Ми-1. Первый серийный

 

Из советских авиационных специалистов, пожалуй, только Михаил Леонтьевич Миль был убежденным сторонником одновинтовой схемы вертолетов. Между тем фирма Сикорского в США (вертолеты S) начинает работы над машиной одновинтовой системы и создает ряд удачных конструкций.

Специальная межведомственная комиссия для разработки предложений по развитию вертолетостроения в Советском Союзе предложила дать М. Л. Милю задание на постройку одновинтового вертолета с образованием для этих целей специального конструкторского бюро.

Новый проект назвали ГМ-1 (впоследствии Ми-1). Для вновь организованного ОКБ М. Л. Миля это была первая машина.

Нужно ли говорить, что это значило для молодого коллектива. Желание показать свои силы придавало энтузиазма.

Первоначально новое ОКБ располагалось на территории ЦАГИ в г. Жуковском, под Москвой. Сформировать конструкторское бюро оказалось делом весьма сложным. Прежде всего нужны были кадры. Авиационные вузы вертолетчиков не выпускали. Имеющиеся в небольшом числе квалифицированные специалисты работали в других вертолетных ОКБ. Группа, которая начинала вместе с М. Л. Милем на территории ЦАГИ работать над своей первой машиной, насчитывала примерно 25 человек, но только М. Л. Миль был специалистом в области винтокрылых аппаратов и мог использовать опыт автожиростроения. Никого из старых работников ООК и ОКБ-3 в этой группе не было.

В июле 1948 года ОКБ перебазировалось в Тушино. В организацию приходят новые люди. Однако коллектив все еще малочислен. Ценою большого напряжения сил в относительно короткий срок удается закончить рабочее проектирование и передать чертежи в производство.

Надо отметить, что работа существенно упрощалась, потому, что почти полностью можно было использовать конструкцию уже спроектированной натурной геликоптерной установки НГУ.

По своему внешнему облику вертолет ГМ-1 был похож на многие одновинтовые вертолеты Запада, но не повторял конструкцию ни одного из них. Его конструкция создавалась на основе собственных знаний и опыта, накопленных отечественным вертолетостроением, и с учетом имеющихся в то время реальных возможностей.

Выбрать двигатель было нельзя. Был только один двигатель АИ-28ГРФ конструкции А. Г. Ивченко, который можно было применить. Он имел угловой редуктор для привода несущего винта, был предназначен для работы с горизонтально расположенной осью вала и уже использовался на вертолетах И. П. Братухина. Более оптимальная в весовом отношении схема с установкой двигателя с вертикальной осью, как это было сделано на вертолетах S-51 и Бристоль 171 «Сикамор», потребовала бы создания фактически нового двигателя.

Из соображений центровки М. Л. Миль устанавливает двигатель впереди оси несущего винта, а не сзади, как было решено сделать на вертолете Як-100. Это существенно упростило центровку вертолета и позволило не относить вперед кабину пилота, как на вертолетах S-51 и Як-100.

Двигатель АИ-26ГРФ был сделан на основе одного ряда цилиндров двухрядного звездообразного двигателя М-88 (весьма устаревшей конструкции). Он не имел инерционных демпферов крутильных колебаний, и поэтому уже в самом начале испытаний вертолета от крутильных колебаний стали появляться трещины в картере углового редуктора двигателя. На этапе испытаний этот дефект был устранен введением упругих резиновых втулок в конструкцию главного вала, изменивших частоты собственных колебаний трансмиссии и отдаливших резонансы от рабочих оборотов.

К началу серийного производства вертолетов конструкторское бюро А. Г. Ивченко существенно модернизировало двигатель. Новый двигатель АИ-26В имел инерционный демпфер, и проблемы крутильных колебаний больше не возникали.

Использование готового двигателя с встроенным в него угловым редуктором с передаточным отношением 1,29 усложнило создание главного редуктора, так как в нем пришлось осуществлять передаточное отношение 6,83. Для одноступенчатого планетарного редуктора или простой шестеренчатой пары это передаточное отношение слишком велико. Для двухступенчатого планетарного редуктора, как на вертолете S-51 (с передаточным отношением 11,3), это слишком мало.

Какой вариант избрать? Конструкторское бюро А. С. Яковлева принимает схему одноступенчатого шестеренчатого перебора, чем сразу вносит в конструкцию серьезную проблему обеспечения прочности ведущей шестерни, так как из-за ограничения габаритных размеров и веса редуктора нельзя было принять для нее достаточно большой модуль и достаточно большое число зубцов.

