доходила до 30 м. Постепенно осваивая аппарат и совершая на нём длительные полёты, Д. И. Савельев стал переходить на поступательное передвижение с небольшой горизонтальной скоростью.
Хотя интенсивность лётных испытаний в зимние месяцы резко снизилась, всё же к весне 1941 г. лётные качества и возможности вертолёта ЦАГИ 11-ЭА ПВ были достаточно полно выявлены.

Ввиду указанного выше ограничения достигнутые результаты были невысоки:

  • наибольшая высота подъёма √ 50 м;

  • наибольшая горизонтальная скорость √ 50-60 км/ч;

  • наибольшая продолжительность полёта (с экипажем 2 человека) √ около 1 ч.

Эти результаты не характеризовали действительных возможностей вертолёта. Лётные испытания показали, что:

  • вертолёт обладал хорошей управляемостью и удовлетворительной устойчивостью;

  • элементы трансмиссии, управление и система охлаждения двигателя работали безотказно и не доставляли никаких затруднений;

  • вертолёт имел большой запас подъёмной силы, подъём вертолёта и полёты на нём совершались на пониженной частоте вращения двигателя, и мощность двигателя не использовалась полностью (по самым скромным подсчётам запас тяги несущего винта при условии полного использования мощности двигателя составлял 800 √ 1000 кгс).

Подобная оценка возможностей вертолёта давала основание надеяться, что расчётные данные могли быть в будущем достигнуты.

Однако непредвиденный случай приостановил все дальнейшие испытания: после одного из полётов была обнаружена стружка в масляном фильтре. Потребовалась переборка двигателя. В связи с отсутствием запасного двигателя это было равносильно полной консервации аппарата.

Следует отметить, что и сейчас, спустя 40 лет, схема этого вертолёта представляет некоторый интерес.

Принципиальная схема вертолёта ЦАГИ 11-ЭА и затем его модификации √ пропульсивного варианта √ была предложена И. П. Братухиным. Он же руководил проектированием аппарата, будучи начальником конструкторской бригады "Б" отдела особых конструкций ЦАГИ.

Конструктивная разработка элементов трансмиссии, втулки несущего винта, автомата перекоса и некоторых других механических агрегатов производилась под руководством К. А. Бункина и А. Ф. Маурина.

Проектирование лопастей несущего винта и рулевых винтов было выполнено под руководством Г. И. Солнцева.

Выбор аэродинамических параметров, многочисленные аэродинамические исследования и расчёты, частично расчёт на прочность производился под руководством Д. Т. Мацицкого и при участии Б. Я. Жеребцова. Аэродинамические изыскания и расчёты по пропульсивному варианту выполнял Б. Я. Жеребцов.

Экспериментальные исследования, связанные с проектированием вертолёта, проводились М. С. Абалдуевым, А. А. Фёдоровым и А. А. Докучаевым под руководством В. П. Лаписова.

Постройка вертолёта ЦАГИ 11-ЭА производились в цехе винтовых аппаратов (ЦВА) Завода опытных конструкций ЦАГИ под руководством начальника ЦВА А. А. Кобзарева.

Лётными испытаниями вертолёта ЦАГИ 11-ЭА и его модификации 11-ЭА ПВ руководил В. П. Лаписов.




 ЛТХ:
Модификация   11-ЭА   11-ЭА ПВ
Диаметр несущего винта, м   15.40   15.40
Длина, м   8.50   8.50
Высота, м   3.50   3.50
Масса, кг    
  пустого самолета    
  максимальная взлетная   2600   2250
Тип двигателя   1 ПД Curtiss G-V1570   1 ПД Curtiss G-V1570
Мощность, л.с.   1 х 630   1 х 630
Максимальная скорость, км/ч     50-60
Дальность полета, км    
Статический потолок, м     50
Экипаж, чел   1+1   1+1


 Доп. информация :


  Фотографии:

 11-ЭА
 11-ЭА
 11-ЭА ПВ

  Схемы:

 11-ЭА

  Варианты окраски:

 11-ЭА

 



 

Список источников:

А.М. Изаксон. Советское вертолетостроение
Авиация и Космонавтика. Е.Ружицкий. Навстречу 100-летию вертолета
ОАО Московский вертолетный завод им. М. Л. Миля. Зарождение российского вертолетостроения


Уголок неба. 2013  (Страница:     Дата модификации: )



 

  Реклама: