"Самолёт ВВА-14" К.Г. Удалов, Г.С. Панатов, Л.Г. Фортинов М., 1994
Самолёт-амфибия вертикального взлёта и посадки ВВА-14, как и многие проекты видного советского авиаконструктора и учёного, итальянского барона и интернационалиста Орос ди Бартини, Роберта Людювиговича Бартини - несомненно, значительно опередили своё время. Однако он был не просто спонтанной вспышкой не признанавемого у нас и практически неизвестного на Западе гения Бартини, каким казались в эру поршневой авиации его проекты реактивных машин.
ВВА-14 стал результатом многолетнего исследования Бартини - "Теория межконтинентального транспорта Земли", завершенного в 60-е годы, но так и не опубликованного, как и многие его работы. Крнспективно в этой работе с позиции глобальной оценки Земли, как объекта транспортных операций Бартини для судов, самолётов и вертолётов сделал анализ взаимозависимостей валавой производительности (произведение полезной нагрузки на скорость её доставки), погодности (отношение времени годовой эксплуатации к длительности года) и охватываемости поверхности (отношение поверхности, где могут останавливаться транспортные машины для выполнения погрузки и выгрузки, к общей поверхности Земли). В координатах, соответствующих указанным параметрам, только суда выглядели объёмно, а самолёты и вертолёты - узенькими ленточками в разных плоскостях графика. Но суда по своим параметрам никак не были близки к идеалу - предельными значениями погодности и охватываемости поверхности Земли. Ответ на свой вопрос, каким должно быть межконтинентальной транспортное средство Земли, он получил определённый: это должна быть амфибийная самоходная транспортная машина, способная взлетать и садться по-вертолётному или на воздушной падушке на любую более или менее плоскую площадку (суша, вода, лёд), имеющая грузоподъёмность, как у больших судов, а скорость и навигационное оборудования - как у самолётов.
В результате конструкторского осмысления полученного таким образом идеального облика траспортной машины, постоянно имея ввиду, что "летающие крыло" - наиболее рациональный по весовой отдачи самолёт, Бартини разработал разработал проект "2500". Это был самолёт - амфибия, который имел центроплан - летающие крыло размером с футбольное поле и массу 2500 тонн. Верхняя поверхность самолёта вполне могла бы служить палубоё летающего авианосца. Концы центроплана оканчивались фюзеляжеобразными бортотсеками, снизу которых крепились убираемые в полёте эластичные поплавки цилендрической формы, а на кормовых частях кили и поплавки стабилизаторов.
Двигатели, обеспечивающие поступательную скорость, располагались в задней части центроплана на пилонах и были таким образом защищены от пыли, воды и прочего. Экипаж пассажиры, грузы и оборудование - всё размещалось в центроплане и в бортотсеках.
Гений Бартини сделал центроплан - летающее крыло устойчивым и при обычном полёте, и при полёте на динамической воздушной подушке с использованием экранного эффекта. В большей степени это было достигнуто путём установки на самолёт двух крыльев-консолей в хвостовой части. Самолёт "2500" был снабжён подъёмными двигателями, установленными в шахтах центроплана с открываемыми заборниками на верхней поверхности. Система управления вертикальным взлётом и посадкой предусматривала газоструйное управление и тягой подъёмных двигателей. Эластичные поплавки для обеспечения аварийной посадки на воду или сушу имели скулообразователи, реданы, а также полозья с подачей сжатого воздуха через перфорированые перегородки между двух продольно надувных стрингеров.
Надо сказать, что в 70-е годы Р.Л. Бартини оформил - таки этот проект, но внёс в него не мало новшеств, позаимствовав у Р.Е. Алексеева, главного конструктора ЦКБ по СПК, установки спереди поддувных двигателей, хотя концепция самолёта в целом сохранилась. Вот такой грандиозный проект, вероятно, был у Бартини "ноу-хау" при разработке предложения противолодочного самолёта-афибии вертикального взлёта и посадки ВВА-14, о котором и пойдёт рассказ в этой книге. Справедливости ради необходимо упомянуть также о проектах Бартини - амфибиях МВА-62 и Кор-70. Первый проект - предшественник ВВА-14, на основе которого и был разработан проект ВВА. Второй проект - многофункциональная амфибия с вертикальным взлётом для кораблей.
Следует отметить, что жёсткие, но эффективные меры по обеспечению секретности в недавние 60-е годы, несмотря на ультросовременные средства разведки "дальнего зарубежья", по нашим сведеньям, исключили информацию о ВВА-14 в иностранной и тем более в отечественной литературе. Вплоть до выступления Г.С. Панатова - генерального конструктора ТАНТК им. Г.М. Бериева - зарубежом на научных форумах и авиавыстовках да некоторой иформации в матерьялах ЦКБ по СПК им. Р.Е. Алексеева о ВВА-14 знали практически только те, кто его заказывал, создавал и испытывал. Стоящий в музее Монино самолёт находится в плачевном состаянии и не даёт представления ни об истории его создания, ни о конструкции. А поступающая иформация свидетельствует о приближении специалистов многих стран, особенно США и Японии, к границам понимания будущего межконтенентального транспорта, определённым Р.Л. Бартини ещё в 60-е годы.
Представляется, что матерьал о ВВА-14, помимо утверждения приоритетов и удолитворения приоритетов и удолитворения любопытства истоиков авиации, также послужит свидетельством огромного потенциала научного и инженерного корпуса России вообще и отраслевых авиационных НИИ (и прежде всего ЦАГИ, ЦИАМ, ВИАМ), коллективов многих ОКБ и аваизаводов и ТАНТК им. Г.М. Бериева в частности. Возможно, станет понятной дальновидность многоих гражданских и военных руководителей страны, сумевших поддержать по-научному последовательную и громадную работу, которую предложил Бартини, но которая, к сожалению, так и не было доведена до конца, как и многие другие выдающиеся работы в России и бывшем СССР.
Иатак, уважаемый читатель, приглашаем Вас к знакомству с самолётом вертикального взлёта и посадки ВВА-14 главного конструктора Р.Л. Бартини. За каждым обычным и необычным элементом конструкции самолёта стояли десятки и сотни специалистов, все фамиии назвать невозможно, не упустив кого-либо. Этим людям - живым и ушедшим из жизни - коллектив ТАНТК им. Г.М. Бериева признателен за великий труд, благодаря которому ВВА-14 - самолёт будущего - состоялся
Укрощение "Китов"
Основными проблемаи ВВА-14, которые предстояло решить при проектировании и проверить испытаниями - "китами", как их называл Бартини, были следующие.
Необычная аэродинамическая схема - центроплан-летающие крыло с консолями и бортотсеками, т.е. сложное составное крыло.
Спуск на воду
Мнение сторонников Бартини: "Прекрасная схема для решения глобальных задач компановки подъёмных и маршевых двигателей поплавков пневматического взлётно-посадочного устройства (ПВПУ) Ожидается весьма приличное аэродинамическое качество и хороший экранный эффект. Конструкция близка к идеалу самолёта - летающему крылу." Мнение противников: "Змей Горыныч с пятью фюзеляжами (основной, плюс два бортотсека, плюс два надувных поплавка). Ни самолётного, ни экранного эффекта хорошего качества ожидать совершенно не приходится."
Взлётно-посадочное устройство с поплавками (пневматическое взлётно-посадочное устройство - ПВПУ) длиной 14 м и диаметром 2,5 м.
Мнение сторонников Бартини: "Это оптимальное для самолёта вертикального взлёта и посадки на любую поверхность устройство. Альтернативы ему нет!" Мнение противников: "Чепуха на постом масле! Пузыри, увеличивающие или уменьшающие мидель почти вдвое, могут привести машину к гибели из-за потери устойчивости. Ненадёжны - а если лопнет резина, а если откажет система выпуска? И, кроме того, будет вес, который "съест" всё топливо. Очередной невероятный прожект Бартини."
Управление на переходных режимах - при вертикальном взлёте и посадке.
Опыт самолётов небольшого веса типа "Харриер" и Як-36 свидетельствует о сложности решения такой задачи. Мнение сторонников Бартини: "Задача действительно непростая и осолжнённая размерами и массой ВВА-14. Но она была не менее трудной для создателей палубных самолётов ВВП. " Мнение противников: "Для квадратного самолёта массой 36-80 тнн это не годится Тем более 12 подъёмных двигателей, каждый из которых может отказать. Это какие же усилия потребуются для стабилизации? И вес, и надёжность такой системы, если она будет создана, не позволят, что бы самолёт был достаточно хорошим."
Силова установка ВВА-14, состоящая из двух маршевых и 12 подъёмных двигателей.
Мнение сторонников Бартини: "Для самолёта большое колличество подъёмных двигателей не представляет особых трудностей, так как рни просты и работают кратковременно - на взлёте и посадке." Мнение противников: "Недаром ВВА-14 имеет номер 14 - по количеству двигателей! Это же немыслимо и нерационально возить в полёте по-самолётному такой балласт: 12 бездельников-подъёмных двигателей. Для эксплуатации такой самолёт не подойдёт: заставить их работать синхронно, терять время при запуске, искажать поток над верхней поверхностью центроплана - на входе в маршевые двигатели, задачи - комплексно практически неразрешаемые."
