О конвертоплане и винтокрыле

Прежде всего о том, что такое конвертируемость. Латинское слово conversio означает «обратимость» или «превращение». Отсюда – «конвертоплан». Это летательный аппарат с двигателями, которые на взлете и при посадке работают как подъемные, а в горизонтальном полете – как тянущие, при этом подъемная сила обеспечивается крылом самолетного типа. Обычно двигатели таких машин поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться только винты. Имеются схемы конвертопланов, у которых одни винты вертикальные, а другие горизонтальные, но вращается каждая пара винтов от одного двигателя. Таким образом конвертоплан превращается то в вертолет, то в самолет.
Считается, что конвертоплан – сложный в управлении летательный аппарат. Его создание весьма затратно и занимает много времени. Так, для разработки и доведения до серии американского конвертоплана V-22 Osprey («Скопа») компании Bell потребовалось более 30 лет. При испытаниях этого летательного аппарата погибли несколько десятков человек. Наконец в 2005 году V-22 был принят на вооружение морской пехоты и ВМС США. Стоимость конвертоплана V-22 оценивается в 115 млн долларов (для сравнения: истребители F-22 и F-35 стоят 143 и 112 млн долларов соответственно). К настоящему времени выпущено более 250 машин V-22 в противолодочном, поисково-спасательном и транспортном вариантах.
Главная проблема американского конвертоплана – поворот оси винтов с вертикального положения в горизонтальное и наоборот. Летательный аппарат в это время становится неустойчивым. Бортовой компьютер помогает устранить данный недостаток.
У конвертоплана имеются три преимущества перед вертолетами и пропеллерными самолетами: работа без взлетно-посадочных полос, значительная дальность полета и большая грузоподъемность. Особых скоростных преимуществ у конвертопланов по сравнению с вертолетами на сегодняшний день нет.
В Советском Союзе в КБ М. Л. Миля в 1972 году стали создавать конвертоплан под обозначением Ми-30. Он рассчитывался на 32 десантника. Минобороны потребовало, чтобы конвертоплан имел дальность полета с грузом не менее 800 км и максимальную скорость 600 км/ч. Проект планировали завершить к середине 1990-х годов, но из-за недостатка средств работы над Ми-30 были прекращены.

Ми-30

По сообщениям СМИ, в 2015 году в России начали также разрабатывать конвертопланы, но на самом деле к этой теме обращались у нас в стране еще до войны.
Так, в начале 1930-х годов авиаконструктор Н. И. Камов использовал на своем автожире А-7 комбинирование самолетного несущего крыла и вертолетного несущего ротора.
Комбинированная схема в 1934 году применялась И. П. Братухиным на его вертолете  ЦАГИ 11-ЭА.
В 1952 году появился проект «Х» гибрида самолета с вертолетом. У истоков проекта, разрабатывавшегося в КБ Камова, стоял В. Б. Баршевский. Задумку Баршевского поддержал заместитель главного конструктора В. В.  Никитин, с легкой руки которого «Х» стали звать винтокрылом. Впоследствии эта машина получила обозначение Ка-22. Н. И. Камов, будучи поклонником необычных схем в вертолетостроении, сразу поддержал своих помощников.

Конструкторы решили силовую установку на подъемную и маршевую не разделять. Одна и та же силовая установка вращала подъемный и тянущий винты. Таково принципиальное различие между американским V-22 и нашим Ка-22. У американского летательного аппарата мотогондола поворачивается, а у «камовского» – неподвижна. Таким образом, проблемы с поворотом силовой установки у Ка-22 не было, но работа над ним шла неспешно из-за занятости КБ Камова проектами вертолетов с соосной схемой.

