Вертолёт, 2007 № 04

Черемухину и его геликоптерной группе предстояло провести тщательный анализ накопленных материалов. Предстояло убедиться в том, что расчетные характеристики модели винта диаметром 2 м будут с достаточной степенью приближения соответствовать аналогичным характеристикам 11-метрового натурного винта. От этого зависела возможность получения, согласно эскизному проекту «фаворита», тяги несущего винта 1350 кгс, необходимой для совершения свободного полета винтокрылой машины с полетной массой около 900 кг.

В связи с этим у А.М. Черемухина возникла идея создания натурного стенда, на котором будет смонтирован несущий винт диаметром 6 м (подобный натурному винту 11 м) с приводом от одного двигателя М-2 мощностью 120 л.с. Черемухин лично руководил эскизным проектированием, разработкой и постройкой натурного стенда. В начале 1928 года все монтажные работы были завершены. Впервые в мировой практике на натурном стенде начали проводиться экспериментальные исследования такого масштаба по вертолетной тематике (этот стенд стал прообразом будущих натурных стендов ЦАГИ, ОКБ Миля и Камова).

Геликоптерной группой в 1925–1929 гг. был проделан большой объем научных и экспериментальных исследований, обширные испытания несущего винта на натурном стенде, в системе управления которым использовался автомат перекоса Б.Н. Юрьева, применяемый до настоящего времени на всех вертолетах мира. Полученные материалы исследований и испытаний несущего винта, близкого по размерам к натурному, позволили приступить к разработке первого советского геликоптера 1-ЭА (экспериментальный аппарат). Его проектирование было начато в 1928 году. Общее руководство разработкой эскизного проекта осуществлял Б.Н. Юрьев. Непосредственное руководство конструкторскими работами по созданию этого геликоптера, выполнению расчетов всех элементов конструкции на прочность возглавлял А.М. Черемухин.

Для осуществления расчетов на прочность несущего винта, фюзеляжа, трансмиссии, рулевых винтов и шасси требовались нормы прочности. Именно Черемухину принадлежит приоритет в разработке первых норм прочности сначала для геликоптера, а затем и для автожира. Оценивая работу Алексея Михайловича, один из основоположников отечественного вертолетостроения Н.И. Камов скажет: «В основе современных норм прочности вертолетов и автожиров лежат нормы, заложенные Черемухиным на заре отечественного вертолетостроения».

Во второй половине 1929 года проектные работы по геликоптеру были закончены, рабочие чертежи изготовлены и сданы в производственные подразделения опытного завода ЦАГИ. В июле 1930 года сборочные работы по аппарату успешно завершились.

Геликоптер 1-ЭА был построен по одновинтовой схеме с четырехлопастным несущим винтом диаметром 11 м и имел взлетную массу 1145 кг. Лопасть винта с осевым шарниром имела жесткое крепление к его втулке. В системе управления несущим винтом применялся отработанный на стенде автомат перекоса. Фюзеляж машины имел ферменную сварную конструкцию из стальных труб, обшивка отсутствовала. Шасси — трехстоечное с большим ходом амортстоек и с хвостовым колесом.

Уравновешивание реактивного момента несущего винта осуществлялось двумя соосными рулевыми винтами небольшого диаметра (1,8 м), расположенными впереди и сзади фюзеляжа, что упрощало продольную балансировку машины. Кроме того, соосные рулевые винты имели нулевые реактивные моменты, а создаваемые ими тяги были взаимно уравновешены, что исключало скольжение машины. Плечо между осями рулевых винтов составляло 11 м. При таком большом плече и небольших тягах рулевых винтов представлялась возможность получения достаточного по величине момента для уравновешивания реактивного момента несущего винта и путевого управления аппаратом. Одновременно это позволяло минимизировать затраты мощности на компенсацию реактивного момента несущего винта за счет некоторого утяжеления конструкции геликоптера.

Силовая установка включала два двигателя М-2 мощностью по 120 л.с. Они были размещены по обеим сторонам центральной части фюзеляжа, носками навстречу друг другу. В главном редукторе обороты двигателя редуцировались в отношении 1:7,84. Мощность от двигателя к главному редуктору передавалась через муфту свободного хода, что обеспечивало в случае отказа двигателей безмоторное снижение машины на режиме авторотации несущего винта. Два малых редуктора для привода рулевых винтов соединялись с главным редуктором трансмиссионными валами.

Сиденье пилота располагалось перед двигателями и главным редуктором, что впоследствии стало нормой для всех вертолетов. На рабочем месте пилота имелись ручка управления циклическим шагом несущего винта с использованием автомата перекоса, рычаг общего шага слева от сиденья и педали путевого управления для изменения углов установки лопастей рулевых винтов. По существу, рычаги управления первым отечественным геликоптером и их размещение на рабочем месте пилота также стали нормой для последующих поколений отечественных вертолетов.

Лопасти несущего винта вначале были цельнометаллическими. Лонжерон лопасти в сечении имел кольцевую форму и изготавливался с помощью клепки из дюралюминиевого листа. К лонжерону приклепывались дюралюминиевые нервюры, к которым крепились стрингеры из этого же металла. Этот силовой каркас обшивался тонким дюралюминиевым листом. В процессе испытаний геликоптера при выполнении контрольных замеров были выявлены существенные отклонения геометрических размеров и профилей лопастей от их расчетных номинальных величин и форм. Пришлось в срочном порядке делать новый комплект лопастей, у которых нервюры и стрингеры изготавливались из дерева, а силовой каркас обшивался авиационной фанерой и обтягивался полотном. Лопасти рулевого винта имели лонжерон из стальной трубы овальной эллиптической формы и обшивку из листового дюралюмина. Обшивка приклепывалась к лонжерону, нервюры отсутствовали.

Схема трех проекций 1-ЭА

Наземные и летные испытания

Испытания летательных аппаратов носят кропотливый, а порою и рутинный характер. При этом большое значение придается подробной фиксации всех этапов работ, осуществленных измерений, выявленных недостатков. Это прекрасно понимали специалисты геликоптерной группы ЦАГИ, о чем свидетельствует дневник, в который записывалось все, на что обратили внимание экспериментаторы. Особого уважения заслуживает тот факт, что для документальной регистрации работ использовалась также киносъемка. Отснятые кинокадры позволили смонтировать позднее технический фильм о ходе испытаний первого отечественного геликоптера. В состав испытательной бригады, как теперь принято именовать этот временно создаваемый коллектив, входили руководитель геликоптерной групп А.М. Черемухин, А.М. Изаксон, К.А. Бункин, И.Д. Иванов, С.А. Трефилов, кинорегистрацию осуществлял И.В. Будде. В летных испытаниях машины принимали участие И.П. Братухин, Г.И. Солнцев, А.Ф. Маурин и некоторые другие конструкторы.

Наземные испытания предусматривали отработку системы запуска, обкатку трансмиссии. При испытаниях машины на привязи Черемухин, располагаясь на сиденье пилота, осторожно отклонял ручку управления и рычаг общего шага, прощупывал ответную реакцию несущего винта на управляющие воздействия оператора. Дальнейшие испытания планировались на Ухтомском аэродроме в Подмосковье (ныне это территория фирмы «Камов»). Перебазирование аппарата по условиям режима секретности работ было осуществлено ночью, оно завершилось ранним августовским утром 1930 года.