Поведение самолёта при интерференции газовых струй подъёмных двигателей с поверхностью, с которой взлетает или на которую садится самолёт.
Мнение сторонников Бартини: "Страхи о скорости выхлопа подъёмных двигателей преувеличины. Они для того и создаются с вентиляторными приставками, чтобы не получилось газовых "резаков". Поэтому умеренно быстрая и умеренно нагретая "река" от подъёмных двигателей направленно уйдёт под центроплном назад - двигатели наклонены сверху вперёд." Мнение противников: "Особенно опасен взлёт с воды, так ка для достижения взлётной тяги струи от подъёмных двигателей будут выдувать из-под самолёта воду в сторону и машина будет тонуть. А на суше горячие составляющие газа от поддувных двигателей сожгут поплавки! "
* * *
Как же укрощались эти "киты" при проектировании и как создавалась конструкция ВВА-14? Необычная аэродинамическая схема подвергалась тщательному теоретическому и эксперементальному (на моделях) исследованию. Были привлечены и с итересом работали многие учёные и инженеры, ощущая удивительную новизну и оригинальность темы. У Бартини было несколько вариантов аэродинамической компановки, но он выбрал именно ту (помните "ноу-хау") и доводил её, варьируя соотношениями площадей и взаимоположением центроплана и консолей. Всё сошлось между теорией и продувками, но окончательно точку над " i " в споре могли поставить только полёты. Следует сказать, что необычная аэродинамическая схема при проектировании неоднократно ставила тупик конструкторов-какркасников и прочнистов, ибо такое многомерное летающее тело требовало очень тщательного, порой интуитивного размещения силовых элементов по ходу потоков. К сожалению, статические и ресурсные испытания каркас ВВА-14 не проходил, и так и не удалось выявить до конца резерв этой, в общем-то, "плотненькой" схемы. (Сравните с длинными фюзеляжами самолётов Туполева и фирмы "Боинг"!) Представляется, что это объёмное тело вполне могло быть облегчено по результатам прочностных испытаний.
Конструкцию поплавков ВПУ, механизмов и систем обеспечения их выпуска и уборки по праву можно назвать выстраданой, ибо таких принципиальных изменений не притерпивала ни одна из систем. Вначале была идея шарнирно-соединённых пяти паналей с эластиком внутри. Уборка придельно проста: включается режим вакуума и панели, устремляясь внутрь, складывают поплавок. Путём подачи давления поплавок выпускался. На макетной комиссии был представлен стенд с эжекторами и с трёхметровым макетом поплавка. Уборка и выпуск проходили безукоризненно, за исключением носков и хвостиков. Затем, после того, как началось рабочее проектирование, возник в общем-то законамерный вопрос: между избыточным давлением и вакуумом есть давление, равное атмосферному. Поплавки в этом случаии превращабтся в несопротивляющуюся подвеску, которая будет болтаться по воле атмосферного воздействия. Начали делать механизм внутри - остаётся большой мидель. Механизм снаружи - ухудшается аэродинамика.
Объявили конкурс. Из КБ Бережного в Самаре прислали проект поплавка, где стенки оболочки были выполнены из профильных пневмобалок высокого давления, соединённых в носках и в хвосте. Они обеспечивали устойчивость стенок и поплавка в целом от боковых сил. Но и сложности удвоились: обеспечение герметичности по многим границам, технологические трудности, увеличение веса...
Наконец Бартини сформулировал задача: и при выпуске, и при уборке поплавка внутри него должно быть давление формообразования, т.е. его надо складывать внешней силой, но не вакуумом внутри, а выпускать, наполняя воздухом. В ответ на это требование и родилась в Долгопрудненском КБА и на ТАНТК совместная конструктивная схема по плавка, механизмов его уборки и выпуска. Выкристализовались требования к системам и приводам.
Зачастую, говоря о самолётах, вспоминают конструкторов, забывая тех, кто идеи и чертежы притворяет в материальные системы и устройства. Вот и добавьте к сказынным выше трудностям, которые довелось преодолеть шинникам из Ярославского производственного объединения, создавая поплаки невиданных размеров, и вам станет понятно, почему ВВА-14 только в 1974 году, спустя два года после первого полёта, смогли оборудовать ПВПУ. Следует отметить, что для приручения этого "кита" было выполнено большое количество экспериментальных и исследовательских работ на стендах и в лабораториях (копровые сборы поплавков, статические испытания, испытания модели 1:4 на устойчивость при транспортирвки самолёта волоком по суши и т.д.). А окончателно подтвердить возможность существования такого ПВПУ должны были наземные, морские и лётные испытания.
Управление на переходных режимах вертикального взлёта и посадки изначально понималась всеми её создателями как серьёзная задача для ВВА-14. Опыт использования струйных газовых рулей на вертикально взлетающих палубных самолётах типа "Харриер" и Як-36 толкал конструкторов в этом направлении. Однако со струйными рулями ничего не получалось, ибо тяга в 80 кгс воздуха, отбираемого от компрессоров двигателей, требовала для струйных рулей таких расходов, что отбираемая от маршевых и подъёмных двигателей мощность вообще ставила под угрозу создание ВВА-14. Мало того встовал вопрос о недостаточном быстродействии струйных рулей с большими длинами воздушных магестралей. Однако все тупики былипреодалены: основную тяжесть стабилизации и управления доверили подъёмным двигателям, регулируя их тягу нижними решётками. Струйное управление быстродействием дополнило систему управления "вектором тяги". Причём удельная тяга струйных рулей была повышена втрое за счёт установки перед рулями в магестралях прямоточныз двигателей.
Благодаря изобритению струйных рулей, управляющих векторами тяги одновременно по двум каналам - тангажу и курсу, количество этих улей было уменьшено. Идеология вращения рукоятки управления самолётом у лётчика "по-вертолётному" дополнила и завершила ставшую стройной теоретическую и конструктивную схему этой важнейшей системы, другого "кита" идеи Бартини. Очень много вопросов по этому "киту" было решено на газодинамическом стенде, имитировавшем работу подъёмных двигателей и струйников.
Силовая установка, состоящая из двух маршевых и 12 подъёмных двигателей, размещённых в центропланных шахтах с забором воздуха сверху центроплана и с выхлопом вниз, была далеко не ординарной. Представте себе, как опасен отбор воздуха подъёмными двигателями в пространстве перед воздухозаборниками маршевых двигателей на вертикальном взлёте и посадке и при переходных режимах на горизонтальный полёт! А выход центроплана на большие углы атаки, когда пограничный слой, казалось бы, неминуемо должен нарушить работу двигателей!? Не говоря уже о струйном "аде" снизу, когда 12 подъёмных двигателей нагнетают воздух.
Был создан специальный газодинамический "горячий" стенд и проведены многовариантные стендовые исследования.
Но ответ, будет ли самолёт Бартини летать, как хотел того главный конструктор, мог дать только натурный самолёт. К сожалению, из-за не поставки подъёмных двигателей эта задача так и не была решена окончательно.
Наконец последний "кит" - математическое описание и исследование поведения самолёта с учётом воздействия отражённых от поверхности (с которой взлетает и на которую садится СВВП) вихрей газа от подъёмных двигателей.
И последнее: надо было разработать варианты методов управления самолётом на этих режимах и обучить лётный состав.
Над созданием матмодели этого и самолётного этапов полёта ВВА-14 длительное время работали специалисты отраслевых НИИ и ведущие инженеры у Бартини. К работе подключились специалисты ТАНТК, среди которых Главный конструктор выделил молодого инженера Г.С. Панатова. Под его руководством должны были создать два крупных пилотажных стенда - с подвижной и неподвижной кабинами.
Это была серьёзная и очень ответственная крупномасштабная работа, находившаяся под постоянным вниманием Р.Л. Бартини. Чутьё на талантливых людей не подвело умудрённого суровыми жизненными испытаниями Главного - Г.С. Панатов блестяще справился с этой работой, которая окозалась стартовой площадкой на его пути от простого инженера до Генирального конструктора ТАНТК им. Г.М. Бериева. Стенд с подвижной кабиной по первоначальному замыслу должен был имитировать не только движение кабины, но и перегрузки при вертикальном взлёте и посадке. Эта задача, однако, не была до конца выполнена из-за возникших в процессе испытания технических трудностей, хотя основные проблемы этот стенд решил. Собственно, как и стенд с неподвижной кабиной. Оба стенда оказались универсальными, способными адаптироваться практически к любым типам самолётов, благодаря чему они успешно используются на ТАНТК и сегодня. Полученный опыт позволил специалистам ОКБ в дальнейшем моделировать и другие, не менее сложные задачи динамики полёта.
