Схема автожира А-6
В ходе испытаний А-6 впервые пришлось столкнуться с явлением «земного резонанса» – самовозбуждающихся колебаний лопастей ротора в плоскости его вращения. Причина возникновения таких автоколебаний была изучена, ее устранили путем изменения характеристик упругости в шарнирной заделке лопастей несущего ротора.
Заводские испытания А-6 закончились в начале декабря 1933 г., после чего 22 декабря машину передали военным испытателям для продолжения тестирования. Согласно данных А. М. Изаксона, 5 (или 6) января 1934 г. при испытании А-6 в НИИ ВВС при резком выходе из пикирования сложились лопасти ротора и произошла катастрофа. Более подробных данных о судьбе опытного автожира А-6 на момент подготовки материала обнаружить не удалось.
Основные технические и летные характеристики автожира ЦАГИ А-6
Автожир ЦАГИ А-7
Автожир А-7 относится к первому поколению советских автожиров, выполненных по «крылатой» схеме. Несмотря на данное обстоятельство, относящее его не к самым совершенным аппаратам, просуществовал А-7 достаточно долго.
История этого автожира началась в 1931 г. с переходом конструкторской группы Камова и Скржинского в ЦАГИ и продолжалась более десяти лет. Описывая все советские автожиры в соответствии с принятой последовательной нумерацией, автор позволил себе в данном месте лишь упомянуть автожир А-7. В связи с его более значимой историей и значительным объемом информации, описание А-7 вынесено отдельной главой во вторую часть публикации.
Автожир ЦАГИ А-8
Предполагая дальнейшее практическое использование и значительный объем экспериментальных полетов, на этапе изготовления автожира А-6 приняли решение построить его в трех опытных экземплярах. Так как количество конструктивных изменений по ходу постройки на двух последующих образцах стало заметным, они получили самостоятельное обозначение ЦАГИ А-8. Первый экземпляр А-6 вышел на испытания летом 1933 г., а второй, который хотели закончить осенью 1933 г., значился уже как А-8.
Автожир А-8 на Центральном аэродроме г. Москвы. 2 июля 1934 г. На фюзеляже автожира изображен знак «XV лет ЦАГИ». Рисунок на фюзеляже А-8 полностью повторял металлический памятный значок, которым в честь 15-летия института награждались лучшие специалисты ЦАГИ
По ряду причин строительство первого А-8 затормозилось на несколько месяцев, и его закончили в июле 1934 г. Отличием от А-6 стало низкорасположенное крыло с заметным поперечным V, но без отгибания законцовок. Шасси пирамидальной схемы, с масляно – пневматической амортизацией, со стандартными колесами размером 700×125 мм. На стабилизаторе для повышения путевой устойчивости установили дополнительные эллипсовидные шайбы. Кабан ротора видоизменился – задние подкосы для улучшения обзора и удобства посадки в кабину сняли. Основная стойка кабана поддерживалась передним подкосом и боковыми расчалками.
Важным конструктивным отличием обоих экземпляров А-8 стало использование специальной втулки, позволяющей изменять угол наклона ротора. Поперечное управление осуществлялось от ручки управления, продольное управление – от специального штурвала, расположенного в кабине. Таким образом, на первом А-8 применили комбинированное управление – «по – самолетному» (т. е. с использованием рулей и элеронов) и при помощи непосредственного управления ротором.
Первый экземпляр А-8 летчик Корзинщиков поднял в воздух 29 июня 1934 г. с территории Центрального аэродрома в Москве. Спустя три недели, 21 июля, после проведения доработок облет машины произвел летчик Попов – он и продолжил испытания. Последующие полеты позволили в короткий срок выявить возможность управления автожиром при помощи наклона ротора на всех режимах полета. При этом «роторное» управление показало на малых скоростях полета более высокую эффективность, чем ранее используемое «самолетное» – при помощи рулей и элеронов. Полученные результаты позволили более смело переходить к бескрылым автожирам с непосредственным управлением ротором.
В ходе испытаний 15 августа 1934 г. первый экземпляр А-8 под управлением Корзинщикова совершил демонстрационный полет над Москвой в районе Филей. 18 августа 1934 г. автожир участвовал в традиционном воздушном празднике в честь Дня авиации в Тушино. Летные испытания А-8 продолжались до 8 марта 1935 г. Всего было выполнено 55 полетов с общей продолжительностью 26 часов 25 минут.
