Чтобы не падали самолеты

 

Работы по аэродинамике самолетов М. Л. Миль начал еще до войны в ЦАГИ, после развала ООК.

Создавались новые боевые самолеты, и налаживался их серийный выпуск на заводах. Уже строились такие известные в годы войны самолеты, как И-16, ДБ-3, Лагг-3, тяжелый бомбардировщик ДБ-А. Самолеты строились тысячами штук, однако управление их было очень несовершенным — слишком простым: с помощью системы рычагов и тросов.

Самолеты одной и той же серии выпуска, по оценкам летчика, были очень разными в управлении. Скорости полета росли, и малейшая ошибка в пилотировании при посадке могла стоить летчику жизни. Поэтому вопросы управляемости были очень важными и были связаны напрямую с безопасностью полета. М.Л. задумывается над тем, как можно оценить устойчивость и управляемость самолета с точки зрения летчика, который держится за ручку штурвала.

Он приходит к значимому выводу о важности трения в системе управления, и как оно может обмануть летчика при пилотировании.

Крупные ученые ЦАГИ B. C. Ведров и профессор B. C. Пышнов занимались теоретическими вопросами устойчивости и управляемости самолетов. Проводились также эксперименты по измерению усилий на ручке управления. Однако способы оценки управляемости самолета еще не были разработаны. Михаил Леонтьевич был уже известным аэродинамиком в области автожиров, занимался также вопросами управляемости и балансировки автожира. Теперь в связи с подготовкой к войне эти же проблемы были актуальными и для самолетов.

Происходили частые катастрофы самолетов при потере скорости и попадании в штопор. «Часто штопор, — писал Миль М. Л., — кончался катастрофой и человеческими жертвами, поэтому снискал себе славу «бича авиации» тех лет».

Он первый догадался, что надо объединить летчика и самолет и что нужно исходить от летчика и от машины. Исходить от летчика, то есть от его ощущений, а не только от аэродинамики самолета. Он впервые разработал критерии устойчивости и управляемости.

Летчик должен чувствовать, сколько и как подать ручку управления рулями: чем больше он поворачивает ручку, тем больше усилий он должен к ней прикладывать, а для этого на ручку должен быть приложен градиент усилий. Этому и служили пружинные компенсаторы, предложенные М. Л. Как говаривал М.Л., этот принцип управления остался даже на современных сверхзвуковых самолетах, а он об этом задумался впервые.

«Жизнь поставила передо мной задачу заниматься управляемостью и устойчивостью боевых самолетов, штурмовиков и бомбардировщиков, которые сыграли в войне решающую роль», — говорил он.

Начались его упорные поиски решения задачи, вероятно, с того, что М.Л. пытался улучшить управляемость автожира. Создавая новую систему управления автожира, он понимал, что нельзя обойтись без того опыта, который был накоплен при создании этой системы у самолета. Чтобы получить этот опыт, он сначала пошел на курсы летчиков и получил свидетельство об окончании курсов, но без права управления самолетом.

Из опыта он знал, что на автожире без связи между усилиями на ручку управления и летательным аппаратом вообще невозможно летать — пилот не чувствует машину: он не знает, где остановиться, а машина продолжает идти за ручкой. Когда летчик Чернавский летал на автожире А-12 (конструкции Миля и Скржинского), то едва не разбился, потому что это был новый тип управления, в котором летчик перемещал ручку без усилий. Миль пытался оценить, что чувствует летчик по отношению к своей машине, почему он иногда совершает неправильные действия и не понимает поведения машины, особенно в критических ситуациях.

Работая в ЦАГИ перед войной в лаборатории Пышнова, М.Л. проделал большую научную работу по устойчивости и управляемости самолетов, развив работы аэродинамиков ЦАГИ Пышнова и Ветрова. Начиная с 1940 по 1945 год он публикует 9 научных статей. «Миль стал ведущим аэродинамиком в области управляемости и устойчивости самолетов», — сказал профессор Пышнов B. C. на защите кандидатской диссертации М. Л. Миля в 1943 году.

Сначала в своих теоретических работах он установил критерии и общие требования к управляемости, а потом пришел к нетривиальному выводу: для связи летчика с машиной ручка должна двигаться с усилием и определил нормы трения на эти усилия. Теперь можно было рассчитать управление еще при конструировании самолетов до выпуска в серию.

Недаром он часто повторял, что только первооткрыватель додумывает вопрос до конца, а в дальнейшем это считается просто само собой разумеющимся.

После этого он энергично информировал конструкторские бюро о своих выводах, разослал письма, собрал совещание и предложил для устойчивой работы самолета и для координированного управления летчиком амортизаторы или пружины в системе управления на ручке и на качалке управления. Раньше, при малых скоростях, ручка управления отклонялась без усилий, и летчик воспринимал самолет как неустойчивый. Амортизаторы или пружины в системе управления работают как автопилот, реагирующий на скорость полета, и, что самое главное, даже при малых скоростях позволяют плавно перемещать ручку.