Отметим, что неоценимый вклад в решение проблем ВВА-14 внесли заместитель главного конструктора В. Бирюлин, М. Симонов, Л. Круглов и особенно Н. Погорелов, обеспечивший завершение проектирования, строительства и испытания самолёта. А талантливые специалисты СибНИА, Ухтомского вертолётного завода им. Кмова, ЦАГИ, ВИАМ, НИАТ, ЦИАМ и других организаций, сделав многое для создания ВВА-14, получили многое для своего развития благодаря необходимости решения неординарных, но удивительно интересных научно-технических задач.
Стенды
Необычные аэродинамические формы самолёта ВВА-14, сложная силовая установка с маршевыми и подъёмными двигателями, выпускное поплавковое устройство, вертикальный взлёт и посадка на твёрдый сыпучий грунт или воду - всё это требовало не только математического моделирования, но и получения экспериментальных данных ещё до начала лётных испытаний. Это было необходимо для того, чтобы выработать надёжную тактику управления самолётом на всех режимах и иметь возможность обучать лётчиков.
С этой целью были спроектированы, построены и испытаны три крупных стенда: газодинамический ("горячий") и два пилотажных - с подвижной и неподвижной кабинами.
Названные стенды выделялись среди остальных, вообщем-то ставших уже "джентельменским набором" для коллектива, хотя стенды системы управления, копровых и статических испытаний поплавков ПВПУ и аэродинамических моделей разного типа (к примеру с подводом воздуха для имитации работы двигателя) существенно отличались от соответствующих у обычных самолётов. Рассомтрим стенды поподробнее.
Газодинамический стенд
Газодинамический стенд
Рассказывает Юрий Дурицин, ведущий инженер-конструктор по его испытаниям:
- Конструкция газодинамического стенда имела внушительные размеры - примерно 15/15/10 м и массу 27 тонн. Она была разработана специалистами из КБ Р.Л. Бартини в Ухтомской. Основные элименты его - ферменный каркас с двумя поплавками-понтонами и колёсами, наблюдательным мостиком, помещением для аппаратуры, большая динамически подобная модель ВВА-14 массой 2,5 тонн, силовая установка с шестью реактивными двигателями ТС-12М, электроэнергетическая система с реактивным энергоузлом ТА-6, топливная и другие системы обеспечения работы двигателей и, наконец, измерительная система.
Стенд был восновном изготовлен умельцами Ухтомского вертолётного завода, доставлен по частям на Черноморскую базу ТАНТК, где его собрали и начали отладку.
Для проведения газовых струй на стенде по критериям подобия в соответствии с ВВА-14 каждый выхлопной патрубок двигателя ТС-12М разделялся на два и концы этих патрубков снабжались эжекторами. Так обеспечивалась аналогия с подъёмными двигателями П. Колесова, имевшими большой вентилятор в нижней части. Эжекторы оказались делом инженерно тонким и их пришлось отрабатывать отдельно перед установкой на большой стенд.
В процессе работы выяснили, что система замеров параметров модели при действии имитаторов подъемных двигателей искажает результаты при воздействии на модель архимедовых сил от воды и ударов волн.
Острые дискуссии с профессором Л. Эпштейном из ЦАГИ привели к пониманию необходимости принципиально новой системы измерений, которая была бы лишена указанных недостатков. Пришлось изобретать, причем в хорошем темпе. И изобрели! Такую оригинальную систему, что до сих пор удивляемся, как это мы сумели!
Включение двигателей начали с суши. Модель ВВА-14 подняли вверх до свободного истечения струй. Запустили двигатели. Все, поочередно. Шум возник ужасный, и, если бы не переговорное устройство, ничего организовать было бы нельзя.
На этот шум пришел директор завода А. Самодел-ков, весь массивный и широкий. Поглядел-поглядел, махнул рукой и ушел. Потом пояснил, что первой мыслью у него было: «Запускают ракету! Почему на нашей базе?».
Работами на стенде вначале (около полугода) руководил один из его создателей - А. Хохлов, затем это довелось делать мне. Костяк бригады составляли В. Насонов, М. Кузьменко, К. Швецов. Всего же бригада насчитывала около 30 человек.
Первые запуски, отладки, доводки. И наконец, пошли эксперименты с постепенным опусканием модели ВВА-14 поближе к экрану (бетону площадки), вплоть до взлетно-посадочного положения. По три достоверных эксперимента в каждом положении. В перерыве - обработка осциллограмм, подготовка материалов к отчету.
Затем последовал цикл испытаний на море, куда стенд по спуску гидросамолетов довели трактором, а дальше катером отбуксировали в глубь бухты и заякорили на «бочке».
Работы на воде были гораздо интереснее: образующаяся под воздействием газовых струй каверна была отчетливо видна. Естественно, самые большие размеры у нее были при нижнем расположении модели ВВА-14.
Замеры полей температур на модели и на воде показали умеренные значения, и я рискнул нырнуть в каверну, где оказалось вполне терпимо - и по кислороду, и по температуре.
Экипаж экспериментаторов на воде состоял из 11 человек, был и специальный охранник-дежурный, вооруженный ракетницей. Шум стенда постоянно привлекал отдыхающих, но посягательство на секреты проявилось только один раз: к стенду подплыл человек, который был схвачен и извлечен из воды. Нарушителем оказался профессор Л. Эпштейн (тот самый, из ЦАГИ), «вручную» приплывший на испытания.
Полученные результаты оказались просто неоценимыми. Они свидетельствовали о реальности безопасного существования и эксплуатации ВВА-14 с работающими подъемными двигателями. А силы и моменты, воздействовавшие на самолет ВВА-14 при вертикальном взлете и посадке вблизи суши или воды, были такими, что системы стабилизации и управления самолетом вполне могли их парировать.
Результаты стендовых испытаний были использованы в математических моделях на пилотажных стендах. Жаль, что подъемные двигатели так и не появились и ВВА-14 как вертикально взлетающий аппарат не смог подтвердить справедливость испытаний динамически подобной своей модели на газодинамическом стенде.
Пилотажный стенд
Задача создания самолета ВВА-14, необычного по конструкции и полету, не могла быть решена обычными методами. Поэтому не удивительно, что Г. С. Па-натов, в 60-е годы молодой инженер, соприкоснувшись с ВВА-14 в отделе аэрогидродинамики, пришел к выводу, что надо не просто создать математическую модель-этого самолета, но и включить в исследование динамики полета человека, летчика.
Найдя единомышленника в лице инженера-конструктора В. Букши и обменявшись соображениями с работниками ЦАГИ, Г. С. Панатов вышел к Бартини с предложением о создании пилотажного стенда ВВА-14!
Пилотажный стенд с подвижной кабиной
В процессе обсуждения было решено создать не один, а два пилотажных стенда - с неподвижной и подвижной кабинами, с тем чтобы первый стенд позволил отработать технику пилотирования ВВА-14-Ш по-самолетному до первого его вылета. Р. Л. Бартини импонировали инициативность и профессионализм Г. С. Панатова, и он, не колеблясь, предложил ему возглавить эту работу на ТАНТК.
Шел 1969 год. В группу энтузиастов вошли В. Букша и В. Логвиненко, а позднее О. Гиричев, Б. Хармач и другие. Вспоминает ведущий инженер-конструктор В. Букша:
- На вооружении вычислительного центра фирмы в те годы были аналоговые ЭВМ М-17 и М-7, под которые мы и начали разработку математической модели. Необходимо было создать рабочее место летчика с натурными органами управления самолетом и приборным оборудованием (указателями), которое бы отражало поведение самолета и его систем в зависимости от эффекта воздействия летчика на рукоятку и педали управления и расчета его последствий с помощью мат-модели.
Для имитации визуальной обстановки летчику - оператору стенда был установлен двухлучевой осциллограф, перед экраном которого помещалась коллима-торная линза, создававшая зрительную перспективу.
Визуальная информация представлялась в виде условно выполненной взлетно-посадочной полосы и горизонта, динамично перемещавшихся в зависимости от задаваемых эволюции самолета.
Поскольку испытания на натурном стенде самолетной системы управления ВВА-14 предусматривались до первого вылета, было принято решение для создания пилотажного стенда использовать этот стенд с его устройствами, загружающими органы управления в необратимой бустерной системе.
Стенд с неподвижной кабиной
И территориально, и принципиально первый стенд с неподвижной кабиной (ПСНК) был выполнен на указанном стенде управления, и его доводки завершились до первого вылета самолета, чему Бартини был чрезвычайно рад.
К этому моменту на основании продувок моделей и теоретических выкладок Бартини в математическую модель были внесены материалы о динамической подушке под ВВА-14 при посадке и взлете.
Характерно, что летчик-испытатель Ю. Куприянов, часто приглашаемый на стенд, но часто деликатно уклонявшийся от длительной работы на нем, воспринял рекомендацию о небольшой отдаче ручки от себя на высоте 8... 10 м при посадке (после выравнивания) весьма скептически. Его не убедили благополучные «посадки» по этой методе, ибо она противоречила принципу управления при посадке обычных самолетов.
