АВИАКОНСТРУКТОР И УЧЕНЫЙ

Евгений РУЖИЦКИЙ

В истории отечественной авиации особая роль принадлежит Ивану Павловичу Братухину - главному конструктору, под руководством которого разработан ряд оригинальных винтокрылых аппаратов, и выдающемуся ученому, воспитателю инженеров-вертолетчиков в Московском авиационном институте, где более 25 лет он руководил кафедрой «Конструкции и проектирование вертолетов».

Свой путь в авиастроение Братухин начал в 1926 г., когда пришел в Центральный Аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) в качестве стажера-практиканта Московского Высшего Технического училища. Надо сказать, что в дальнейшем Иван Павлович успешно совмещал деятельность инженера и преподавателя.После окончания МВТУ он становится в 1930 г. первым аспирантом МАИ, а в 1932 г. Братухина зачисляют на должность доцента - также одного из первых в этом институте.

В ЦАГИ Иван Павлович поступает в экспериментально-аэродинамический отдел (ЭАО), руководитель которого, профессор К. Н. Юрьев ( ученик Н. Е. Жуковского) создал специальную ге-ликоптерную группу. Туда вошли молодые инженеры, чьи фамилии впоследствии составили золотой фонд отечественного вертолетостроения; И. П. Братухин, К.А.Бункин, А.М.Изаксон, А.М.Черемухин и другие.

Наш стажер сразу попадает в творческую атмосферу, способствующую поиску новых решений. Он стремится расширить свои познания, слушает лекции ведущих ученых ЦАГИ - профессоров В.В.Голубева, А.Н.Некрасова, Г.М.Мусиянца и Б.Н.Юрьева. Сам выступает в печати с научными статьями. В 1928 г. Братухина вместе с другими студентами МВТУ направляют в трехмесячную зарубежную командировку на преддипломную практику - для ознакомления с конструкцией автожиров, методом их расчетов и результатами летных испытаний.

Геликоптерную группу ЦАГИ в 1928 г. преобразуют в сектор особых конструкций (СОК), и там начинается проектирование первого отечественного геликоптера, получившего название ЦАГИ-1-ЭА (-экспериментальный аппарат). Он был выполнен по одновинтовой схеме с четырехлопастным несущим винтом и двумя ротативными поршневыми двигателями. Реактивный крутящий момент несущего винта уравновешивался с помощью четырех рулевых винтов, установленных попарно в носовой и хвостовой части ферменного фюзеляжа. Постройкой аппарата руководил А.М.Черемухин (впоследствии известный ученый-прочнист), который совершил и все 88 полетов на этой необычной машине. Летчик настолько освоил управление геликоптером, что 14 августа 1932 г. ему удалось достичь наибольшей высоты в 605 метров. Этот результат стал неофициальным мировым рекордом, не превзойденным еще долгие годы. Например, признанный рекорд высоты, установленный на итальянском вертолете «Асканио» в 1934 г., составлял лишь 18 метров.

Иван Павлович активно участвовал в проектировании отдельных агрегатов ЦАГИ-1-ЭА и в проведении экспериментальных работ. За выполнение теоретического исследования по определению сил, действующих на автомат перекоса, его отметили в 1932 г. благодарностью и премией.

Развитием экспериментальной машины ЦАГИ-1-ЭА стал модифицированный вертолет ЦАГИ-5-ЭА, имеющий такие же фюзеляж, двигатели и шасси. Новым был несущий винт, принципиальную схему которого предложил И.П. Братухин - руководитель всех проектных работ по этому аппарату. Для повышения устойчивости вертолета и обеспечения безопасности полета конструктор решил разделить функции создания подъемной силы и управления, для чего скомбинировал два трехлопастных винта. Три большие лопасти образовали несущий винт диаметром 12 метров, а три малые лопасти, закрепленные на втулке между большими лопастями и имевшие в диаметре 7,8 метров, предназначались для управления вертолетом в продольном и поперечном направлениях.