В конструкторском бюро М. Л. Миля редуктор проектировали Н. Г. Русанович и А. К. Котиков, специалисты, имевшие большой опыт работы в других областях машиностроения. Они делают двухступенчатый редуктор с двумя парами прямозубых шестерен по схеме, заимствованной в автомобильной промышленности. Такой редуктор был прост в изготовлении, имел небольшие габаритные размеры и вес.

Опыт более чем 20-летней эксплуатации вертолета подтвердил его высокую надежность. Не было ни одного случая поломки этого агрегата.

В основу конструкции втулки вертолета ГМ-1 М. Л. Милем была положена схема с разнесенными горизонтальными и вертикальными шарнирами, применявшаяся ранее на автожирах и на вертолетах И. П. Братухина и Фокке. В обоих шарнирах использовались игольчатые подшипники, а для демпфирования колебаний лопасти в плоскости вращения был применен фрикционный демпфер. Осевой шарнир имел два радиальных шарикоподшипника и шариковый упорный.

Конструктивно такая схема была много проще и легче схемы вертолета S-51 с совмещенными горизонтальными шарнирами, ось которых проходит через ось вращения несущего винта.

Кроме того, применение втулки с совмещенными горизонтальными шарнирами снижало эффективность управления вертолетом. Отечественным конструкторам это было вполне ясно.

В конструкции вертолета S-51 этот валик с качалками управления и карданом размещался над рукавом втулки. Такое расположение сильно усложняло и утяжеляло конструкцию втулки в целом и объяснялось конструкцией узла осевого шарнира, расположенного снаружи цапфы, связанной вертикальным шарниром с промежуточным звеном рукава втулки. Поэтому размещение кардана на продольной оси лопасти было весьма затруднительно.

В конструкции втулки вертолета ГМ-1 кардан был помещен внутрь скобы, соединяющей горизонтальный и вертикальный шарниры.

Такое решение оказалось настолько удачным, что втулка вертолета ГМ-1 производила впечатление очень простой. Проектировали втулку вначале Н. Г. Русанович и А. К. Котиков, а затем А. Э. Малаховский, которому принадлежит ряд конструктивных решений, выполненных при доводке втулки.

Втулка вертолета ГМ-1 в первом варианте изготовлялась серийно и обеспечивала эксплуатацию вертолета. Однако она имела ряд недостатков. Подшипники горизонтального и вертикального шарниров не имели уплотнений, что затрудняло применение жидкой смазки и препятствовало получению удовлетворительного ресурса. Фрикционные демпферы сильно изменяли свой момент из-за того, что к металлическим дискам, расположенным между дисками из фрикционного материала, прикладывался не только момент, но и сила, вызывающая их прижатие к центральной цилиндрической части демпфера. Лопасть крепилась к расположенной внутри корпуса осевого шарнира цапфе. В связи с этим при применении жидкой смазки узел осевого шарнира было трудно надежно загерметизировать. Часть этих недостатков была устранена введением соответствующих конструктивных изменений.

Более радикальные изменения в конструкцию втулки вертолета ГМ-1 были внесены после того, как была спроектирована, изготовлена и испытана втулка вертолета Ми-4, имевшая существенные конструктивные улучшения.

Значительный интерес представляет система управления вертолета ГМ-1. Для исключения люфтов М. Я. Милем было решено делать тросовую систему управления, в то время как на вертолетах Бристоль 171 «Сикамор» и S-51 была жесткая система управления (при помощи тяг). Большие перемещения тросов привели к необходимости создания специальных механизмов в автомате перекоса (редукторного типа) с большим передаточным отношением. Такие механизмы, закрепленные на ползуне автомата перекоса, были созданы по весьма необычной схеме с пространственным, полностью обратимым кривошипным механизмом и практически не имели люфтов.

Большие перемещения тросов позволили, кроме того, создать в системе управления инерционные демпферы в виде маховиков, приводимых в движение 0ри помощи ускоряющей шестеренчатой передачи. Такая конструкция привода инерционных демпферов создавала в системе управления очень небольшое трение, намного меньшее, чем у вертолета «Сикамор», где для привода инерционных демпферов использовалась червячная ускоряющая пара, и тем более меньшее, чем у вертолета S-51, где все управление было построено на основе полуобратимых винтовых скользящих пар без применения инерционных демпферов.

В процессе длительной эксплуатации эти механизмы показали себя как весьма надежные агрегаты. Автомат перекоса вертолета ГМ-1 был спроектирован А. Э. Малаховским.