Нужно отдать должное его самокритичности: при разборе первого полета он в конце доклада заявил, что все в общем-то было, как на тренажере, а затем пришел на пилотажный стенд, чтобы обнять его создателей, подготовивших пилота к необычному поведению самолета ВВА-14.
В отличие от обычных существующих на многих фирмах пилотажных стендов на стенде ВВА-14, помимо имитаторов гула работы двигателей и имитации визуальной обстановки, было смонтировано устройство, позволявшее имитировать вибрацию кресла пилота и почувствовать стук колес о стыки бетонных плит, отрыв и касание машины.
По опыту приема многочисленных визитеров-гостей, посещавших стенд и желавших «полетать» на ВВА-14, мы всегда с интересом дожидались момента посадки. Как правило, опытные летчики поразительно быстро привыкали к стенду, но дилетанты почти всегда теряли благодушно-снисходительное выражение лица, когда «толчки от неудачной посадки» завершали летный опыт.
Позднее неподвижный стенд был смонтирован в другом помещении, дополнен матмоделью электрогидравлической загрузки органов управления самолетом и адаптирован к универсальному заданию условий по- лета. Это позволяет использовать его до сих пор на разных этапах создания машин.
Несколько позднее было завершено проектирование и строительство пилотажного стенда с подвижной кабиной (ПСПК). Его создание диктовалось необходимостью исследовать вертикальный взлет и посадку ВВА-14. Да и для полета по-самолетному он был не лишний, так как заложенная в нем идея подвижности предполагала обеспечить более соответствующее реальному полету участие летчика в управлении - от ощущения движения до перегрузки.
Структурно стенд содержал: кабину летчика с натурными органами управления и приборным оборудованием, приводимую в действие четырехстепенным механизмом подвижности; гидравлические системы; универсальную загрузку органов управления; имитатор визуальной обстановки; пульт оператора и систему защиты.
Этот стенд, естественно, был сложнее и более приближен к натуре, чем стенд с неподвижной кабиной. К моменту его отладки и началу испытаний были получены значения сил и моментов, действовавших на ВВА-14 при вертикальном взлете и посадке.
Этот стенд создавался параллельно с аналогичным в ЦАГИ, и мы в контакте с его сотрудниками (особенно с А. Предтеченским) ощущали себя на переднем крае технического прогресса. Не все получилось, как мы хотели: в обеспечении величины перегрузки мы не смогли достичь максимальных величин, но для отработки методики пилотирования ВВА-14 при нормальном вертикальном взлете и посадке и при большинстве аварийных ситуаций стенд оказался незаменимым инструментом.
Здесь также не обошлось без курьезов с гостями, в «полет» с которыми уходил и наш экспериментатор. Однажды, когда кабина оказалась в наивысшем положении, полностью выключилось электропитание стенда, на что защита не была предусмотрена. Какие-то остаточные токи и наводки завертели кабину и бросили ее вниз. Гость-генерал и экспериментатор оказались лежащими на боку у двери кабины, остановленной де-мпферами всего в 60 см от пола.
Поскольку гость был весьма рослый и тучный, пришлось затратить немало усилий, чтобы сообща вытащить его из двери, развернув в образовавшейся щели. Мне, его экспериментатору, с более скромной комплекцией, было легче.
Как всегда, после благополучной эвакуации нашлись юмористы, представившие живые картинки освобождения кабины громоздким генералом. Хохотали все, особенно гость.
Тем временем подстанция, резко предупрежденная за анархию, подала электропитание. Стенд ожил и возвратился в нейтральное положение.
И что вы думаете? Гость-генерал оказался настоящим бойцом: снова полез в кабину и достаточно удачно «полетал».
Кстати сказать, этот незапланированный и рискованный эксперимент заставил разработать специальное защитное устройство, которое в последующем полностью исключало неприятности при выключении электроэнергии.
Пилотажный стенд с неподвижной кабиной позволил смоделировать все этапы полета ВВА-14 и обучить летчиков полетам на этой машине. Жаль только, что не получилась она с подъемными двигателями...
Роберт Людовигович много раз бывал на ПСНК и «летал» на своем самолете. К сожалению, он не дожил до начала работ на стенде с подвижной кабиной - ПСПК.
Оба стенда живут и работают на новые самолеты ТАНТК. Хотя в нынешнее время большинство самолетостроительных и вертолетостроительных фирм обзавелись у себя стендами более высокого класса, но мы на ТАНТК с удовлетворением вспоминаем те годы, когда, идя непроторенными тропами, создавали их впервые в нашей отрасли под руководством Бартини.
Испытания
На заводском аэродроме
Как было предусмотрено директивными документами, в производство запустили два самолета ВВА-14, получившие шифры 1М и 2М.
Самолет 1M предназначался для исследований новой аэродинамической компоновки и самолетных систем (включая ПВПУ) при полетах по-самолетному.
Машина 2М должна была служить для исследования переходных процессов вертикального взлета и посадки, переходов к горизонтальному полету, для чего она должна была оборудоваться полным комплектом управления, подъемными двигателями, соответствующим радиоэлектронным оборудованием.
Изготавливались самолеты в кооперации между ТАНТК (директор завода А. Самоделков, главный инженер К. Панин, старший военпред Г. Ляпидевский) и серийным заводом ТАПП (директор завода С. Головин, главный инженер Г. Будюк, старший военпред М. Кричевер).
Каркас, консоли и оперение делали на ТАПП, а сборка, монтаж самолетных систем и контрольно-записывающей аппаратуры, окончательные приемка и передача на испытания были за ТАНТК.
Напряженный труд коллективов обоих предприятий завершился к лету 1972 года изготовлением самолета ВВА-14-1М. Ведущим конструктором по самолету был Н. Леонов, ведущим конструктором по производству - К. Тюрников.
Аэродромная площадка, на которую был выведен самолет для проверки систем и доводки, совмещенных с началом отработки испытателями (ведущий инженер по испытаниям И. Винокуров, зам. начальника ЛИК - В. Таланов), располагалась у небольшой рощи - «карантина» в петровские времена.
Перед первым полётом
Асфальт на площадке был камуфлирован какими-то фигурами и полосами, так что со спутника ВВА-14 выглядел как стоявшие рядом два самолета с накрытым промежутком между ними.
Как всегда, окончательные доработки самолета совмещались с началом его заводских испытаний - гонкой энергоустановки и маршевых двигателей, проверкой самолетных систем и устройств, отработкой и наладкой КЗА.
Постепенно производство гасило свои долги, и машиной все больше овладевали испытатели. К июлю 1972 года практически все было готово, хотя очень многое делалось в спешке, что могло впоследствии обернуться бедой.
Как бы там ни было, в июле ВВА-14 начал бегать по грунтовой полосе предприятия. Вслед за этим машину транспортировали через окраины города, с соблюдением всего набора секретности, на аэродром военного училища с бетонной ВПП. После восстановления (стыковка консолей и хвостового оперения) акт о передаче самолета испытателям был подписан.
Здесь необходимо сделать небольшое отступление и остановиться на отдельных особенностях производства первых образцов ВВА-14.
Еще в 1946-1948 годах, когда у Р. Л. Бартини заканчивался «срок», он возглавлял в Таганроге ОКБ-86, в котором работали заключенные и вольнонаемные авиаспецы. Именно здесь он разработал математический метод с использованием кривых второго порядка для описания сложных поверхностей самолетов.
Не было тогда компьютеров, и все расчеты велись с помощью простых арифмометров и логарифмических линеек. Не было и автоматических устройств, позволявших обрабатывать болванки «по математике», и это делали руки человеческие по специальным шаблонам...
А в 1968 - 1972 годах уже кое-что из необходимого появилось, и это существенно облегчило изготовление ВВА-14-1М и -2М, формы которых значительно превосходили по сложности изготовляемые до того на ТАПП самолеты.
Очень серьезным вопросом было обеспечение взаимозаменяемости элементов ВВА-14: скажем, замена одного из бортотсеков в случае необходимости не должна была вызывать аэродинамической и весовой раз-балансировки самолета, ибо при таких размерах и формах самолета компенсировать ее было бы трудно. Большой вклад в успешное решение этой задачи внесли также технологи ТАПП во главе с А. Брауде и Н. Наталичем.
Немало сложностей вызвала и сборка самолета, но и они были преодолены благодаря профессионализму главного инженера ТАНТК К. Панина и главных технологов А. Иванова, В. Матвиенко, а также великолепному мастерству рабочих и мастеров.... Этап испытаний начался задолго до июля 1972 года: первые пробы лаборатории завода проводили на стендах. Наиболее крупными, как уже упоминалось, были пилотажные стенды с подвижной и неподвижной кабинами, газодинамические стенды, а также аварийного покидания и системы управления по-самолетному.
На пилотажных стендах с подвижной и неподвижной кабинами летчики учились взлетать, летать и садиться, пробовали вертикальный взлет и посадку.
«Летали» и инженеры-испытатели, нещадно «разбивая» ВВА-14, ибо без летных навыков и реакции обученных пилотированию людей заниматься этим было просто невозможно. А летчики и этот режим освоили довольно быстро и успешно.