По предложению 8-й лаборатории ЦАГИ, где тогда работал М.Л., этот механизм еще в 1939 году был испытан в НИИ ВВС на военных самолетах ДБ-3 (Ил-4) и И-16. Устройство очень хорошо себя показало, поскольку, ничего не меняя в конструкции, самолет хорошо слушался пилота, у которого появлялась уверенность в управлении.

Проведенные до войны опыты по доводке И-16 (истребителя) и ДБ-3 (бомбардировщика), истребителя «Северский» показали, что даже на неустойчивом самолете можно добиться нормальной посадки, если установить амортизаторы на ручку управления. Посадку на машине стали совершать, как на обычном устойчивом самолете. Усилия пилота стали более уверенными и устойчивыми. Были рекомендации В. Ф. Болховитинова и НИИ ВВС установить компенсаторы на самолетах на всех серийных заводах. И вот война…

Уже в 1942 году он дорабатывает эти устройства в мастерских ЦАГИ, сам принимает участие в их испытании, и 1 сентября 1943 года с инженером И. Ф. Морозовым и механиком П. Ф. Грицуником он выезжает на фронтовые аэродромы для их установки. Он широко информирует конструкторов самолетов об этом устройстве, делает по этому вопросу 8 докладов в Наркомате авиационной промышленности и добивается того, чтобы были внесены изменения в справочник конструктора о том, как конструировать систему управления самолетом. М.Л. говорил, чтоС.В. Илюшин и С. А. Лавочкин просили заняться улучшением летных качеств самолетов.

Его друг М. А. Захаров вспоминал:

«В какой бы области он ни работал, он всегда глубоко вникал в теоретические вопросы, сам разрабатывал теорию применительно к ее практическому применению. Здесь он изобрел механизмы, значительно улучшающие летное управление самолетом. Дело в том, что до этого управление самолетом было элементарно простым — рычажным. Росли скорости, увеличивались размеры самолетов, и при дальних полетах летчики очень уставали, так как усилия на штурвал были довольно велики. Миль изобрел механизмы, которые сильно разгрузили управление (усилие на штурвал) и вдобавок позволяли летчику чувствовать, как росло усилие с увеличением отклонения органов управления.

В армии эти механизмы называли «Мили». Вскоре большинство тяжелых самолетов были ими оборудованы. За это изобретение и его внедрение в эксплуатацию он был награжден орденом Красной Звезды.

В приказе было сказано: «За повышение летных качеств самолетов».

Никто из летчиков не рискнул провести испытание компенсатора, поскольку это требовало летать на слишком опасных режимах, терять скорость и многократно входить в штопор. Положение было критическим. В марте 1943 года летчик Лебединский все же согласился провести этот полет.

Лебединский вспоминал, что испытания проходили на самолете Ил-4. «Самолет был хороший, но малоустойчивый — при потере скорости переходил в штопор, выходя из него, несколько набирал высоту, затем опять терял и так падал до земли. Мы летали в облаках, мы летали ночью в тумане. Если нормально летать, не терять скорость, то все нормально. Но иногда недостаточно опытные летчики теряли скорость и, опасаясь, что совсем перестанут контролировать ситуацию, отдавали несколько штурвал на себя, и самолет переходил в пикирование.

И вот на руль глубины самолета Ил-4 был установлен пружинный компенсатор, придуманный инженером Милем, и самолет стоял на аэродроме в Монино. Но для того чтобы дать заключение на его использование, самолет надо было облетать.

Тогда Миль М. Л. обратился с просьбой найти летчика к главному инженеру Авиации дальнего действия Виктору Георгиевичу Балашову, с которым мы вместе работали с самого начала образования тяжелой авиации. Ранее он работал в авиации главного командования ВВС, затем мы с ним вместе перешли в АДЦ.

Виктор Георгиевич привел инженера Миля ко мне и предложил сам побеседовать по этому вопросу. Когда Миль мне рассказал, что это за прибор, почему этот агрегат позволяет выводить самолет из штопора и о том, что сложилось критическое положение, потому что никто не хочет летать, я предложил ему:

— Вы со мной полетите в передней кабине?

— Полечу.

— Тогда разговор окончен.

Мы сели в машину, поехали на центральный аэродром, там стоял ЯК-18, маленький двухместный самолет.

Сели, прилетели в Монино, пересели на самолет Ил-4, с собой никого не взяли: ни радиста, ни штурмана. Набрал я высоту, немного, пять тысяч набрал всего и начал экспериментировать. Мы рискнули… Я пикировал на этой машине, терял скорость, снова переводил в пикирование и выходил из штопора. Все было нормально, самолет слушался и выходил спокойно из любого положения.

