El Ka-15 se convirtió en el primer helicóptero producido por Kamov Design Bureau en una gran serie. Este helicóptero fue desarrollado originalmente para las necesidades de la aviación naval, como helicóptero antisubmarino, reconocimiento de barcos y enlace. Fue el Ka-15 el que se convirtió en el primer helicóptero a tiempo completo en los barcos de la Armada Soviética.
Hoy en día, algunos entusiastas de la aviación a veces se preguntan: "¿Por qué nuestros marineros preferían el esquema de helicópteros coaxiales no revelado en ese momento al habitual helicóptero de un solo rotor con rotor de cola? ¿Por qué era necesario correr un riesgo técnico tan alto? " De hecho, incluso antes, gracias a los éxitos del venerable diseñador de aviones I. I. Sikorsky en EE. UU., Un helicóptero con rotor de cola ya ha comenzado a utilizarse en una amplia variedad de áreas de actividad humana, incluida la marina.
Cabe señalar que la producción de helicópteros de rotor de cola comenzó a una escala sin precedentes. El diseñador de helicópteros estadounidense A. Young en la primera mitad de los años cuarenta en los Estados Unidos solo contaba con más de 340 empresas dedicadas al desarrollo y construcción de helicópteros de este esquema. A finales de los años cincuenta en nuestro país, en la A. S. Yakovleva y M. L. Mile, sobre una base competitiva, se construyeron helicópteros de un solo rotor, respectivamente, el Yak-100 y el GM-1 (en la serie, el Mi-1) con un peso máximo de despegue de aproximadamente 2500 kg. Se dio preferencia al Mi-1, que fue construido en grandes series. Sin embargo, no encajaba para el servicio en la Armada rusa. ¿Porqué es eso?
La respuesta es bastante simple. En los Estados Unidos, los helicópteros de la marina comenzaron a usarse en portaaviones. No hubo problemas con la ubicación, la provisión de despegues y aterrizajes para helicópteros del esquema clásico en barcos grandes. En la URSS, que no tenía tales barcos en ese momento, se planeó comenzar el uso de helicópteros en la Armada en barcos de pequeño desplazamiento. Estos barcos podrían estar equipados con pistas pequeñas, bordeadas por superestructuras de barcos ya existentes, lo que limita significativamente los accesos a ellos durante los vuelos.
Mientras tanto, en el OKB N. I. Kamov ya tenía algo de experiencia en la creación de helicópteros coaxiales. Con el lanzamiento y desarrollo de los primeros helicópteros coaxiales monoplaza ultraligeros Ka-10 y Ka-10M, se completó la formación del joven OKB. Las pruebas militares del ligero Ka-10, llevadas a cabo en el Mar Negro, revelaron la necesidad de que la Armada construyera un helicóptero más elevado y más independiente de las condiciones meteorológicas. El Ka-15, un helicóptero multipropósito, también diseñado según el esquema coaxial elegido por Kamov, se convirtió en una de esas máquinas.
El nuevo helicóptero era una máquina biplaza, en cuya cabina se ubicaba el asiento del operador a la derecha del piloto. Se sabe que los barcos de pequeño desplazamiento están sujetos a un balanceo y cabeceo importantes. El potente flujo de aire turbulento, la presencia de varias superestructuras y el balanceo del barco hicieron que nuestros marineros desconfiaran de un helicóptero con rotor de cola, sensible a la velocidad y dirección del viento.
Para finalmente estar convencidos de su exactitud, más tarde incluso realizaron pruebas comparativas del Ka-15 coaxial y el Mi-1 de un solo rotor en el crucero de artillería Mikhail Kutuzov. Debido a su tamaño mínimo y mayor maniobrabilidad, el Ka-15 coaxial despegó con éxito de una pista pequeña y aterrizó en ella incluso con una rugosidad del mar de seis puntos. En estas condiciones, el Mi-1 con un brazo de cola larga y un rotor de cola, que limitaba significativamente las posibilidades de su funcionamiento, no podía ser operado cuando existía una gran turbulencia del flujo de aire y el balanceo del buque portaaviones. Por lo tanto, el esquema de helicópteros coaxiales en la URSS fue solicitado por la Armada.
