ТРИ ЭПИЗОДА ИЗ ЖИЗНИ АВТОРА: ЗЕМНОЙ РЕЗОНАНС

ЗЕМНОЙ РЕЗОНАНС

В мае 1968 года два строевых вертолета Ка-25 потерпели аварии из-за возникновения на них земного резонанса. К счастью, обошлось без жертв, но реально обозначилась опасность для жизни и здоровья летных экипажей. Эксплуатацию машин  приостановили.

1968 год был отмечен для СССР неприятными и даже трагическими событиями: Пражская весна, крушение атомной подводной лодки, гибель Гагарина.   В этот ряд не хотелось добавить срыв намеченных сроков международного похода вертолетоносца «Москва».

«Лечение» вертолета возглавил заместитель главного конструктора И.А. Эрлих, игравший тогда в ОКБ роль «первой скрипки». Эрлих развернул работы в нескольких направлениях, главными из которых стало улучшение демпфирующих характеристик шасси и усиление фюзеляжа, позволяющее более эффективно включить шасси в работу поглощения энергии колебаний. Эффект конструктивных доработок определялся в ходе испытаний вертолета. Для материального стимулирования летчиков-испытателей Эрлих установил для них специальную оплату: 100 рублей за один «тигр» (земной резонанс  с взрывным проявлением), 50 рублей за один «шакал» (земной резонанс с установившимися по размаху колебаниями). Какие чувства испытывали сотрудники бухгалтерии при виде подписанных Эрлихом бумажек с цифрами 100 р. или 50 р., науке неизвестно, но платили по ним исправно.

Меня, в ту пору молодого специалиста, Эрлих привлек для расчетного обоснования тех или иных конструктивных изменений. В меру своего разумения я составил электронную модель явления, регулярно получал от Эрлиха вводные и оперативно сообщал, что получалось. Оценка начальником моих стараний была адекватной: если полученное совпадало с его предположениями – расчет замечательный, модель заслуживает Нобелевской премии;  в противном случае – все «дерьмо».

Поскольку вероятность возникновения земного резонанса возрастала при увеличении угла установки общего шага (ОШ) лопастей и оборотов несущего винта (НВ) приняли следующий порядок проверок. При нейтральном положении ручки циклического шага (ЦШ) летчик устанавливал нулевой угол ОШ и выводил двигатель на минимальные обороты из эксплуатационного диапазона (96% от номинала).  Затем он отклонял ручку ЦШ вперед и начинал ею раскачивать вертолет, провоцируя земной резонанс. Если резонанс не возникал, летчик возвращал ручку в нейтраль, поднимал обороты НВ на 2,5% и снова провоцировал земной резонанс. Если земной резонанс не возникал при максимальных оборотах НВ (110% от номинала), испытания повторялись с поэтапным, на 1 градус, увеличением угла установки ОШ.

По результатам испытаний строилась область эксплуатационных параметров, в которых развивался земной резонанс. С внедрением конструктивных улучшений область сужалась, но отнюдь не так неумолимо, как шагреневая кожа. Полностью устранить риск возникновения опасных автоколебаний не удавалось, особенно при высоких оборотах НВ.

Работоспособность вертикальных шарниров вертолета Ка-25 традиционно обеспечивали игольчатые подшипники качения, а для предотвращения земного резонанса устанавливались фрикционные демпферы. Конструктивной особенностью таких демпферов являлся трудно устранимый зазор между создающими трение дисками и приводящими их в движение деталями втулки несущего винта. Люфт возникал уже в процессе производства и увеличивался со временем службы. Возникала «мертвая зона» — некоторый угол отклонения лопасти в плоскости вращения, в пределах которого демпфирование движению лопасти практически отсутствовало. Значение углового люфта достигало градуса с лишним. В пределах люфтового угла лопасть могла так размахаться, что остановить ее уже становилось невозможно.  

Разработанный автором подшипник-демпфер вертикального шарнира полностью обеспечивал нужное демпфирование колебаний лопасти.  Они прошли длительные стендовые испытания,  о чем я сообщил Эрлиху, передавая ему комплект подшипников.

 Эрлих подшипники взяял, поставил их на подоконник. Энтузиазм, однако, не разделил:

— Ну, хорошо, допустим, вы правы, подшипники помогут. Но дальше что? Материал подшипника прошел сертификацию ВИАМ? Нет! Налажено их серийное производство? Нет! На все это уйдут годы! А в нашем распоряжении всего пара месяцев!

В один из дней я не смог присутствовать на заводском аэродроме при очередных испытаниях,  В самом начале следующего рабочего дня  меня вызвали к Эрлиху.  

— Испытали ваши подшипники! – загадочно улыбаясь, сказал Эрлих.

— И как, земной резонанс? На каких оборотах?

— Никакого земного резонанса! Никаких оборотов! Нет земного резонанса, и следов его нет!

  В этот же день Эрлих провел совещание по организации производства подшипников-демпферов. На замечание одного из технологов, что отсутствует сертификация ВИАМ, да и документация сырая, Эрлих ответил с прямотой римлянина:

— Кто не хочет работать – может уйти! Справимся без скептиков!

Требование сертификации нового материала обошли, заявив подшипник не как материал, а как конструкцию.

  Через месяц нужное количество подшипников было изготовлено на Казанском моторостроительном заводе. Их установили на все находившиеся в строю  вертолеты Ка-25.  Международный поход вертолетоносца «Москва» состоялся в намеченный срок. Земной резонанс – это, по известному выражению одного американца, «порождение дьявола», больше не угрожал безопасности эксплуатации российских корабельных вертолетов. Ка-25 стал первым в мире  винтокры­лым аппаратом, применившим металлофторопластовый подшипник в одном из наиболее ответственных агрегатов.

В любом событии можно найти поучительные уроки. В данном случае один из них: все в подлунном мире должно быть соразмерно и гармонично.  Эрлих, помня опыт доводки вертолета Як-24, пытался избавиться от земного резонанса на вертолете Ка-25 путем улучшения исключительно «корешков» — шасси, фюзеляжа. «Вершки» — несущий винт – он трогать не хотел. Однако наткнулся на физику явления: при практически нулевом демпфировании в одном звене механической системы никакое увеличение демпфирования в связанном с ним другом звене не помогает.

Другой урок: механика – не  математика. Она ближе к социально политическим условностям, чем к биному Ньютона. То, что вчера казалось неправильным, ошибочным или невозможным, сегодня может оказаться единственно верным и замечательно реализуемым. Такова  c´est la vie.

К сожалению.

Или к счастью. 

 

 

 

 

 

Добавить комментарий

WordPress SEO