На стенде системы управления была произведена проверка работоспособности, устойчивости и ресурса самой системы, выявлены и устранены многие дефекты, естественные для бумажной увязки разнообразных служб. Особо криминальных, к счастью, не оказалось.
На газодинамических стендах решались многие задачи, связанные со вторым образцом ВВА-14 и обеспечением вертикального взлета и посадки.
По мере изготовления отдельных элементов испытывались также и поплавки ПВПУ, проводились ресурсные испытания отдельных устройств и агрегатов.
К первому вылету завершили испытания системы катапультирования кресел К-36 с клыками для пробивания сотовых неметаллических панелей над летчиками, проверили безопасность веерного расхождения при катапультировании, выполнили статическую обтяжку самолета и выработали предложения по полетным ограничениям.
Пробежки по грунтовой, а затем по бетонной полосе, рулежки, подлеты в июле- начале августа 1972 года показали, что самолет необычной схемы ведет себя практически так же, как и нормальный самолет такого класса.
Материалы пробежек и стендовых испытаний предъявили методсовету ЛИИ МАП. Его заседание 14 августа началось с просмотра кинодокументов о пробежках и подлетах ВВА-14.
Бартини на совете не было. От ТАНТК руководителем был Н. А. Погорелов. Когда из кинозала все пошли в конференц-зал, к председателю методсовета М. Л. Галлаю обратился В. С. Ильюшин с просьбой отпустить его по какому-то неотложному делу. Марк Лазаревич спросил Ильюшина:
- Считаете ли Вы возможным допустить ВВА-14 к полетам?
Удивительна была реакция этого профессионального летчика-испытателя:
- Так она уже летает, не спросясь у нас! Надо просто ей не мешать!
Заседание вначале шло размеренно, даже вяло. Н. А. Погорелов рассказал о машине, о результатах предыдущих испытаний. Затем начались выступления представителей служб и научных институтов.
И вдруг после выступления аэродинамика из ЦАГИ - взрыв. Полковник, летчик-испытатель ЛИИ встает и заявляет:
- Ограничение ЦАГИ для двигателей боковым ветром 6 м/с просто смехотворно. Это означает практически запрет на полеты. Я как летчик-испытатель под такой чепухой никогда не распишусь.
Шум, смех, пререкания... М. Л. Галлай дает возможность выплеснуться эмоциям и в наступившей тишине заявляет:
- Как летчик и как инженер я тоже не признаю таких ограничений. Но как председатель методсовета я вынужден подписать эту перестраховку ученых мужей из высокого ЦАГИ. И подпишу!
Инцидент угас.
Небольшая вспышка произошла еще раз, когда возник вопрос о затухающих колебаниях рулевых поверхностей после удара колесами о полосу.
Начальник отдела прочности ТАНТК, прекрасный специалист В. П. Терентьев объяснил это явление «дежурной причиной» - воздухом в гидросистеме.
Весьма чувствительные к колебаниям элементов летательных аппаратов, специалисты методсовета этим объяснением не удовлетворились и начали «копать криминал».
Положение спас специалист ТАНТК, который объяснил, что передаточные числа от бустеров к рулям очень велики и демпфирование на обнаруженных перемещениях рулей просто невозможно из-за недостаточности хода. Это все поняли, и шум сразу затих.
Все кончилось довольно-таки мирно: разрешение на полеты было дано.
Первый полет ВВА-14 состоялся 4 сентября 1972 года. Из воспоминаний Л. Г. Фортинова, бывшего в те годы начальником отдела ТАНТК:
- Невозможно без волнения вспоминать даже по прошествии 20 лет тот день, хотя основания для волнения появились сразу же после первого полета. Что же произошло?
ВВА-14 базировался на аэродроме военного училища, где была бетонная ВПП. Стояночная площадка располагалась вдали от места базирования училищных истребителей и была закрыта деревьями сада.
Как и на заводском аэродроме, место стоянки было обозначено масляной краской. Белеет трасса-маршрут для рулежки со стоянки и заруливания на нее.
Вокруг, как грибы, стоят домики-бытовки отдельных служб, где люди в холодное время отогреваются, едят, играют в домино. Там же, естественно, хранится вся документация и весь скарб, необходимый для обеспечения жизни творения человеческого разума под названием самолет.
Отдельно от домиков по краям площадки покоятся разнокалиберные стремянки, покрытые брезентовыми чехлами массивные подъемники, стоят автомашины аэродромного сервиса.
Тот сентябрьский день был совсем нежарким. Небо покрыто тучами, хотя облачность и невысокая.
На стоянке народу собралось довольно прилично - как всегда перед каким-то важным событием. Никто не толпится, все заняты делом. И только группа спецов со всей страны, участвовавших в создании самолета, особняком стоит у доковых стремянок. Спецы могут пригодиться при отказе или анализе ситуаций во время испытаний.
У самолета собрались механики, инженеры, эксплуатационники и рабочие. Приехал зам. главного конструктора Н. А. Погорелов и пошел в крайнюю бытовку, где уже установлена рация. На КДП училища он почему-то не поехал - видимо, не захотел стеснять руководителя полета и ведущего инженера.
Время тянется, как жевательная резинка, а ясности, когда же все начнется, нет. Наконец, с КДП приезжает автомобиль с экипажем. Все в летных костюмах. К ним подходит Н. А. Погорелов, и они о чем-то разговаривают. После короткой беседы летчик-испытатель Ю. М. Куприянов и штурман Л. Ф. Кузнецов поднимаются по стремянке в кабину.
Наблюдающий за ними ведущий инженер И. Вику-ров спокойно стоит, дожидаясь окончания посадки. И вот слышен хлопок - открылась верхняя крышка воздухозаборника установки ТА-6, немного спустя запускаются и двигатели.
-Механик машет флажком, двигатели ревут все громче и громче, машина начинает выруливать к ВПП и уходит к старту. ВВА-14 скрывается из глаз, и слышен лишь шум двигателей.
Все внимательно следят за полосой - и вот появляется вдали необычный самолет, ускоряет бег, подлетывает и уверенно уходит в небо. Летит!
ВВА-14 исчезает за горизонтом, и все присутствующие перемещаются ближе к рации.
Через несколько минут машина на высоте 2 - 3 км проходит над аэродромом и становится видна отовсюду. Необычное и непривычное ощущение историчности момента охватывает многих. Причина тому - необычность схемы самолета. Вот он - пятиугольник с носом-фюзеляжем, консолями по бокам и двумя хвостами! Ей-богу, как два обнявшихся самолета.
Возбужденный, я поддеваю напарника на стремянке:
- Что это двигатели ваши так дымят, чистое небо копотью пачкают?
- Да это ваша гидросмесь выливается и чадит!
Не успел я пожелать ему типун на язык, как снизу поднялся начальник отдела управления В. Баталии, бывший до того у рации, и взволнованно говорит мне:
- Отказ гидро-1!
Меня как ветром сдуло со стремянки. Первым моим желанием было крикнуть: «Немедленно сажайте машину! Осталась только одна гидросистема, и при ее отказе управление самолетом исчезнет!»
Еле сдерживаясь, спрашиваю у Погорелова:
- Сколько еще летать самолету?
- Пятнадцать минут.
- Может посадить его побыстрее - опасно все-таки, ведь осталась половина управления?
- Для того и делается дублирование, чтобы можно было не бояться.
15 минут пворачивает на стоянку. Смолкают двигатели. В лучах заходящего солнца видно, как блестит от гидросмеси хвост фюзеляжа вокруг заднего люка. Погорелов успокаивает:
- Как всегда, какой-нибудь брачок сделали! Завтра разберемся!
И все идут на разбор полета. Однако нехорошее предчувствие не давало мне покоя всю ночь. Так оно и оказалось.
Открыли люк, и сразу стало видно, что одна из двух симметричных трубок вывода жидкости от насосов разрушена и отошла от своего места. Все залито маслом. Пробую подвести трубку к переходнику - не хочет, пружинит. Голос снизу: - Все ясно, сделали с монтажными напряжениями!
Дается команда все убрать, а обе трубки заменить новыми. После обеда - гонки. Мы с ведущим инженером по гидравлике Э. Лясковским едем на завод, берем защитные плексигласовые маски на лицо и возвращаемся.
Нижний люк открыт, и, когда запускается ТА-6, воздух через него начинает вырываться через фюзеляж, принося запахи разнотравья и скошенной где-то неподалеку травы.
Сверху загудело, зарокотало - над нами запускаются маршевые двигатели. Один, затем второй. Малый газ - все спокойно. Дается команда увеличить газ. Все вроде бы ничего, хотя в трубках начинает ощущаться зуд.
Режим работы повышается, запах сгоревшего керосина уже подавил все. «Надо бы закрыть люк», - мелькает у меня в голове, но уши слышат «0,6 номинала!», и глаза вдруг теряют изображение трубок!
