Вертолет, пожалуй, как никакой другой летательный аппарат, представляет собой очень сложную динамическую систему со многими специфическими особенностями. Одна из них, присущая исключительно этому типу летательных аппаратов, — склонность к так называемым автоколебаниям типа «земной резонанс».
Такие колебания довольно широко распространены в природе и технике. Это биение сердца, ход часового механизма, вибрации скрипичной струны при движении по ней смычка и т. д. Во всех этих случаях природа или человек позаботились, чтобы колебательный процесс не выходил за определенные рамки: чтобы сердце билось ритмично, струна не рвалась, часы не спешили…
«Земной резонанс» вертолета носит такой взрывной, неуправляемый характер, что приводит к разрушению конструкции. Возможность возникновения автоколебаний предопределена значительными по размеру лопастями несущего винта и тем, что он покоится на упругой опоре — фюзеляже, снабженном амортизаторами шасси. Вращаясь, лопасть подвергается воздействию громадных центробежных сил.
Не вдаваясь в технические подробности, можно сказать, что опасность возникает в случае отклонения общего центра тяжести лопастей от оси вращения. Тогда появляется несбалансированная центробежная сила, которая усиливает колебания лопастей и фюзеляжа, да к этому прибавляются еще тысячи лошадиных сил двигателей. Они в таком режиме вместо полезной работы раскачивают систему до критического уровня, а дальше — разрушение…
Внезапность возникновения «земного резонанса» сродни прыжку хищника из засады: не случайно летчик-испытатель Евгений Ларюшин и ведущий специалист КБ Юрий Соковиков, проводившие испытания вертолета на «земной резонанс», нарекли резкую форму его проявления «тигром», а более мягкую «шакалом». Мягкая форма!.. Чувствуешь себя словно на необъезженном мустанге!
Одна из причин того, что Ка попадал в «земной резонанс», была не совсем удачная схема шасси — так называемая «медвежья лапа». Шасси переделали, и резонансы стали возникать реже. Но не исчезли совсем.
И снова шли мучительные поиски по их устранению.
Вот шасси коснулось земли, и один из его амортизаторов не сработал. А это уже — предпосылка к «земному резонансу». Проверили. Оказывается, у амортизатора большие начальные усилия страгивания. Ввели в конструкцию разгрузочные пружины, и это дало некоторый эффект.
В 1965 году начались испытания, имевшие своей целью избавить вертолеты от колебаний и повысить тем самым безопасность эксплуатации серийных корабельных машин. Эти испытания Камов поручил проводить своему заместителю Игорю Александровичу Эрлиху: ему всегда было свойственно умение создавать сверх-напряженный режим работы.
В то жаркое лето большой коллектив конструкторов, расчетчиков, испытателей работал без выходных дней. Научное руководство осуществлял сотрудник ЦАГИ Борис Жеребцов. Одно за другим в конструкцию вводились различные усовершенствования: повышалась жесткость фюзеляжа, крепления шасси, менялись демпферы амортизаторов, шаг за шагом улучшались динамические свойства вертолета, но проблема безопасности еще ждала своего окончательного решения.
Среди средств, ожидавших летной проверки, были металлофторопластовые подшипники-демпферы для вертикальных шарниров несущих винтов. Предполагалось, что они затруднят возникновение «земного резонанса». Подход к решению этой задачи был новым: подшипники такого типа еще не осваивались в серийном производстве.
Эрлих потребовал перед натурной проверкой провести расчетное обоснование эффективности такого способа. Ведущий специалист КБ Юрий Савинский составил электронную модель «земного резонанса». Исследования на этой модели подтверждали предположение, основанное на инженерном анализе.
Рассказывает Юрий Савинский:
«В одно из воскресений по каким-то причинам я не явился, как обычно, налетное поле. В понедельник утром меня вызвали к Эрлиху. Ожидая нареканий, открыл дверь его кабинета и уже с порога услышал:
— Испытали ваши подшипники!
— Как «тигр»? — машинально спросил я.
— Нет никаких «тигров»! — воскликнул Игорь Александрович.
И только тогда я заметил, что лицо у него сияющее.
— Ни «тигров», ни «шакалов»! Ничего! При любых провокациях вертолет как вкопанный!»
Главный конструктор направил Евгения Ларюшина и Юрия Соковикова в воинские части рассказать летному составу о «земном резонансе», о методах выхода из этого режима. Однажды их вызвал командир полка:
— Надо показать поведение вертолета при «земном резонансе» командующему авиацией ВМФ Александру Алексеевичу Мироненко. Сможете, Евгений Иванович?
Евгений Ларюшин уже в совершенстве научился управлять этим процессом. Решили вызвать «шакала». Зрителей оказалось предостаточно. Летчик вышел на режим, дал «провокацию», но вертолет не поколебался. Как ни бились, в резонанс не попали.
Пришлось прекратить испытания. Решили дозаправить машину. Топлива в ней оказалось очень немного, и она была легкой, а с уменьшением веса противодействие «земному резонансу» повышалось.
Доложили командующему:
— Как видите, нелегко вызвать даже «шакала», не то что «тигра». Нужно иметь сочетание определенных условий…
Вертолет заправили полностью. И снова экипаж в воздухе. Дали «провокацию» «земного резонанса», и вот «шакал» начал раскачивать вертолет. Отработанным движением Евгений Иванович усмирил «шакала» и снова повторил для зрителей явление «земного резонанса».
Потом пересели на вертолет с новым креплением шасси и продемонстрировали командующему, что в таком варианте «тигр» и «шакал» не возникают.
«Земной резонанс», попортивший столько нервов, был побежден.
А инженеры бригады силовых установок совместно со специалистами по двигателям усовершенствовали способ регулировки числа оборотов мотора, впервые сделав его автоматическим. Автоматика силовой установки получилась перспективной и полностью оправдала себя. Эта уникальная система с большой точностью стала поддерживать обороты на всех рабочих режимах.
Юрий Гарнаев первым облетывал вертолет с применением новой системы.
На аэродроме волновались разработчики. Как только вертолет приземлился на посадочной площадке, они сразу же забросали Юрия вопросами.
Гарнаев молча протянул левую руку, инженеры, не понимая, смотрели на нее.
— Видите, она не опухла. Никаких неприятных ощущений. А обычно, когда управляешь «шаг-газом», рука устает, запястье опухает. Так что ваша система удобна, очень подходит для летчиков.
И все-таки доводка вертолета шла не так споро, как хотелось бы. Летчик-испытатель Владимир Евдокимов, каждый раз поднимая вертолет, обнаруживал какой-нибудь дефект. Много бед приносили редукторы Глушенкова. Из-за них машины стояли месяцами. А инженерам из КБ Камова и Глушенкова приходилось дорабатывать их на ходу.
Сложности возникали из-за ролико-конических подшипников в рессоре, соединяющей двигатель с редуктором. При испытаниях подшипники разрушались. Из-за этого прекратили полеты в испытательном комплексе завода и в НИИ. Стали разбираться с дефектами.