15 марта 1935 г. первый экземпляр А-8 перелетел на Ухтомский аэродром под Москвой, где использовался для тренировочных полетов и исследования тряски ротора.
В 1936 г. первый экземпляр А-8 предполагалось использовать в перелете Москва – Ленинград. Для осуществления перелета без посадки на расстояние более 500 км автожир оборудовали добавочными топливными баками. К сожалению, на этапе подготовки, при осуществлении тренировочного полета летчиками Кошиц и Козыревым автожир потерпел аварию и оказался значительно поврежден.
Второй экземпляр А-8 в первоначальном виде повторял предыдущую машину. Его постройка завершилась в начале 1935 г., после чего аппарат передали для проведения испытаний в ОЭЛИД ЦАГИ. Первый полет совершил летчик Корзинщиков 19 февраля 1935 г. Дальнейшие полеты проводились при изменяемых центровках и различном полетном весе. Удалось добиться более высокой полетной устойчивости по сравнению с первым экземпляром.
Переход к непосредственному управлению ротором осуществлялся постепенно. Поначалу экспериментировали с закрепленными неподвижно элеронами, затем крыло сняли и летали без него. В ходе зимних испытаний на лыжах пытались добиться повышения путевой устойчивости. Небольшие вертикальные шайбы заменили введением дополнительных килей увеличенной площади, однако такой прием оказался малоэффективным.
Летом 1935 г. на первом экземпляре А-8 при проведении ремонта после аварии решили установить V – образное хвостовое оперение, обычно называемое «оперением Рудлицкого». Такое оперение изготовили и установили на автожир, однако параллельно нововведение применительно к А-8 подверглось подробным аэродинамическим исследованиям в ЦАГИ. Выяснилось, что при установке «оперения Рудлицкого» на А-8 при повышении путевой устойчивости заметно уменьшится запас рулей высоты и их эффективность. Использование такого оперения на автожире признали нецелесообразным, поэтому А-8 с V – образным хвостовым оперением на испытания не передавался.
Основные технические и летные характеристики автожира ЦАГИ А-8
Автожир ЦАГИ А-9
По неизвестным автору причинам в первоначальный период создания автожиров (1931—33 гг.) порядковый номер «9» был пропущен и использовался спустя несколько лет для обозначения одного из последующих проектов. Под обозначением ЦАГИ А-9 значился эскизный проект экспериментального автожира бескрылого типа с непосредственным управлением втулкой ротора. Аппарат, который предполагалось построить на базе А-13, должен был осуществлять «прыгающий взлет» без разбега. Работа, начатая в 1937 г. под руководством Н. К. Скржинского, затянулась, а позднее была прекращена.
Автожир ЦАГИ А-10
Впервые обозначение А-10 использовали в 1933 г. при проектировании шестиместного пассажирского автожира под двигатель М-22 мощностью 480 л. с. На стадии разработки эскизного проекта общее руководство работами осуществлял Н. К. Скржинский. Сама идея создать такой многоместный аппарат возникла сразу после начала испытаний автожира А-4. Настроение конструкторов тогда было вполне оптимистичным, поэтому они смело замахнулись на крупную и тяжелую машину. А-10 создавался как автожир крылатого типа с трехлопастным ротором, раскручиваемым перед стартом. Однако уже в ходе проектирования возникло достаточное количество проблем, поставивших под сомнение успех задуманного. С одной стороны, испытания и доводка А-4 проходили не столь успешно, с другой, сама выбранная схема представлялась устаревшей – на очереди стояли автожиры бескрылого типа с непосредственным управлением втулкой ротора. В результате реализацию А-10 признали нецелесообразной и его разработку прекратили.
Вторично обозначение А-10 использовали в 1937 г. при проектировании небольшого многоцелевого автожира, в котором предполагалось реализовать весь предыдущий накопленный опыт. Этот А-10 создавался как бескрылый автожир с непосредственным управлением несущим ротором, способным осуществлять взлет без разбега, т. е. «прыгающий автожир». Представлял собой двухместный аппарат с трехлопастным ротором, предназначался для разведки и связи. Первоначально создавался под двигатель М-11 по проекту В. А. Кузнецова. Позднее было разработано еще несколько проектных вариантов с двигателем МВ-4 (Рено «Бенгали») мощностью 140 л. с. Автором этих проектов являлся Н. К. Скржинский.
