Ми-4

О вертолете

В конце 40-х гг. в ОКБ М. Л. Миля приступают к проектированию многоместных вертолетов различных схем. Рассматривались проекты двухвинтовых аппаратов «модной» в то время продольной схемы с одним или двумя моторами. Однако вскоре стало ясно, что за кажущимися преимуществами продольной схемы таится множество серьезных проблем, и в 1949 г. М. Л. Миль принимает решение проектировать многоместный одновинтовой вертолет с одним двигателем АШ-62.

Идея создания вертолета большой грузоподъемности тогда не нашла должной поддержки у заказчика. Положение изменилось в начале 50-х гг., когда во время войны в Корее американцы стали успешно использовать вертолеты в боевых действиях. Это заставило руководителей партии и правительства всерьез задуматься о перспективах развития винтокрылых летательных аппаратов.

Тогда новый вертолет было решено создать в кратчайшие сроки. Конструкторы ОКБ работали по 14-16 часов в сутки, ночевали на заводе. Для нового вертолета, превосходившего Ми-1 по взлетной массе в три раза, была выбрана двухэтажная компоновка, аналогичная компоновке американского аппарата Сикорский S-55. Мощный четырнадцатицилиндровый (двойная звезда) авиационный двигатель АШ-82В (вертолетный) с осевым вентилятором и муфтой включения находился в носу фюзеляжа полумонококовой конструкции. Взлетная мощность двигателя была 1700 л.с., номинальная — 1530 л.с. За двигателем, в районе центра тяжести вертолета, располагалась вместительная грузовая кабина размером 4,5х1,6х1,76 м с откидными сиденьями десантников, швартовочными приспособлениями, трапом для загрузки техники. Заканчивалась кабина большим люком. Это было новым решением в практике мирового вертолетостроения. Для перевозки крупногабаритных грузов и крановых работ винтокрылый аппарат впоследствии был оснащен системой внешней подвески грузоподъемностью до 1300 кг. Сверху над грузовой кабиной находилась кабина пилотов. Сиденья летчиков располагались рядом. Их кабина имела большую площадь остекления. Четырехлопастной несущий винт диаметром 21 м имел трехшарнирную втулку и автомат перекоса, представляющий собой увеличенную и усовершенствованную модификацию тех же агрегатов вертолетов Ми-1. Ряд принципиальных изменений был внесен в их конструкцию. Горизонтальные шарниры втулки расположили так, чтобы нагрузки на их подшипники на наиболее тяжелых режимах оказались практически одинаковыми. Все шарниры снабдили резиновыми уплотнителями. Благодаря новой компоновке осевого шарнира резко снизились потери смазки. Для уменьшения свеса лопастей применили центробежные ограничители. Конструкция автомата перекоса была существенно упрощена, в том числе исключен, как ненужный, карданный механизм в цепи управления углом установки лопасти.

В отличие от своего предшественника Ми-1, новый вертолет оказался более проблемной машиной. В ходе испытаний и доводки Ми-4 сотрудникам ОКБ М. Л. Миля при помощи ученых ЛИИ и ЦАГИ пришлось решить ряд сложных задач, связанных с обеспечением усталостной прочности конструкции, динамической прочности рулевого винта, с устранением флаттера и земного резонанса.

Пожалуй, ни на одном другом вертолете «Ми» так трудно не решалась проблема создания высокоресурсных лопастей несущего винта, как на Ми-4. Ресурс лопастей смешанной конструкции долго не удавалось поднять выше 150 ч. Лишь к 1955 г. в результате ряда принятых мер по снижению напряжений и некоторых технологических решений получили 300-часовой ресурс. Дальнейшего повышения ресурса добились только в 1957 г., создав лопасти смешанной конструкции с лонжеронами из цельной трубы с дорнованием отверстий в комле. Вводя такие усовершенствования, как индукционная закалка, крепления каркаса к лонжерону клеем вместо заклепок, полировка внутренней поверхности трубы и наклеп наружной поверхности, ресурс лопастей несущего винта последовательно повышали до 500, 600, 800 и 1000 ч. К концу 50-х гг. успешно завершились многолетние работы ОКБ М. Л. Миля по созданию надежных цельнометаллических лопастей. В 1959-1960 гг. для Ми-4 были изготовлены, испытаны и запущены в серийное производство лопасти с прессованным одноконтурным дюралевым лонжероном и хвостовым отсеком трехслойной конструкции с металлическим сотовым заполнителем. Их ресурс удалось увеличить до 2000-2500 ч. Повышению надежности способствовала также установка на лопастях пневматических сигнализаторов трещин. Отработанная на Ми-4 конструкция лопастей на многие годы стала типовой для вертолетов «Ми» и сделала их одними из самых надежных в мире.

Не менее важной оказалась проблема обеспечения прочности рулевого винта на Ми-4. Попытки усиления винта В1Х1 не увенчались успехом, и конструкторы ОКБ М. Л. Миля вместе со специалистами ОКБ Г. М. Заславского, ЛИИ и ЦАГИ создали в 1960 г. новый рулевой винт В531-Х3, успешно применявшийся на вертолете до конца его эксплуатации.

Резкое увеличение размерности несущих винтов привело при первом же запуске Ми-4 к новому, ранее не встречавшемуся явлению — флаттеру лопастей. Установка балансиров на лопастях в какой-то степени устранила это явление, но полного исключения его не обеспечила. Мягкий флаттер возникал еще неоднократно и требовал от специалистов тщательного осмысления природы этого процесса и разработки методов его устранения. В ходе эксплуатации Ми-4 пришлось неоднократно сталкиваться и с явлением земного резонанса, основными средствами борьбы с которым стали установка демпферов на вертикальных шарнирах лопастей; введение демпфирующих элементов в конструкцию амортизаторов шасси и подбор характеристик амортизаторов шасси и подбор характеристик амортизаторов и пневматиков. Большой опыт был накоплен и при решении вопросов снижения вибраций. Доводка Ми-4 многому научила инженеров ОКБ и помогла им в дальнейшем успешно решать сложнейшие научные проблемы, возникавшие при создании следующих машин.

Вертолеты Ми-4 эксплуатировались более широко, чем Ми-1. В просторной грузовой кабине Ми-4 можно было перевозить: 16 десантников или 8 раненых; автомобиль ГАЗ-69 или два мотоцикла М-72 с колясками и 5 десантников. Помимо десантно-транспортных операций, Ми-4 после определенного переоборудования использовались для спасательных работ и эвакуации больных и раненных.

В ходе эксплуатации вертолет Ми-4 постоянно модернизировался. С 1958 г. базовый десантно-транспортный вариант строился под обозначением Ми-4А (Ми-4АДТ). Он отличался от Ми-4 улучшенной конструкцией лопастей, увеличенной площадью стабилизатора и наличием автопилота АП-31. Ресурс основных частей Ми-4А превышал 600 ч. К середине 70-х гг. назначенный ресурс вертолета превысил 10 тыс. ч.