В дальнейшем при переходе на цельнометаллические лопасти и с введением в систему управления гидравлических бустеров конструкция автомата перекоса была изменена на конструкцию, аналогичную таковой на вертолете Ми-4.

Учитывая уровень технологии того времени, на вертолете ГМ-1 были применены лопасти, сконструированные М. Л. Милем еще раньше для автожира А-15, без существенных изменений их конструкции. Это были лопасти «смешанной конструкции» со стальным лонжероном, состыкованным по длине из трех труб, и деревянным каркасом с полотняной обшивкой в комле лопасти.

Только в 1957 году в связи с успехами металлургии лонжерон этих лопастей удалось сделать из одной трубы с переменной толщиной стенок и формой сечения подлине.

Трехлопастный рулевой винт вертолета ГМ-1 с подвеской лопастей с помощью горизонтальных шарниров был разработан в конструкторском бюро А. С. Бас-Дубова.

Ввиду отсутствия у нового ОКБ сколько-нибудь серьезной производственной базы строительство первых опытных образцов вертолета ГМ-1 было начато в Киеве. Всего в Киеве было построено три опытных вертолета ГМ-1. Но приступить к их испытаниям можно было только после выполнения многих требуемых доделок. Окончательной сборкой и доводкой вертолетов после получения их из Киева руководил М. Н. Пивоваров.

В июле 1948 года первый вертолет был доставлен в Москву, и 28 сентября начались его испытания. Ведущим инженером по испытаниям вертолета ГМ-1 был Г. В. Ремезов.

Первый полет машина совершила в октябре 1948 года. Летные испытания проходят успешно. Машина хорошо висит, имеет высокую маневренность и удовлетворительную устойчивость. Достигнута скорость 170 км/час и динамический потолок 5200 м. И все-таки радость первых успехов сменяется горечью первых серьезных неудач. На 15-м часу летных испытаний, во время попытки определить динамический потолок на высоте 5200 м, летчик вынужден оставить машину: замерзла смазка в механизмах системы управления.

Первый вертолет ГМ-1 терпит аварию. Испытания продолжаются на второй машине. ГМ-1 «учится» летать.

Закончен заводской этап испытаний. Вертолет готов к передаче на государственные испытания. И вот во время перегоночного полета в Научно-исследовательский институт ВВС происходит катастрофа: из-за пережога материала и сварочной трещины разрушается хвостовой вал.

Испытания продолжаются на третьей машине. Подобран сорт незамерзающей смазки для системы управления, хвостовой вал делается цельноточенным для исключения трудноконтролируемой сварки.

10 сентября 1949 года начались государственные испытания вертолета ГМ-1. Испытания продолжались чуть более полутора месяцев и закончились полным успехом молодого коллектива. Хотя на государственные испытания из-за необходимости предотвращения попадания несущего винта на срывные режимы машина была предъявлена с некоторыми ограничениями по скорости, она получила хорошую оценку.

Совет Министров СССР 21 февраля 1950 года постановил начать серийное производство вертолетов ГМ-1 в варианте «связной». Этим же постановлением вертолету было присвоено обозначение Ми-1 вместо ГМ-1.

Удалось при этом ОКБ М. Л. Миля создать машину, йе уступающую лучшим зарубежным? Удалось.

Представляет также интерес нижеприведенный отзыв английского пилота Джона Фрикера о вертолете Ми-1, имевшего возможность летать на вертолетах Ми-1, американском S-51 и английском Бристоль 171:

«Вертолет Миля Ми-1, на котором я летал, в общих чертах аналогичен вертолету Бристоль «Сикамор», но меньше его. Неожиданным оказалось то, что Ми-1 располагает большей мощностью, чем «Сикамор», что дает ему полезный избыток мощности, необходимый Для достижения хороших летных данных в тропических условиях и на больших высотах полета.

Этот вертолет обычной схемы и обычной конструкции. Для входа в просторную кабину служат две большие двери автомобильного типа. Привязных ремней не предусмотрено, но в остальном кабина того же типа, какой принят в западной практике. Кабина имеет высокое качество отделки.

Вертолет имеет полное и современное приборное оборудование, вплоть до авиагоризонта и радиовысотомера. Специальное оборудование включает жидкостную антиобледенительную систему несущего винта. Обеспечен прекрасный обзор для летчика и всех пассажиров.

Вертолет «Сикамор» всегда считался одним из самых лучших вертолетов из-за небольших вибраций на нем, но, пожалуй, вертолет Миля даже лучше его и не имеет ни одной из обычно наблюдающихся форм вибраций малых амплитуд.