Рукой за них браться больно - «сушит». Это - тот верный признак, который означает: трубки жить долго не смогут. Пробую зажать одну трубку припасенными деревяшками - никакого эффекта! Резинкой - тоже. Пробуют увеличить газ- картина остается той же.
Лясковский достает карандаш, ведет по шпангоуту - грифель, как масло, остается на нем. Ведет по палубе - то же самое. Тисками давит затылок мысль: «А ведь могла разрушиться и вторая система!».
На взлетном режиме чуть-чуть лучше, но при уменьшении газа снова исчезновение изображения. Все на шпангоуте спокойно, выходы в бортотсеки - тоже. Только эти трубки так себя ведут. И, наверное, те, что над палубой, в пилоне. Гонка окончена. Разбор. Выводы: неблагоприятное совпадение колебаний плоской палубы (дека музинструмента) и шпангоута с частотой пульсации жидкости в трубках.
И второй вывод: могла разрушиться и вторая система. В первом же полете машину могли потерять! Решение рождается сразу: только резиновые шланги в пилонах и - на этом переходе! Так и сделали. И все последующие 106 полетов были надежными. Хотя па- лубу в этой зоне подкрепили тоже. А после той памятной гонки на второй день после первого полета у нас с Лясковским засеребрилась седина...
Итоги первого вылета: самолет показал хорошие взлетно-посадочные данные, отлично вел себя в воздухе, практически не отличался от самолетов такого класса. И - приятное для всех, кто под руководством Г. С. Панатова создавал пилотажный стенд, заявление под занавес Ю. М. Куприянова:
-Летали так, как на тренажере!.
Именно так и должно быть. Всегда.
С 1972 по июнь 1975 года ( когда были прекращены испытания ВВА-14, так как программа испытаний была полностью выполнена), самолет надежно и много летал. Всего было выполнено 107 полетов с налетом свыше 103 часов.
Результаты летных испытаний подтвердили, что оригинальная аэродинамическая схема с крылом-центропланом по устойчивости и управляемости, прочностным и нагрузочным данным, маршевой силовой установке и системам жизненна, а самолет ВВА-14 вполне «вписался» в нормы и представления о современном самолете.
Максимальное аэродинамическое качество, несмотря на кажущуюся загроможденность миделя фюзеляжем и двумя фюзеляжеобразными бортотсеками, а также малое геометрическое удлинение центроплан-ной части, было получено около 12, что совсем неплохо для такой схемы.
Однако наиболее, пожалуй, значимым результатом всех летных испытаний первого образца ВВА-14 (включая второй этап - с ПВПУ) следует признать подтверждение еще одного предвидения Р. Л. Бартини: под самолетом вблизи земли толщина динамической воздушной подушки значительно больше по отношению к средней аэродинамической хорде крыла, чем это содержалось в официальных рекомендациях науки.
Учитывая тщательность научных исследований (ЦАГИ, НАСА и др.), можно сделать вывод о необычайно удачной компоновке ВВА-14, работающей по-иному, чем изолированное крыло или низкоплан вблизи экрана.
При средней аэродинамической хорде ВВА-14 в 10,75 м эффект динамической подушки ощущался с высоты 10 - 12 м, а на высоте выравнивания 8 м аэродинамическая подушка была уже так плотна и устойчива, что летчик Ю. Куприянов на разборах полетов много раз просил разрешения бросить ручку управления, чтобы машина сама села. Опасались только, что полосы может не хватить для такого эксперимента.
Эта особенность ВВА-14, ставшего таким образом экранолетом-самолетом, использовавшим эффект динамической подушки от экрана, позволила Бартини утвердиться в правоте предсказания для проекта «2500» об экранном полете на высоте 150 - 200 м при средней аэродинамической хорде 250 м. А это значительно безопасней, чем полет на экран'опланах-низко-планах (к примеру, на разработках ОКБ им. Р. Е. Алексеева) на высотах до 5 м. И экипаж не так устает, и высота волны в океане до 10 - 15м, да и плывущие на волнах суда, маяки и строения в морских портах, крутые берега и невысокие сопки могут оставаться внизу при полете, особенно при взлетном или посадочном маневре.
Иначе говоря, ВВА-14 своей схемой открыл одну из вероятных дорог для экранопланов. И не зря Алексеев на одном из «высоких» технических совещаний о будущем экранного полета после доклада Р. Л. Бартини встал и заявил:
- Если мы хотим заниматься экранонланами всерьез и надолго, надо это делать так, как говорит мэтр Бартини.
И счел неуместным докладывать о своих экра-нопланах.
После этих его слов министр судостроения Бутома, считавший, что Алексеев, главный конструктор советских судов на подводных крыльях, с экранопланами «влез не в свои сани», закричал авиационному министру Дементьеву:
- Я же тебе говорил, экранопланы - дело авиации! - и поставил над Алексеевым распорядителя финансов, попросту отняв их у него, чтобы, как шутил сам Ростислав Евгеньевич, « я еще чего не изобрел».
Таким образом, первый «кит» замысла ВВА-14 был проверен и показал себя соответствующим представлениям Главного конструктора. Мало того, он родил славного «детеныша» - новые возможности аэродинамической компоновки ВВА-14 для экранопланов. Запомним это.
... Начало 1974 года самолет ВВА-14 встретил в цехе, где монтировались системы и устройства, необходимые для обеспечения уборки и выпуска ПВПУ. Одновременно выполнялись статические испытания на специально подготовленном поплавке. Эти испытания начали со случая, при котором воздействовали на передний отсек (один из шести в поплавке).
При испытаниях выяснилось, что характер зависимости усилия сопротивления поплавка от величины его деформации совершенно не соответствует зависимостям, привычным при снятии диаграммы обжатия амортизатора шасси. Оказалось, что из-за деформации сечения эластичного поплавка при увеличении обжимающего усилия ход (деформация) был гораздо большим, чем у амортизаторов, а давление в отсеке почти не изменялось. При максимальной нагрузке отсек благополучно стал из круглого овальным, но разрушаться не хотел никак.
Когда же подсчитали работу, совершенную силой сопротивления отсека поплавка на пути деформации, оказалось, что она в 4 раза (!) превысила нормируемую для поглощения амортизаторами обычного шасси кинетическую энергию всего самолета при посадке! Учитывая, что отсеков 12, можно представить, какой мягкой оказалась бы амортизация ПВПУ для самолета ВВА-14 и какие мизерные перегрузки испытывал бы он при посадке!
Скажем немного о конструкции поплавков и системах их уборки и выпуска.
Поплавки ПВПУ имели длину 14 м, диаметр 2,5 м. Объем каждого составлял по 50 м . Они были спроектированы Долгопрудненским конструкторским бюро агрегатов (ДКБА) и изготовлены Ярославскими шинниками.
Система уборки-выпуска ПВПУ оказалась весьма непростой в доводке и наладке испытаний, поскольку этот механогидропневмоэлектрический комплекс вобрал в себя различные уникальные специализированные устройства, натурная лабораторная отработка которых в большинстве своем оказалась по срокам, а то и по технике неосуществленной (собственно поплавки, системы их привода и управления).
Для отработки ПВПУ необходимо было подавать при выпуске (наполнении) большое количество активного воздуха от имитатора компрессоров маршевых двигателей. Из положения вышли, спроектировав и изготовив фильтровальную станцию, очищавшую воздух высокого давления, подаваемый от заводской пневмосети. Выпуск поплавков осуществлялся двенадцатью управляемыми пневматическими кольцевыми эжекторами - по одному на каждый отсек поплавка.
Процесс начинался открытием замков гидроцилиндров уборки, которые при выпуске играли роль де-мпферов, обеспечивая тросами, охватывающими поплавки, сопротивление оболочки. Излишек воздуха для поддержания постоянного максимального избыточного давления в поплавках через редукционные клапаны выбрасывался в атмосферу. При режиме работы «выпуск - уборка ПВПУ» избыточное давление обеспечивалось в пределах 0,15...0,25 МПа, или (0,015...0,025) атм.
После полного формообразования по сигналу выпущенного положения управляемый эжектор переключался на режим подачи активного воздуха без смешивания его с атмосферным - режим «дожим». По достижении давления (1,5...2,5) МПа (или 0,15...0,25 атм), эжектор автоматически закрывался по сигналу избыточного давления «0,2 кгс/см » и периодически включался на «дожим» при снижении давления в поплавке вследствие охлаждения воздуха или из-за негерметичности. Максимальное избыточное давление ограничивалось переключением редукционного клапана на давление 3,5 + 0,5 МПа (0,35 + 0,05 атм).
Подача воздуха на «дожим» при выпуске осуществлялась от компрессора маршевых двигателей, а на стоянке и при вертикальном полете - от пневмосистемы высокого давления или от компрессора вспомогательной энергоустановки ТА-6. В самолетном полете дополнительно подавался атмосферный воздух от специальных воздухозаборников.