Hay que decir que el diseño coaxial de los aviones de ala giratoria atrajo la atención con sus ventajas obvias no solo de los marineros nacionales, sino también de los diseñadores de todo el mundo. Casi toda la potencia de la planta de energía se utiliza aquí para crear el empuje de los rotores. Además, los momentos reactivos creados por las hélices se equilibran mutuamente en la caja de cambios principal y no se transmiten al fuselaje de la aeronave. Todos los esfuerzos y momentos de fuerza del sistema de transporte de helicópteros se cierran en el compartimento del fuselaje corto ubicado entre los dos bastidores de potencia, en el que la caja de cambios y el sistema de transporte se encuentran en la parte superior, y el tren de aterrizaje se fija desde abajo, en ambos lados.. Es casi imposible crear un esquema más compacto para un helicóptero. Es por eso que muchos diseñadores de aviones extranjeros de renombre, como L. Breguet, D. Perry, S. Hiller, G. Berliner, A. Ascanio y otros, así como empresas de aviación, incluida la oficina de diseño nacional A. S. Yakovlev, trató de dominar el esquema del helicóptero coaxial. Entre los helicópteros construidos en la segunda mitad de los años 40 según este principio, se pueden nombrar "Roteron", "Brantly B-1", "Benlix K", "Dorand G-20", Bell "Molel 49", "Breguet G -11 -E "y" Breguet G-111 ", así como un helicóptero experimental de la Oficina de Diseño de Yakovlev.
Algunos de los helicópteros creados en los años 40-50, por ejemplo, "Breguet G-111" (Francia), Bell "Molel 49" (EE. UU.) Y otros, tenían excelentes características de vuelo para ese período. Sin embargo, todas las empresas extranjeras y la Oficina de Diseño de Yakovlev se negaron a mejorar y desarrollar este plan prometedor debido a la gran cantidad de problemas encontrados.
La Oficina de Diseño de Kamov durante el trabajo de desarrollo, construcción, prueba y desarrollo del Ka-15 también encontró una serie de dificultades debido a la falta de una base científica y experimental en el campo de la aeromecánica de los rotores coaxiales. Los diseñadores y científicos del OKB se enfrentaron con éxito a muchos problemas. Bajo el liderazgo de Nikolai Kamov, se formó una escuela única de diseño científico y diseño práctico de vehículos de alas giratorias de varios esquemas y, en primer lugar, esquemas coaxiales. Otro problema al que siempre se enfrentan los diseñadores al diseñar nuevas máquinas es la elección correcta del tamaño de la aeronave.
El diseñador jefe Kamov creía que después del Ka-10 con un peso de despegue de menos de 400 kg, el nuevo helicóptero Ka-15, con un peso de 1500 kg, satisfaría mejor una amplia gama de intereses en conflicto. Aparentemente, no estaba preparado internamente para el diseño de un helicóptero en una categoría de peso más pesado. Los asociados de Kamov intentaron convencerlo de que el helicóptero Mi-1 ya existe en esta clase, lo que ha llenado un nicho en los intereses del departamento militar y la economía nacional, y el Ka-15 tendrá un alcance naval muy estrecho. En 1951, siguiendo las instrucciones del gobierno, la Oficina de Diseño Mil comenzó a desarrollar el helicóptero Mi-4 con un peso de despegue de 7000-8000 kg, que en 1952 comenzó a producirse en masa. Entonces no fue posible convencer a Kamov. En este sentido, su OKB perdió el ritmo y la oportunidad de tomar una posición de liderazgo en el país en el número de helicópteros producidos en serie con el código "Ka" en la clase de helicópteros de hasta 10,000 kg.
La defensa del diseño preliminar del Ka-15 tuvo lugar en 1951. En diciembre, se construyó un modelo a escala real del automóvil. La primera elevación del helicóptero en el aire tuvo lugar en abril de 1953. La producción en serie del helicóptero se inició en la planta de aviones en Ulan-Ude en 1956.
Comparemos los datos básicos de helicópteros coaxiales y de un solo rotor. De los datos anteriores, se deduce que el Ka-15 coaxial, con la mitad de la potencia del motor, lleva una carga de aproximadamente la misma masa en el compartimento de carga que el famoso Mi-1 de un solo rotor, que estableció alrededor de 30 récords mundiales. Al mismo tiempo, el Ka-15 es 1000 kg más ligero y su longitud, teniendo en cuenta las hélices giratorias, es casi 1,7 veces menor que la del Mi-1. Son estas ventajas indiscutibles del compacto Ka-15, combinadas con la mayor maniobrabilidad, las que hicieron posible que el helicóptero cumpliera con éxito su misión principal: realizar con éxito el reconocimiento de la situación de la superficie y proporcionar comunicación entre los barcos y las bases costeras en el intereses de la Marina.