Экспериментальный вертолет ЦАГИ-11-ЭА ПВ

Проект винтокрыла двухвинтовой поперечной схемы

Проект многоцелевого вертолета двухвинтовой поперечной схемы с двумя И ДМ-14

Летные испытания ЦАГИ-5-ЭА, последовавшие после проведения наземных испытаний, продолжались с 1933-го по 1936 год. Вертолет неизменно пилотировал Черемухин. Поэтому конструкторы получили полное представление о работе комбинированного винта, который обеспечил значительное повышение устойчивости машины и надежную управляемость.

Одновременно с проектированием вертолетов ЦАГИ 1-ЭА и 5-ЭА Братухин уделял много внимания изучению теории несущего винта с учетом махового движения лопастей на режимах горизонтального полета. Основополагающей тогда была теория, разработанная для расчета автожиров английскими учеными-аэродинамиками Глауэртом и Локком. Изучив их труды, проведя собственные теоретические и экспериментальные исследования, Братухин подготовил обобщающую работу «Автожиры. Теория и расчеты», которая после опубликования в Обо-ронгизе в 1934 г. стала на долгие годы основным пособием по теории винтокрылых аппаратов. Характерно, что сам Иван Павлович всю жизнь оставался верен вертолетам, считая их более перспективными летательными аппаратами, чем автожиры.

Моторная гондола с несущими винтами (MB- 6)

«Омега» с мотором МГ-31-Ф (сентябрь 1944 г.)

Проектирование следующего вертолета - ЦАГИ-11-ЭА - началось в 1934 г. Для него Братухин предложил оригинальную комбинированную схему, позволяющую сочетать возможности вертикального взлета и посадки с большой скоростью самолета. Двухместный вертолет имел несущий винт, аналогичный винту на ЦАГИ-5-ЭА.

Фюзеляж ферменной конструкции с трехстоечным шасси сваривался из хромомолибденовых труб и обшивался дюралевыми листами (моторный отсек), фанерой и полотном. К фюзеляжу крепились крылья площадью 11,3 м2, на которых стояли рулевые металлические трехлопастные винты. В передней части фюзеляжа находился двигатель жидкостного охлаждения «Кертисс-Конкверер» мощностью 630 л.с. Аппарат имел нормальное самолетное управление - киль с рулем поворота и стабилизатор с рулем высоты. По-вертолетному ЦАГИ-11-ЭА управлялся с помощью автомата перекоса (менялся шаг несущего винта) и рулевых винтов.

В 1936 г. постройку ЦАГИ-11-ЭА закончили и перешли к испытаниям на привязи. В дальнейшем машину модифицировали,присвоив ей обозначение ЦАГИ-11-ЭА ПВ (пропульсивный вариант). Доработанный вертолет получил новый несущий винт с цельнометаллическими лопастями, а крыло заменили на ферму из сварных труб. Вместо двух рулевых винтов установили четыре меньшего диаметра, но с большим разносом (11 метров вместо 8).

Артиллерийский корректировщик Г-3 с моторами «Пратт-Уитни» воздушного охлаждения (сентябрь 1945 г.)

Летные испытания начались в 1940 г. После многочисленных рулежек на земле летчик Д.И.Савельев в октябре совершил и первый настоящий полет. К весне 1941 г. возможности вертолета в основном были выявлены, однако достигнутые результаты не удовлетворяли проектировщиков. Наибольшая высота полета составила 50 метров, а максимальная горизонтальная скорость была около 60 км/ч. Эти показатели могли быть значительно выше, поскольку вертолет обладал хорошей управляемостью и удовлетворительной устойчивостью -помешал небольшой ресурс двигателя.

Тем временем И.П.Братухин вместе с Б. Н.Юрьевым трудились над принципиально новым проектом вертолета двухвинтовой поперечной схемы. В январе 1940 г. при Московском авиа ционном институте создали опытно-конструкторское бюро (ОКБ-3), которым до марта того же года руководил Юрьев. Затем его возглавил Братухин. Ядро коллектива составили инженеры и конструкторы, работавшие прежде по вертолетной тематике в секторе особых конструкций ЦАГИ.