Продувочная модель автожира А-10 в масштабе 1/8. Проект этого автожира конструкции В.А. Кузнецова разработан в 1937 г.
В конце 1938 г. А-10 с МВ-4 включили в план опытных работ наркомата авиапромышленности. Указывалось, что данный автожир является металлическим, по типу С-30, и строится как экспериментальный аппарат. Вооружение отсутствовало. Известно, что работы по созданию А-10 продолжались до 1940 г., однако в связи с угасанием интереса к автожирам были прекращены.
Согласно ТТТ НИИ ВВС А-10 должен был обладать следующими основными характеристиками:
Автожир ЦАГИ А-12
В 1934 г. Отдел особых конструкций ЦАГИ занимался совершенствованием уже построенных автожиров, одновременно велась научно – исследовательская работа по поиску новых конструктивно – силовых схем и компоновок, достижению более высоких полетных данных. Одним из наиболее смелых начинаний стало проектирование так называемого «мощного», или «скоростного», автожира с двигателем Райт «Циклон» мощностью 650 л. с., на котором надеялись достичь полетной скорости порядка 300 км/ч. В планах советской авиапромышленности на 1934 г. этот аппарат короткое время указывался, как одноместный экспериментальный автожир И-1 Р. Ц. При его проектировании решили использовать конструктивные решения, ранее опробованные в истребителях Н. Н. Поликарпова. Для этой цели 21 ноября 1934 г. временно исполняющий должность начальника ООК ЦАГИ Антонов запросил рабочие чертежи самолетов И-5, И-15 и И-16. Поэтому неудивительно, что построенный впоследствии автожир столь напоминал эти известные поликарповские конструкции.
Новая машина получила обозначение А-12, ее проектирование началось в 1935 г. под общим руководством Н. К. Скржинского. Подготовка эскизного проекта и выбор основных параметров автожира велись при деятельном участии М. Л. Миля.
Основными при создании А-12 являлись проблемы устойчивости и управляемости, поведения на взлете и посадке, охлаждения мощного двигателя на малых полетных скоростях. Особо волновали вопросы максимальной скорости полета, при которой достигались высокие окружные скорости концевых участков несущего ротора.
А-12 в процессе испытаний. Машина окрашена полностью в серебристый цвет.
Автожир А-12 являлся одноместным бескрылым аппаратом, снабженным двигателем Райт «Циклон», помещенным в широком капоте типа NACA. Регулирование охлаждения двигателя осуществлялось при помощи радиальных створок типа «юбка». Фюзеляж сварной, из хромомолибденовых труб, с последующей обтяжкой полотном.
Стойка несущего винта (кабан) в виде профилированной трубы, снабженной задним подкосом и двумя боковыми расчалками. Втулка ротора новой схемы, с пересекающимися осями горизонтальных шарниров. Управление трехлопастным ротором осуществлялось путем наклона втулки при помощи ручки, проходящей через козырек кабины пилота. При стоянке на земле ручка управления ротором стопорилась на приборной доске.
Ротор диаметром 14 мв, складной для удобства транспортировки, снабжен системой механического запуска от двигателя. Лопасти ротора по конструкции аналогичны применяемым в других автожирах ЦАГИ, они состояли из стальной трубы – лонжерона и набора деревянных нервюр. Обшивка лобовой части лопастей из фанеры – далее полотно.
Схема автожира А-12
Управление по крену и повороты А-12 осуществлялись при помощи самолетного хвостового оперения, снабженного двумя круглыми вертикальными «шайбами». Правая половина стабилизатора в сечении имела перевернутый профиль для парирования реактивного момента тянущего воздушного винта.
Шасси А-12 со значительной колеей, колеса размером 700×150 мм заключены в каплевидные обтекатели, снабжены механическими тормозами.
Особо следует отметить на А-12 наличие вооружения – бортового синхронного пулемета ШКАС калибра 7,62 мм, позволяющего определять его как прототип боевого автожира.
Изготовление А-12 велось в цехе винтовых аппаратов ЗОК ЦАГИ и в основном завершилось в апреле 1936 г. При проведении летчиком А. П. Чернавским первых полетов 10 мая 1936 г. обнаружилась неустойчивость автожира в воздухе, вызванная наличием люфтов в головке ротора. Для устранения этого явления весь механизм подвергся значительной доработке, головку ротора скрепили со стойкой дополнительными демпфирующими пружинами.