Рассмотрим хронику реализации проекта Ка-22. В апреле 1955 года окончили его разработку, в августе 1958 года построили первый летающий экземпляр, в июне 1959 года летчиком-испытателем Д. К. Ефремовым были выполнены первые отрывы от земли, 15 августа винтокрыл без привязки завис на высоте нескольких метров. Через год полеты винтокрыла были продемонстрированы руководству страны, 9 июля 1961 года винтокрыл был показан на авиационном празднике в Тушино. 20 сентября 1961 года летчик-испытатель Юрий Александрович Гарнаев выполнил испытательный полет на первом серийном винтокрыле Ка-22. В том же году советский Ка-22 установил семь мировых рекордов. После этого ОКБ Н. И. Камова становится всемирно известным.
К 1962 году было построено два серийных Ка-22. Один из них 28 августа потерпел катастрофу, экипаж, возглавляемый Д. К. Ефремовым, погиб. После трагического происшествия машину подвергли модернизации. В первую очередь заменили тросовое управление на тяговое, так как разъединение тросов в полете считалось вероятной причиной катастрофы. Испытания обновленного Ка-22 выполнял Ю. А. Гарнаев, который высоко оценил управляемость винтокрыла на всех режимах полета.
Окончательную оценку машины должен был дать заказчик. В сдаточном полете 16 июля 1964 года Ка-22 пилотировали летчик-испытатель полковник Сергей Георгиевич Бровцев и Ю. А. Гарнаев, который входил в экипаж как инструктор. Членами экипажа были ведущий инженер В. С. Дордан, бортмеханик А. М. Бахров и экспериментатор А. Ф. Рогов. Полет проходил штатно, началась посадка.
Далее приводим выдержку из книги Ю. Э. Савинского «Камов (Творческая биография конструктора вертолетов)». Савинский пишет: «При достижении скорости 310 км/ч с небольшим снижением Брянцев начал торможение. В тот момент, когда скорость винтокрыла снизилась до 220 — 230 км/ч, внезапно начался самопроизвольный плоский разворот машины вправо. Летчик пытался парировать разворот левой педалью и штурвалом влево, но разворот продолжался, в результате чего нос винтокрыла стал смотреть в направлении, перпендикулярном первоначальному. Тогда вмешался в управление Гарнаев. Предположив, что причиной плоского разворота явился разный шаг лопастей левого и правого тянущих винтов, он решил их разгрузить, для чего увеличил угол общего шага несущих винтов на 7,5 — 8,5 градусов. Это действие возымело эффект, винтокрыл замедлил вращение в горизонтальной плоскости, но одновременно из-за потери скорости перевалился на нос и правое крыло и начал круто пикировать. Потеряв 300 — 400 метров высоты, машина уменьшила угол пикирования до 10 — 12 градусов. Казалось, что самое тяжелое позади. Но происходит еще одно роковое событие: створка, которую аварийно сбросил бортмеханик, попадает в лопасть правого несущего винта. Лопасть обрывается, и несбалансированные силы несущей системы отрывают от крыла всю правую мотогондолу…
Мгновенно оценив аварийную ситуацию, Гарнаев дал экипажу команду: «Прыгайте!».
Из пяти членов экипажа спаслись на парашюте трое. С. Г. Бровцев и помощник ведущего инженера А. Ф. Рогов погибли, попав в воздухе под удары частей терпящей бедствие машины… Аварийная комиссия пришла к выводу, что вероятной первопричиной катастрофы стала разница тяг правого и левого тянущих винтов».
В связи с этим трагическим событием необходимо сказать читателю хотя бы немного о Герое Советского Союза Ю. А. Гарнаеве. Он погиб вместе со своим экипажем и двумя французами во Франции 6 августа 1967 года при тушении лесных пожаров на Ми-6ПЖ. Катастрофа произошла при загадочных обстоятельствах. Советская авиатехника в тушении лесных пожаров во Франции вызывала восхищение (и не только) иностранцев. Мастерство Ю. А. Гарнаева как летчика-испытателя трудно переоценить. Достаточно сказать, что только он один мог управлять турболетом – «блюдцем» с реактивными двигателями.
Катастрофы Ка-22 в 1962 и 1964 годах не остановили работы над винтокрылом. В 1965 году Н. И. Камов добился разрешения на разработку эскизного проекта винтокрыла Ка-35 взлетной массой более 70 тонн. Ка-35 был разработан в десантно-транспортном, грузовом, пассажирском и противолодочном вариантах. К сожалению, на этом история камовского винтокрыла-конвертоплана закончилась. Такой финал объясняется сложностью конструирования комбинированного летательного аппарата, загруженностью конструкторского коллектива Камова другими проектами, успехами КБ М. Л. Миля в постройке тяжелых вертолетов и др.
Теперь остается  ждать сообщений о новом российском винтокрыле.
Сергей Елисеев.