Уборка ПВПУ осуществлялась достаточно мощными гидроцилиндрами, которые воздействовали через продольные штанги на тросы, охватывающие поплавки, вытесняя воздух из отсеков через упомянутые редукционные клапаны. Они переключались на режим «выпуск - уборка ПВПУ» (0,02 кгс/см2). В конце хода поршни гидроцилиндров фиксировались цанговыми замками, открываемыми снаружи пневмоцилиндрами.
Поплавки и комплекс систем их привода и управления были буквально напичканы изобретениями, которые, как и у всех изобретателей, давались с большим трудом и подогреваемым Р. Бартини стремлением поиска нового, но - непременно! - оптимального решения. Вот два примера.
Первый. Эксплуатационная нагрузка от механизма уборки поплавков, преодолеваемая мощными гидроцилиндрами, составляла 14 тонн и была пружинная, не зависевшая от хода (900 мм). В убранном положении поршень фиксировался цанговым замком цилиндра, который при выпуске поплавков должен был открываться первым. Каждый понимает: если толкать дверь, нагружая замок, открыть его гораздо труднее, чем если перекосы и пружинение двери устранить рукой, а затем открывать свободный замок.
Так вот, предположение о возможности заклинивания цанговых замков, нагруженных большим усилием при их открытии, в лаборатории «блестяще» подтвердилось после трех открытий замка под нагрузкой. Что делать? Тогда обиходное решение с дверным замком было перенесено на систему ПВПУ: перед открытием замка вначале подавали давление на уборку поплавков, разгружали замок, открывали его снаружи, после чего снимали сигнал уборки, и освобожденный поршень свободно шел на выпуск.
Второй пример. Эжекторная подача воздуха в отсеки поплавков при выпуске обеспечивала его уменьшенную температуру. Однако при заполнении до давления максимальной работоемкости 0,2 атм («дожиме») в отсеки поплавков через специальный канал эжектора подавался горячий воздух от компрессоров ТРД и возникала вероятность ускоренного старения и растрескивания эластичной оболочки поплавков в зоне установки эжекторов.
Для предотвращения этой опасности конец канала выпуска горячего воздуха был снабжен специальным рассекателем, в конструкции которого, как в миниатюре, решались задачи, известные из области воздухозаборников сверхзвуковых самолетов, - каналы предусматривали борьбу со скачками уплотнения, подсос холодного воздуха и т. п.
И снова из воспоминаний Л. Фортинова:
... Отработка и доводка ПВПУ продолжались практически всю весну и часть лета 1974 года. При этом, как всегда бывает, большая часть заложенного теорией подтвердилась. Но немало оказалось и всяческих сюрпризов.
... Люди, никогда не работавшие в области создания техники вообще и оборонной в особенности, представить себе не могут, какой труд, какие психологические коллизии кроются за простыми на слух и на вид понятиями «'испытания», «доводка».
Земледелец каждую весну в заведенном веками порядке пашет, сеет, а затем с волнением и тревогой ждет, будет ли урожай. Ведь природа - это стихия...
Так вот и испытания, и доводка новой техники - область контактов с технической стихией, у которой свои законы, подчас неизвестные создателям. И «урожай» техники - доведение конструкции до требуемых по техзаданию параметров.
Это процесс, за которым маячат не только многомиллионные выигрыши или потери, но и возможность непередаваемого сознания самоутверждения, победы над неизвестным при успехе или потери уважения к себе при неудаче. А сознание ответственности перед народом, добавленное к напряжению от сложности решаемых задач, очень часто является причиной среднего возраста конструкторов 50 - 60 лет.
Недаром перед Великой Отечественной войной был довольно длительный период, когда работу конструкторов и изобретателей считали вредной и их рабочий день составлял 6 часов. Это уже потом ее сочли «работой в галстуке и при очках»....
... 11 часов утра. Самолет ВВА-14 стоит на аэродромных подъемниках. Поплавки в выпущенном положении, обвисли, так как воздух на самолете в них еще не подавался.
Предстоит их обтяжка подачей воздуха до давления 0,2 атм, в связи с чем с площадки удален весь персонал, и лишь справа у задней части бортотсека за сеткой стоит стол с манометрами давления в отсеках. За ним с внешне спокойным видом сидят инженер-испытатель В. Жиряков из ДКБА и начальник конструкторской бригады А. Хрущев. Механик О. Бройдо находится в кабине.
Безветрие, солнечно. Перед самолетом - фотокиномеханики и Н. Погорелов, зам. Бартини. Приехал Роберт Людовигович. Мне поручено деликатное дело - увести его подальше от поплавков, ибо специалисты побаиваются за их прочность, - очень уж большие размеры и вулканизировались поплавки по отсекам, после чего отсеки склеивались и скреплялись между собой. Но надежно ли?
Рассказывая Бартини о выявленных и устраненных дефектах, я увожу его за «жиряковскую клетку» и нахожу место у соседней стоянки, вблизи от массивной электрической колонки. За ней вполне можно уложить Главного конструктора, ежели что произойдет с поплавками.
Пошло наполнение, поплавки круглеют на глазах и с давления 0,02 атмосферы (формообразования) Жиряков голосом называет величины:
- Шесть сотых, восемь сотых...
Время тянется незаметно. На поплавках начинают прорисовываться пояса стыков отсеков - они не растягиваются, «приталены». К давлению 0,16 атмосферы уже привыкли, дело движется, все расслабились.
И вдруг раздается хлопок-выстрел. В ту же секунду мы с Бартини оказываемся за электроколонкой, причем я обхватил Бартини руками и довольно резко повернул на себя, так что у того с ноги соскочил ботинок.
Проходят секунды, взрыва нет. И криков не слышно. Удерживая Бартини в полусогнутом состоянии, я выглядываю из-за колонки.
Жиряков стоит, показывает пальцем на поплавок и сводит руки над головой крест-накрест. Ясно, прекращается наполнение.
Поддерживая Бартини, я подаю ему ботинок. Тот, стоя на одной ноге, двумя руками надевает его на другую и с юмором поддевает своего спасителя:
- Ну и реакция у Вас, маэстро! Не ожидал! Но все равно, большое Вам спасибо!
Все понял мудрый дед!... А выстрел? Оказалось, лопнул плохо отрегулированный трос и почти пробил концом один отсек. Остановка, ремонт. Бартини:
- Все ясно - генеральский эффект. Я-то был комбригом, генералом по-нынешнему! Надо уезжать!
И уехал. И все без него получилось хорошо. А после доклада, что все сделано и доведено до штатного состояния, велел не забыть поблагодарить и выделить премию тем, кто принимал участие в работе, ибо:
- Это же впервые в мире! Для ВВА-14 и для будущих самолетов.
Таков был Р. Л. Бартини, Главный конструктор...
Вскоре наступил черед испытаний самолета ВВА-14 с системой ПВПУ на плаву.
В связи с опасностью вывода из строя самолетных колесных шасси при погружении их в морскую воду и трудностями спуска и подъема самолета с полностью надутыми поплавками на шасси были спроектированы специальные тележки под поплавки. На них и осуществлялись спуск на воду и подъем из воды. Много хлопот доставила эта конструкция, так как в воде попасть на тележку оказалось трудно.
В процессе испытаний была вначале проверена непотопляемость самолета при разгерметизации отсеков поплавков: сброс давления из двух отсеков (из шести) одного из поплавков, даже без подачи воздуха в остальные (что обеспечивало бы полную перекладку внутренних конических диафрагм и повысило бы водоизмещение), показало нормальную плавучесть самолета-амфибии, подтвердив высокую надежность поплавковой схемы.
Затем начались ходовые испытания с постоянным увеличением скорости движения по воде на поплавках с ПВПУ. При этом выяснилась любопытная деталь: при запуске правого двигателя самолет начинал двигаться по воде, описывая левую циркуляцию, что из-за нахождения в море слева вблизи берега бетонного бассейна-водозабора было нежелательным.
Выключили правый двигатель, возвратились катером «на исходные рубежи». Запустили левый двигатель - снова левая циркуляция!
Долго ломали голову, отчего это, пока не поняли, что реактивный момент вращения ротора любого из двигателей притапливает левый поплавок, делая его сопротивление большим, чем правого!
Ходовые испытания довели до скорости 36 км/ч, после которой самолет на цилиндрических поплавках с конусообразными носками и хвостиками начинал опускать нос. После разрушения носового троса и отрыва носового отсека от каркаса поплавков испытания были прекращены.
Выводы на основании этих испытаний были весьма обнадеживающими: ПВПУ на воде обеспечивало необходимую непотопляемость и устойчивость самолета ВВА-14, а также возможность его поступательного движения до скоростей 35 км/ч.
Последнее было также важным, ибо при вертикальном взлете и посадке на взволнованную поверхность для предотвращения соскальзывания самолета по склону волны необходимо обеспечивать небольшую поступательную скорость, чтобы сохранить его на гребне.
Это требование обосновал Бартини известный морской летчик Н. И. Андриевский, после чего ходовые испытания с повышением скорости были включены в план испытаний.
Летные испытания по штатной программе продолжались по окончании испытаний на воде. Они велись при убранных поплавках ПВПУ и продолжались в 1975 году, уже после ухода из жизни в декабре 1974 года Р. Л. Бартини...