Помимо отсутствия сколько-нибудь заметных вибраций, вертолет Миля также приятен своим относительно небольшим уровнем шума: не слышно скрежета трансмиссии, и, в отличие от многих вертолетов, двигатель не воет так, будто бы его убивают.

Второй краткий полет на вертолете подтвердил эти первоначальные впечатления о грамотности конструкции и здравом ее выполнении. В своей категории вертолет Ми-1 не уступает ни одной из западных машин по летным характеристикам.

Данные соответствуют машинам последнего года выпуска». (Опубликовано в журнале «Аэроплейн», № 2346,1956 г.)

Первый милевский вертолет было решено строить на Казанском вертолетном заводе. Позднее здесь же пошли в серию и другие машины — Ми-4, Ми-8 и Ми-14. Михаил Леонтьевич очень волновался за свое детище — в то время его видели в Казани очень часто. Миль был на заводе около сотни раз. М.Л., по мнению сотрудников Казанского завода, был мужественным человеком — он шел на определенный риск при запуске вертолетов в серию.

Так, он рискнул перелететь на Ми-1 из Казани в Москву, когда вертолет еще не был испытан! Смелость, чувство ответственности, чувство товарищества и умение признавать свои ошибки определяют его многие поступки.

После аварии вертолета Ми-1 из-за обледенения лопастей М.Л. сделал заявление о неверности его концепции о невозможности образования льда на изгибающейся лопасти. И, хотя он был ни в коей мере не виноват в этой ситуации, поскольку вертолет вылетел без разрешения и в сложных метеорологических условиях, он как бы взял вину на себя. Это привело к разработке и созданию противообледенительной системы, которая была внедрена на все вертолеты, причем на советских вертолетах впервые в мире.

Максимов Владимир Петрович был первым директором Казанского филиала. Он вспоминал, что необычность для бывших самолетчиков представлял ротор, который у вертолета был вместо крыльев, состоявший из трех-четырех лопастей. Простые на первый взгляд лопасти оказались самым сложным и ответственным агрегатом вертолета. В самой лопасти главным элементом был лонжерон, на котором устанавливалось значительное количество нервюр, связанных между собой стрингерами. Затем все это обтягивалось полотном с многократным покрытием. Лопасть Ми-1 была длиной 5 метров. Первые три машины были «как стеганое одеяло», и КБ Миля выпросило у министерства разрешение приобрести их для себя — для дальнейшей доводки машины.

Ресурс лопастей постоянно увеличивался в результате доводки машины, сначала со 150 часов до 300 часов. После замены лопастей смешанной конструкции на лопасти металлической конструкции их ресурс удалось довести до 1000 часов.

В эксплуатации вертолет Ми-1 находился чуть больше 30 лет. На Казанском вертолетном заводе была выпущена серия из 30 машин в 1952–1953 годах. С 1954-го по 1958 год на заводе в Оренбурге было построено 576 машин. 370 вертолетов Ми-1 было построено в Ростове-на-Дону в 1957–1960 годах. Около 1700 машин было сделано в Польше с 1957-го по 1965 год.

Последний вертолет Ми-1 в нашей стране был официально снят с эксплуатации в 1983 году.

МЛ. был беспощаден к бракоделам. На Казанском заводе постоянно делали бракованные лопасти. Михаил Леонтьевич предупреждал их — не помогало. Завод выпустил один раз целую партию таких лопастей. Директор чуть не плачет, но не останавливает производство, ведь рабочим надо платить зарплату, иначе им не на что будет жить. Михаил Леонтьевич довольно жестко сказал, что от этого зависит репутация машины, а самое главное, жизнь людей, и он настоял на смене директора, который никак не шел на то, чтобы остановить производство. Несмотря на свой мягкий и уступчивый характер, в вопросах порядочности, отношения к взятым обязательствам он был очень честен и непримирим, отстаивая свою точку зрения, невзирая на чины и звания оппонентов. Встреча со Сталиным укрепила его в правоте своей позиции.