Incluso en el Ka-10, el diseño del rotor coaxial y el sistema de control se llevaron a la implementación práctica. Incluía dos platos oscilantes, mecanismos de paso común y diferencial y una serie de otros elementos. Por supuesto, todo esto tuvo que mejorarse en el transcurso del ajuste fino del nuevo helicóptero. El funcionamiento conjunto del motor y el rotor del rotor estaba unido por el sistema de control, que en la cabina tenía una palanca de control de "paso de gas" con una manija giratoria para corregir el modo de funcionamiento del motor.
Por cierto, no existía tal sistema en el helicóptero GM-1 en Mil, y era muy difícil controlar la máquina en vuelo. Con la palanca de paso común, el piloto cambió los ángulos de las palas del rotor y la palanca de control del motor (acelerador) seleccionó el modo de funcionamiento del motor requerido. Mil introdujo este sistema más tarde, ya en la modificación del helicóptero GM-1, que recibió la designación Mi-1.
Una de las tareas más difíciles que tuvieron que resolver los diseñadores fue el estudio de la naturaleza de las vibraciones en un helicóptero coaxial y el desarrollo de recomendaciones y métodos para llevarlas a un nivel aceptable. Para reducir el efecto de las fuerzas periódicas aerodinámicas externas, en 1947, los entusiastas liderados por Kamov, cuando construyeron el primer helicóptero coaxial Ka-8, desarrollaron un método de ajuste estático y dinámico del sistema de transporte. En el curso de las pruebas de banco y de fábrica del Ka-15, en colaboración con TsAGI y LII, se realizaron una serie de mejoras de diseño, destinadas a superar las auto-oscilaciones de resonancia de tierra y el aleteo de las palas del rotor. La combinación de algunas medidas constructivas hizo posible hacer frente con éxito al problema de la resonancia en el Ka-15. Otro tipo de auto-oscilación, no menos peligroso, fue el aleteo de las palas de la hélice en vuelo, que los especialistas del OKB descubrieron en el Ka-15 en 1953. Se eliminó al montar los contrapesos originales tipo cuerno en la hoja, que desplazó su centrado hacia adelante en la cantidad requerida.
Sin embargo, el funcionamiento del helicóptero en un clima de mar húmedo pronto trajo una sorpresa inesperada: el aleteo nuevamente comenzó a dar señales sobre sí mismo en vuelo. Resultó que durante la operación, la madera de la hoja se hincha y la humedad se acumula en el espacio de los compartimentos entre las pieles superior e inferior. Esto provocó un desplazamiento del centrado de la espalda y provocó la aparición de un aleteo. Pronto fue posible detectar fenómenos de aleteo debido al desplazamiento del centrado de la hoja hacia atrás no por su hinchamiento, sino como resultado de las reparaciones realizadas en las condiciones de las unidades operativas. Para evitar la aparición de auto-oscilaciones de las palas de la hélice, se introdujo un margen estandarizado de eficiencia de centrado en la tecnología de su creación. Hizo posible finalmente tomar el control del aleteo de las palas del rotor.
Tras el lanzamiento del Ka-15 en serie, el ámbito de trabajo para incrementar el recurso de las máquinas y ampliar las posibilidades de su uso ha cambiado significativamente. En la planta se pusieron en funcionamiento numerosos stands para probar las unidades y las piezas más cargadas en condiciones de estrés dinámico. Continuaron las pruebas de vida a largo plazo. Se realizó una investigación de vuelo para estudiar el "anillo de vórtice" y elaborar recomendaciones para que el piloto evite que el helicóptero entre en este fenómeno y cómo salir de él. Las pruebas del Ka-15 se completaron en el modo de autorrotación de las hélices del rotor, incluidos los aterrizajes en el aeródromo y la superficie del agua (con tren de aterrizaje de globos) con los motores inoperativos.