Из записок Л. Фортинова:
... 1975-й год был годом, завершающим испытания ПВПУ, второго «кита», на котором базировалась концепция Р. Л. Бартини по созданию амфибийных эк-ранпланов и экранолетов - средств транспорта будущего.
Для обеспечения наземных пробежек и подлетов на аэродроме с различной степенью выпуска были произведены соответствующие доработки гидросистемы, прекращавшие выпуск в промежуточных положениях. Перед пробежками начали выполнять выпуски-уборки от маршевых двигателей, но выпуск не пошел!
Случилось именно то, чего я опасался еще в августе 1974 года, когда упрашивал Р. Л. Бартини отсрочить перевод к нему на должность заместителя главного конструктора.
Две недели бригада высококлассных специалистов искала причину дефекта, но ее не было. Все - штат-но, но замки не открываются и выпуск не идет! Наконец Н. А. Погорелов, напутствуя известной Бережковской фразой «Если не ты, то кто же», направил меня в подкрепление.
До сих пор не понятно, как мне удалось определить причину невыпусков, но после устранения дефекта гидросистемы все пошло штатно, как в 1974 году.
Перед выпуском ПВПУ в полете выполнили пробежки с постепенным увеличением степени выпуска поплавков.
Установили, что при выпуске на величину, большую 3/4, задними отсеками поплавки касаются полосы, а это опасно их разрушением и неблагоприятным влиянием на положение самолета. Проработали и этот - аварийный случай и подготовили рекомендации. Перед первым полетом с выпуском ВПУ произвели выпуски и уборки при работающих маршевых двигателях, для чего самолет заякорили.
...И вот этот первый полет 11 июня 1975 года с привычным экипажем - Ю. Куприяновым и Л. Кузнецовым.
Июнь в Таганроге выдался очень жарким - до + 39 °С в тени около полудня. Поэтому испытания организовывались так: сбор у автобуса в половине третьего ночи, поездка на аэродром, подготовка самолета и проработка задания, чтобы обеспечить вылет самое позднее к половине шестого утра, пока воздух еще относительно прохладный.
На стоянке, откуда на взлетную полосу с уже привычно убранными поплавками подрулил самолет ВВА-14, было снова многолюдно - это испытание касалось почти всех служб ОКБ, не говоря о ЛИКе, ибо выпуск и уборка ПВПУ в полете затрагивали и аэродинамиков и прочнистов, каркасников и управленцев, двигатели-стов и электриков. Но это испытание было главным для шассистов-механиков, пневматиков и гидравликов.
Машина начала разбег, оторвалась, и ушла из поля зрения. Появилась уже на высоте километров двух. Поплавки убраны. Походная рация сквозь трески доносит спокойный голос Ю.Куприянова:
- Все штатно, выйдем на эшелон и сработаем!
Снова машина исчезает из поля зрения и появляется уже повыше с другой стороны. Рядом летит сопровождающий. Примеряются. Снова круг и наконец Куприяновское:
- Начинаем! Выпуск!.
Однако никакого движения не видно - идет себе машина, как и раньше шла. Уходит к востоку и вдруг в лучах утреннего солнца все замечают: а поплавки-то наполнены! Да, чувство пропорций Р. Бартини не подвело и на этот раз: поплавки смотрятся как органическая часть самолета!...
Машина уходит на второй круг, скрывается. Только слышны короткие реплики летчика:
- Дача вправо! Дача влево! Нормально... Режим такой-то... Нормально!..
Но все мучает вопрос: как пройдет уборка? Посадка с выпущенными поплавками на колесное шасси - не мед, - можно стесать задние отсеки...
Наконец проход и доклад:
- Убираю!.. Нормально! ПВПУ убраны!
Только после этого расслабление. И непроизвольные аплодисменты. Тем, кто сейчас летает, тем, кто это создал и довел до неба ...
Потом были еще полеты с выпусками и уборками ПВПУ и с постепенным увеличением скорости полета. Программа полетов неуклонно выполнялась.
И вот второй за день полет 25 июня при скорости 260 км/час. Рассказывает ведущий инженер по испытаниям ВВА-14 И.Винокуров:
- Вначале все шло штатно. И вдруг - доклад, что оборвался носовой трос правого поплавка в выпущенном положении. Экипаж просит совета, убирать ли поплавок с нарушенной тросовой системой? Но садиться с выпущенными поплавками опасно, так как задними отсеками зацепимся за бетон полосы и что будет с поплавками, с машиной?.. Вопросы, вопросы...
Специалисты «взвешивают» варианты, а машина тем временем дожигает последнее топливо в воздухе. Наконец решили - убирать. Передали на борт. Ждем. Какие длинные эти минуты! И вот долгожданное:
- Убрали, только носок обвис.
Носок - не хвостовой отсек, до полосы не достанет. Садитесь скорее! Сели. Зарулили. Видим надорванный носик поплавка, болтающиеся концы тросов - и носового, и первого охватывающего. Оказалось, большие усилия в тросах, дефект предупреждал нас, но мы его не услышали...
Выполнили ремонт и полеты продолжились до 27 июня. Завершили программу и в отчете записали, что самолет ВВА-14 готов к доработке под поддувные двигатели.
Таким образом, в течение 11-27 июня 1975 года полностью завершились проверки другого «кита» для боевого варианта машины, перспективного для самолетов-амфибий ВВП, а также экранопланов и экрано-летов с вертикальным или «точечным» - на воздушной подушке - взлетом и посадкой.
И как испытания аэродинамической схемы (первого «кита»), они воочию убедили скептиков, что замыслы Бартини по созданию универсальных взлетно-посадочных устройств, позволяющих вертикально взлетающему аппарату безопасно садиться на любые поверхности земли, реальны.
Выявившаяся при испытаниях тряска самолета, наблюдавшаяся при выпущенных закрылках, может быть устранена изменением формы хвостовиков поплавков. (Опасности для самолета она не представляла, «как при пробежках по грунтовой полосе».) Автомат устойчивости АУ-М показал себя с хорошей стороны - все попытки самолета рыскать при выпущенных поплавках им устойчиво парировались. Иными словами, первый «кит» - оригинальная аэродинамическая схема - и при выпусках-уборках ПВПУ, и при полетах с выпущенными поплавками вел себя цивилизованно, как предвидел Р. Бартини.
За 1974 - 1975 годы всего выполнили 106 выпусков-уборок ПВПУ, из которых 11 в полетах, 81 выпуск при работе маршевых двигателей и 25 - от наземной пневматической сети.
Конструкция комплекса уборки-выпуска, за исключением двухнедельной задержки в мае 1975 года, отказов не имела. Впрочем, после замены одного из поплавков обнаружили в полете увеличение времени эжекторного выпуска. Оказалось, нарушилась герметичность редукционно-предохранительных клапанов большого сечения. Ввели опережающее автоматическое и ручное переключение РПК и время выпуска уменьшили. Полученные параметры: уборка в полете 15...18 с, выпуск 29...41 с.
...Для многих авиаспециалистов, в той или иной мере причастных к прогнозированию поведения поплавков при скоростях 260...300 км/ч, до сих пор осталась непонятной уверенность Р. Бартини в устойчивости цилиндрической формы поплавков ВПУ в процессе формообразования (при выпуске и уборке с избыточным давлением 0,02 атмосферы), когда величина скоростного напора в полтора раза превышает это давление.
Им казалось: поплавок будет деформироваться потоком, поджиматься спереди-снизу и отсасываться сзади. Это могло нарушить работу механизма уборки из-за неодинакового натяжения тросов различных отсеков. Еще при проектировании поплавков Р. Л. Бартини на такие сомнения отвечал:
-Это комар на теле кита.
После испытаний тщательный анализ кинограмм показал, что все опасения оказались напрасными, а Бартини и в этом был прав. Что послужило ему основанием для такой уверенности? Эта тайна ушла в небытие вместе с Главным конструктором...
Испытания 1975 года, кроме того, подвели черту под судьбой ВВА-14 вообще: поставка приемлемых подъемных двигателей не «прорисовывалась» даже в отдаленном будущем. Поэтому второй экземпляр ВВА-14 (2М), каркас которого завершился строительством, стал ненужным и его потихоньку отвезли на свалку ТАНТК, где он стоит до сих пор как памятник великолепной идее.
А вот первый летный образец имел другую судьбу. Р. Л. Бартини, благожелательно относившийся к работам Главного конструктора ЦКБ судов на подводных крыльях Р. Е. Алексеева и друживший с ним, решил спасти свой самолет, использовав алексеевскую идею поддува струй воздуха под центроплан.
Это предложение Бартини выдвинул примерно за год до своей смерти, когда окончательно убедился, что подъемных двигателей не будет. Он спасал свое детище! И в 1974 году, в разгар работ по испытаниям ПВПУ, началось рабочее проектирование, а за ним и изготовление монтажей поддувного варианта ВВА-14 - 14М1П, но это уже совсем другая история...
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам. Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+