При всей неоднозначности сегодняшнего отношения к Сталину надо отметить, что он внимательно относился к вопросам авиастроения. В 1952 году МЛ. Миль вместе с другими конструкторами самолетов, Микояном и Лавочкиным, был приглашен на встречу со Сталиным. Сопровождал делегацию конструкторов Н. С. Хрущев. Вечером дома М. Л. Миль рассказывал, как проходила встреча: «Сталин был, как мне показалось, в куртке будто бы с чужого плеча, в мешковатых брюках, мягких, почти домашних туфлях. Но внешняя домашность была обманчивой. Говорил он с присутствующими (кроме нас, были еще и какие-то высокопоставленные военные) довольно жестко. Когда Лавочкин поддержал предложение строить самолет МиГ-9 вместо Ла-11, Сталин заметил: «Вы — конструктор и должны защищать свое детище, а вы как поступаете?» Тут я и подумал, что ведь верно, конструктор должен сражаться за свое дело в любых ситуациях. Когда Хрущев стал рассказывать Сталину о вертолете Ми-1, тот переспросил, как фамилия конструктора. А когда Хрущев сообщил ему летные данные моей машины, Сталин сказал: «Да это же находка!»

 

(Дневник в кожаном переплете с металлическим верхом, фрагменты):

 

5. V-57

Написать Хрущеву о возможности применения в совнархозе для перевозки хлеба.

Лопасть — сделано.

Появились новые системы:

1. Соосная.

2. Продольная.

Источником тряски служит резонанс высоких гармоник.

Все лопасти колеблются в фазе — колебания вызваны центральным импульсом вихря.

На соосном вертолете он распределился. На продольном и поперечном вертолете эти тряски есть в полной мере.

Они могут быть усилены собственными частотами (фюзеляжем).

Далее вперед выдвинулся одновинтовой вертолет — сейчас его догоняют другие схемы.

Есть ли возможность сохранить ему себе лидирующее значение?

В области устойчивости, в области симметрии — легкость управления, вибрации (уменьшить путем снятия центрального вихря).

Обтекатель на втулку или на область деления.

У нас мало модифицированных вертолетов (Бристоль 171 M1V)

Рассмотреть центровку S-59.

 

На Ми-4 дать лыжи, отработать полярную центровку Ми-4.

Сделать на нее и плавучие баллоны для моря из дюраля.

В график по лопасти В-6 включить металлические лопасти для Ми-4 тоже из цельных профилей.

Титановая лопасть для В-6.

Парецкий, Малаховский должны следить за этим делом.

 

Профили прессованные переменной толщины.

На конце хорду довести до 500 мм, у комля до 600

Обработка по контуру.

Электрообледенитель.

Автопилот на Ми-4.

 

Личные задачи:

Уточнить исходные данные в письме о положении вертолетостроения у нас.

Накапливать парк машин в мирное время.

Очень плохо, что лопасть гибка, — ее крутильная жесткость недостаточна. Нужно лопасть делать жестче и на изгиб и на кручение — и обеспечить отсутствие удара по лопасти. Нужно ввести параметр относительной жесткости на кручение при ударе с ускорением или что-либо в этом роде.

 

Задачи в Казани:

1. Переоборудование машины — чертежи для филиала.

Татарский орнамент.

2. Поплавки на Ми-4 — Ми-17?

3. Чтобы винт не тонул — вопросы компоновки.

4. На Ми-4, Ми-1 грузовая дверь?

5. Трехлопасной ротор. Лопасти 4 или 3.

6. Перспектива для Ми-4 на ТВД.

 

(Дневник красный «Аэрофлот», фрагменты):

 

Задачи на 1958 год:

Спроектировать наилучшие с точки зрения надежности, тяги и к.п. (коэффициента передачи) лопасти, Одновременно использующие заданный уровень возмущений каждой заданной частоты), с целью получить. определенный наименьший уровень).

 

(Дневник, Москва, 1961.) Делегату XV! Московский Юродской конференции КПСС

 

Необходимые требования к транспорту:

О гражданских вертолетах.

Нужно больше внимания вертолетам, их производству, громадный внешний рынок. Качество (подшипники, трубы), металлургия.

В плане моральном перестраховка, местничество.

Не делает лопастей Казань, Москва.

Московский совнархоз изучает, как делают лопасти в Ростове.

 

1964 год

Март

Вчера летали с Дементьевым и Микояном на В-2 в Московское море. Еще утром в 8.30 машина задержалась с вылетом. Когда она наконец вылетела и я вызвал Дементьева и Микояна, выяснилось, что она не совсем исправна. Это в довершение к ее 400 г «либжему»… Решил лететь. Долетели хорошо. А когда при стечении публики и всего руководства стали улетать с городского стадиона (с футбольного поля), один мотор завис — не выходил на обороты. Так при всех и крутились с насосом. С позором вылезли и уехали на автомашине.

Я это пережил довольно «не тяжело», лучше не вылетать на сомнительной машине.