После внесения изменений 27 мая 1936 г. автожир А-12, пилотируемый Чернавским, совершил первый полет продолжительностью 10 минут. Второй полет длился 55 минут и проходил на высоте 2000 м. Затем на А-12 начал летать летчик С. Козырев.
Испытания А-12 велись в течение года, всего удалось выполнить 43 полета, достичь максимальной скорости 245 км/ч и наибольшей высоты 5570 м. 23 мая 1937 г. с автожиром произошла катастрофа, в результате которой погиб летчик Козырев. Причиной катастрофы стало разрушение лонжеронов лопастей ротора в связи с усталостью металла при знакопеременных динамических нагрузках. Явление усталости металла в момент описываемых событий относилось к малоизученной области материаловедения, поэтому дальнейшие работы по скоростному автожиру прекратили. Катастрофа повлияла и на дальнейшие разработки, в частности на судьбу двухместного автожира А-15, отличавшегося от «двенадцатого» увеличенными размерами и наличием второго члена экипажа.
Основные технические и летные характеристики автожира ЦАГИ А-12
* Расчетные значения
Автожир ЦАГИ А-13
В начале 1935 г., учитывая опыт постройки и испытаний автожиров А-6 и А-8, решено было построить подобный аппарат с таким же двигателем М-11, но с улучшением всех летных характеристик. Автожир получил обозначение А-13, его основное предназначение оставалось традиционным – разведка и связь. Кроме того, А-13 планировалось использовать в качестве учебного аппарата, для чего автожир оборудовали двойным управлением.
Увеличение потолка и скороподъемности с одновременным уменьшением длины разбега предполагалось получить за счет облегчения конструкции и улучшения аэродинамики. Для снижения веса все силовые узлы ранее созданных А-6 и А-8 подверглись пересмотру и дополнительному расчету на прочность, в результате чего удалось уменьшить вес конструкции на 39 кг. Модель А-13 с целью выявления наиболее совершенной формы фюзеляжа, крыла и оперения исследовалась в аэродинамической трубе ЦАГИ. Двигатель М-11 поначалу закрыли капотом с индивидуальными обтекателями цилиндров, впоследствии для снижения сопротивления использовали кольцо Тауненда.
При создании А-13 особое внимание уделялось повышению путевой устойчивости, для чего вертикальное оперение по сравнению с А-6 и А-8 заметно увеличилось по площади, а на концах стабилизатора установили эллипсовидные «шайбы».
Хотя А-13 оснастили ротором с непосредственным управлением, позволяющим изменять центровку аппарата, для подстраховки автожир имел крыло, оборудованное элеронами. В сечении лопастей ротора впервые использовался более эффективный несимметричный профиль «Мунк» М-12.
Оригинальная компоновка А-13
Первый полет на А-13 совершил С. А. Корзинщиков 13 марта 1936 г. Во втором полете практически на всем диапазоне полетных скоростей обнаружилась вибрация хвостового оперения. С целью выяснения причин вибрации перед последующими полетами последовательно снимали кольцо Тауненда, вертикальные «шайбы», наклеивали ленточки на стабилизатор с целью поиска возмущенных участков обтекания. Так как ни одно из мероприятий не привело к исчезновению вибраций, был сделан вывод, что основная причина их возникновения в недостаточной жесткости хвостовой части фюзеляжа.
Одновременно выяснилось, что длина разбега А-13 по сравнению с А-8 не уменьшилась, а скороподъемность не увеличилась. К положительным результатам постройки А-13 отнесли увеличение максимальной скорости на 8—10 км/ч и более высокую устойчивость в полете.
Для устранения тряски хвостового оперения единственным выходом оставалось усиление фюзеляжа, однако оно вело к увеличению веса и не давало преимуществ данному автожиру перед другими опытными конструкциями. Поэтому дальнейшие доработки А-13 признали бесперспективными и его совершенствование прекратили.
Автожир А-13 в процессе испытаний на лыжном шасси в марте 1936 г.
В ходе летных испытаний, которые закончились 23 июня 1936 г., автожир А-13 совершил 17 полетов общей продолжительностью 7 часов 10 минут.
Основные технические характеристики автожира ЦАГИ А-13 *