Las pruebas en el mar del helicóptero del barco comenzaron en 1956, en el Báltico desde bases a bordo del destructor Svetly. En 1957-1958, se crearon las primeras subdivisiones del barco Ka-15. En 1958, el destructor Svetly comenzó a equipar la pista, y en 1961 la flota se reponía con ocho buques de misiles Proyecto 57 con pistas, tanques de almacenamiento para combustibles y lubricantes de aviación, cabinas para aviadores y equipos especiales para asegurar el funcionamiento de los rotativos. aviones de ala.
En la economía nacional, el Ka-15 se utilizó como explorador de animales marinos en los barcos de la flota de arrastre. En la modificación antisubmarina, el Ka-15 podría llevar dos boyas radiohidroacústicas RSL-N o el receptor SPARU. En este caso, un par de helicópteros trabajaron juntos: uno arrojó boyas en el cuadrado de trabajo del área de agua, y el otro los escuchó usando un SPARU para detectar un submarino, y para destruirlo se usó un Ka-15 en un versión de choque, equipada con una mira OPB-1R y equipada con dos bombas de profundidad que pesan 50 kg.
La variante Ka-15M tenía mejoras para mejorar la cinemática de control del sistema de transporte, aumentar la confiabilidad del vehículo y la eficiencia de su fabricación operativa. El Ka-15M se utilizó en varias versiones y contaba con el equipo adecuado: fumigación, unidades de polinización, dispositivos de generación de aerosoles, contenedores especiales colgantes para la entrega de correo y carga pequeña, botes de rescate, góndolas laterales extraíbles para el transporte de pacientes postrados en cama, y mucho más.
La formación UKa-15 era necesaria para la formación de pilotos y vuelos de formación. Tenía controles duales, así como equipo acrobático adicional y persianas para realizar vuelos instrumentales de instrucción y entrenamiento. El helicóptero fue construido en 1956 en una planta de aviones en Ulan-Ude. En 1957, pasó con éxito las pruebas estatales y luego se produjo en masa. En total, el "decimoquinto" Ka-15 se construyó 354 copias de diversas modificaciones.
Ka-18 es una modificación adicional del Ka-15M. Estaba destinado al transporte de pasajeros, correo y carga, para el transporte de personas enfermas y lesionadas a instituciones médicas para pacientes hospitalizados. Junto con el Ka-15M, también se utilizó en trabajos químicos de aviación. El prototipo se fabricó en 1956 y en 1957 pasó con éxito las pruebas estatales. El Ka-18 se fabricó en serie y estuvo en funcionamiento durante unos 20 años. Se fabricaron más de 110 vehículos.
El Ka-18 civil se diferenciaba del Ka-15 básico en una cabina de gran tamaño que podía acomodar a un piloto, tres pasajeros o un paciente en una camilla y un médico acompañante. Para la conveniencia de cargar camillas sanitarias en el helicóptero, se hizo una trampilla en el carenado frontal del fuselaje.
Bajo el liderazgo de Kamov en 1958-1963, un grupo de diseñadores, tecnólogos y científicos por primera vez en el mundo crearon, probaron y lanzaron la producción a gran escala de palas de hélice de un diseño innovador hecho de compuestos poliméricos, aumentaron la aerodinámica calidad del rotor y aumentó significativamente el recurso de la pala. Se llevaron a cabo pruebas comparativas de 11 juegos de palas de madera LD-10M ordinarias y 6 juegos de palas de fibra de vidrio B-7 nuevas en el soporte de hélice eléctrica de la EDB en las mismas condiciones. Al mismo tiempo, para palas de rotor con palas B-7, los polares prácticamente coincidieron, y para tornillos con palas de madera se observó su importante dispersión.
La tecnología de diseño y fabricación de palas a partir de compuestos poliméricos ha sido patentada en cinco países extranjeros líderes en el campo de la construcción de helicópteros. Sirvieron de base para la creación de palas de rotor más avanzadas de una nueva generación. El piloto de pruebas V. Vinitsky en 1958-1959 estableció dos récords mundiales de velocidad con el Ka-15M. Y en 1958, en la Exposición Mundial de Bruselas, Ka-18 recibió una medalla de oro. Sin embargo, gran parte del mérito de esto pertenece al Ka-15 básico, en el que se desarrollaron previamente todos los sistemas que hicieron posible lograr el éxito en el Ka-18.
Fue a partir del Ka- "XV" que se inició la amplia operación práctica de helicópteros coaxiales en la Armada y la Flota Aérea Civil.