И.П.Братухин и летчик-испытатель ОКБ-3 К.И.Пономарев

Первый эскизный проект вертолета «Омега» был рассмотрен и утвержден 27 июля 1940 г. Эта машина имела ферменный фюзеляж из труб, обшитый полотном. В носовой части располагалась двухместная кабина с фонарем - летчик и пассажир сидели друг за другом. К фюзеляжу крепились фермы, на концах которых стояли мотогондолы с двигателями воздушного охлаждения МВ-6 мощностью 220 л.с. каждый (по одному на несущий винт). Двигатели через редукторы вращали в разные стороны цельнометаллические трехлопастные винты диаметром семь метров. Редукторы были связаны валом синхронизации, что позволяло уравновесить реактивные крутящие моменты винтов. Это обеспечивало продолжение полета при выходе из строя одного из двигателей и на режиме авторотации.

Заводские летные испытания «Оменой работы двигателей полностью снять летные характеристики не удалось. Однако машина показала себя достаточно устойчивой, а система управления - работоспособной и надежной. Можно сказать, что именно тогда открылась дорога новому поколению вертолетов двухвинтовой поперечной схемы.

В сентябре 1944 г., уже в Москве, завершили постройку вертолета «Омега II» с двумя звездообразными двигателями воздушного охлаждения МГ-31Ф взлетной мощностью по 350 л.с, показавшего во время испытаний вполне удовлетворительные пилотажные свойства и летные данные. В 1946 г. летчик М.К.Байкалов продемонстрировал эту необычную машину на авиационном параде в Тушино.

Москвичи тогда могли увидеть и вертолет Г-3 ( в варианте артиллерийского корректировщика), который сохранил принципиальную схему и большую часть агрегатов «Омеги II», отличаясь двигателями «Пратт-Уитни» К-985 со взлетной мощностью 450 л.с. Это была первая серийная машина ОКБ-3, хотя серию сделали опытной и небольшой - всего пять экземпляров. Во время летных испытаний один из Г-3 потерпел 7 января 1947 г. аварию из-за усталостной поломки вала несущего винта. Вертолет разбился, но летчики А.К.Долгов и В.В.Ковы-нев остались живы - правда, оба получили травму позвоночника.

«Тройка» оказалась в самом начале ряда вертолетов, поступивших на вооружение строевых частей ВВС. В 1948 г. под Серпуховым организовали вертолетную эскадрилью, где летчиков тренировали на двух Г-3. В целях безопасности на полеты этих машин ввели существенные ограничения: высота - не более 10 метров, скорость - не выше 30 км/ч.

Заводские летные испытания первого экземшяра вертолета Г-4 (октябрь 1947 г.)

Запасы импортных «Пратт-Уитни» полностью исчерпались, и для продолжения серийного выпуска Г-3 конструкторы модифицировали его под двигатели отечественного производства АИ-26ГР конструкции А. И. Ивченко (взлетной мощностью 500 л.с). Это был первый советский мотор, предназначенный специально для винтокрылых машин и снабженный вентилятором для охлаждения на режиме висе-ния. Новая машина получила индекс Г-4.

Заводские испытания проводил в октябре 1947 г. М.К.Байкалов. Планировали впервые в СССР совершить посадку на авторотации, но из-за ошибки летчика 28 января 1948 г. случилась авария, и программу испытаний на вертолете закончить не успели.

Второй Г-4 начал летать под управлением К.И.Пономарева с ноября 1947 г. За два месяца на машине выполнили 44 полета, включая и посадки на авторотации. В период, когда летал дублер Г-4, агрегаты вертолета прошли 100-часовые ресурсные испытания - таково было требование заказчика. В дальнейшем подобные испытания стали непременным условием доводки каждого опытного вертолета.

На воздушном параде в Тушино в 1947 г. успешно демонстрировались уже три вертолета ОКБ-3: два Г-3 и один Г-4. На автора этих строк - молодого человека, только что поступившего в МАИ - это зрелище произвело неизгладимое впечатление, определив будущую привязанность к винтокрылой технике на всю жизнь.

Вертолет Г-4 собирались построить опытной партией в десять экземпляров. Однако со стапелей сошло лишь четыре машины, а с 1948 г. дальнейшие работы по «четверке» были приостановлены. В ОКБ-3 думали уже о более крупных вертолетах - многоцелевых летательных аппаратах, способных решать различные задачи: перевозить людей и грузы, проводить авиаразведку и другие.

(Окончание в следующем номере)