Ну что ж, прилетели, сели, я дал положительную оценку. И тут же без всяких научно-испытательных институтов (Лебединский ошибался, поскольку такое разрешение было дано в 1940 году. — Прим. авт.) командующий Авиацией дальнего действия дал приказ установить этот самый пружинный компенсатор на все самолеты. И падение самолетов после перехода в пикирование прекратилось.

Это было в 1942 году. Потом мы с Милем много раз по-дружески встречались. Я часто был у него в макетных комиссиях, куда он приглашал летчиков. И всегда вспоминали этот случай, когда мы рисковали, но не напрасно, а ради дела. А риск был…»

За эту работу, проведенную Милем с инженером Морозовым и механиком по установлению компенсаторов на бомбардировщиках Ил-4 и Ил-2 на боевых аэродромах, М. Л. Миль был награжден орденом Боевого Красного Знамени, которым очень гордился. Компенсаторы устанавливались и на заводе, где Ил-4 выпускался серийно. Эти устройства монтировались на сотни серийных самолетов Ил-4 по инструкции, написанной инженером Милем.

В 1943 году М.Л. возвращается в Москву в ЦАГИ, где занимается работами по устойчивости самолетов. Им опубликован ряд важных работ в этой области, в частности «Общие требования к управляемости самолета и критерии эффективности управления», «Улучшение управляемости самолета и его продольной устойчивости со свободным рулем высоты», «Критерии управляемости». Последняя работа также являлась кандидатской диссертацией, защищенной в 1943 году.

За работу в ЦАГИ он удостаивается ордена Отечественной войны II степени.

 

Приказ по Центральному Аэро-Гидродинамическому Институту имени проф. Н. Е. Жуковского № 333 пос. Стаханово, 15 ноября 1944 г.

В течение года в 1-й лаборатории группой кандидата технических наук т. М. Л. МИЛЯ была проведена работа по улучшению боевых качеств самолетов Авиации дальнего действия.

Спроектированный и построенный группой агрегат был испытан в боевых частях, принят для серийной постройки на вновь выпускаемых самолетах, изготовлен в массовых количествах для установки на все ранее выпущенные самолеты этого типа.

Инженер М. Л. МИЛЬ указом Президиума Верховного Совета награжден орденом Красной Звезды.

Отмечая работу научной группы № 12, ПРИКАЗЫВАЮ:

За плодотворную работу по повышению безопасности и улучшению летных свойств боевых самолетов объявить благодарность и премировать:

Миля М. Л., нач. группы — месячным окладом

Ярошенко В. Н., зам. нач. — месячным окладом

Морозова И. Ф., инженера — трехнедельным окладом

Грицуника П. П., механика — трехнедельным окладом

Волкова, констр. — двухнедельным окладом

Масеева С. Б., инженера — двухнедельным окладом

П/п. Начальник ЦАГИ (С. Н. Пышнов) газета ЦАГИ.

 

Деятельность Михаила Леонтьевича во время Великой Отечественной войны отмечена пятью правительственными наградами. В ЦАГИ М. Л. Миль получил почетную грамоту лучшего научного сотрудника за 1944 год.

Яша Зельвянский — друг семьи — рассказывал, что М.Л. показал ему орден Красной Звезды: «А за что я получил этот орден, даже моя семья не знает. Я в войну придумал такое устройство, которое выводило пикирующий бомбардировщик Ил-4 из пикирования. Летчики при пикировании испытывали перегрузки, теряли сознание, а это устройство выводило самолет из пике даже без воли летчика».

Из представления на Сталинскую премию:

 

Труды Миля, Савельева и Чистякова написаны в результате большой теоретической и практической работы над улучшением управляемости и устойчивости самолетов и автожиров. Прежде всего нужно было найти основные характеристики управляемости в полете и оценить их важность. Авторы лично проделали большое количество измерений и отклонений органов управления в полете. Кроме измерений были поставлены специальные опыты, при которых изменялось трение, включались грузы, пружины, применялись самотормозящие передачи и некоторые схемы управления.

Эти опыты дали весьма интересные результаты и заставили изменить существовавшие ранее взгляды на компенсацию, трение и роль пружин и грузов. Авторы не ограничились выявлением свойств управления самолетов, но произвели работы по улучшению ряда самолетов. Так, например, было произведено резкое улучшение управляемости и устойчивости самолетов И-16, СК-1, СК-2, ОКО-6 бис, ЛАГГ-3. Миль энергично информировал всех конструкторов самолетов о полученных успешных результатах и давал необходимые указания. В настоящее время работы Миля, Савельева и Чистякова широко известны в конструкторских бюро и прилагаются при конструировании самолетов.

На основании всех проделанных работ авторы предлагают последовательную систему коэффициентов управляемости самолетов и указывают необходимые их числовые значения.

Особо следует отметить важность исследованных вопросов:

1) влияние пружин на градиент усилий по скорости полета;

2) влияние груза в системе управления на градиент усилия по угловой скорости;

3) связь трения в управлении с градиентом усилий по отклонению.