Полковник Григорий Кузнецов

  • В начале 80-х годов в СССР был создан ударный вертолет соосной схемы Ка-50, а в США аналогичный вертолет одновинтовой схемы с рулевым вмнтом АН-64. Об особенностях этих схем и достигнутых результатах рассказывает полковник Григорий Кузнецов, возглавлявший в ГК НИИ ВВС отдел летных испытаний вертолетов.
  • Тактика боевого применения армейских вертолетов базируется на низковысотном полете и выполнении атак наземных целей из-за преград и укрытий. Именно это позволяет боевому вертолету выживать в условиях огневого противодействия на поле боя. Вследствие малых высот полета наибольшее число попаданий средств поражения, по опыту локальных конфликтов, приходится на переднюю и боковые поверхности планера штурмовика. В связи с этим наиболее живучим окажется тот вертолет, который менее уязвим от огня противника.

    Кабина Ка-50 защищенна броней при повреждении руля направления
    Кабина Ка-50 защищенна броней при повреждении руля направления

  • Для выявления способностей к выживанию на поле боя вертолетов одновинтовой и соосной схем целесообразно осуществить сравнение винтокрылых штурмовиков одного поколения: АН-64А "Апач" США и Ка-50 "Черная акула". Уязвимость каждого из них в первую очередь зависит от количества и размеров недублированных агрегатов и элементов конструкции в плоскостях наиболее вероятного обстрела оружием наземных войск. В их числе агрегаты приведенные в таблице.

      AH-64 Ка-50
    Главный редуктор + +
    Трансмиссионный валы от главного к промежуточному, хвостовому редукторам и к рулевому винту + -
    Промежуточный и хвостовой редукторы + -
    Рулевой винт + -
    Несущий винт + +
    + наличие агрегата, - отсутствие

  • На общих видах Ан-64А и Ка-50 спереди видно, что уязвимость их планеров при обстреле со стороны фронтальной плоскости примерно одинакова. Двигатели максимально разнесены относительно друг друга. Элементы конструкции носовых частей фюзеляжей, оборудование и бронированные стекла кабин экранируют единственный недублированный агрегат -главный редуктор. Разница в уязвимости планеров вертолетов при обстреле спереди зависит в основном от качества броневой защиты.

  • При виде на боковые поверхности планеров вертолетов выявляется уже существенная разница. Единственный недублированный агрегат Ка-50 - главный редуктор -экранируется элементами конструкции двигателя и крыла. На АН-64А главный редуктор, промежуточный и хвостовой редукторы, валы трансмиссии и рулевой винт никак не защищены от огневого воздействия наземных войск. Двигатели на "Апаче" по сравнению с их размещением на Ка-50 смещены в продольной плоскости назад и не экранируют главный редуктор.

    Носовая часть вертолета AH-64
    Носовая часть вертолета AH-64 "Апач"

  • Из-за наличия сил и моментов от рулевого винта хвостовая и килевая балки АН-64А подвержены в полете значительным нагрузкам, особенно при маневрировании, вследствие чего они более уязвимы от воздействия средств поражения. Боевое повреждение рулевого винта и трансмиссии неизбежно ведет к катастрофе.

  • На Ка-50 для сохранения путевой управляемости достаточно установить скорость полета менее 200 км/ч, на которой нормальное пилотирование обеспечивается за счет изменения величины противоположно направленных крутящих моментов на верхнем и нижнем винтах. Это было подтверждено в ходе испытательных полетов при снятом вертикальном оперении.

  • С целью уменьшения уязвимости Ка-50 конструкторы пошли на нетрадиционный шаг в проектировании планера вертолета. Его основным силовым элементом является продольная балка коробчатого типа из композиционных материалов сечением 1,0х1,0 м, проходящая от кабины пилота до хвостового оперения. Практически по всей длине этот силовой элемент экранируется снаружи блоками бортового оборудования и несиловой обшивкой. На АН-64А огневому воздействию в первую очередь подвержены работающая обшивка и другие силовые элементы планера, не имеющие экранирующей защиты.

  • Качественный сравнительный анализ уязвимости планеров соосной и одновинтовой схем вертолетов базируется на достаточно очевидных исходных данных, не вызывающих сомнения. Однако для военного заказчика необходима и количественная оценка. В связи с этим целесообразно обратиться к боевой статистике. Так, безвозвратные потери Ми-24 и Ми-8 в Афганистане за счет боевого поражения хвостовых частей планеров составляют примерно третью часть от общего числа погибших вертолетов. Сода входят также потери, связанные с задеванием рулевыми винтами за препятствия и их последующим разрушением при боевом маневрировании вблизи преград на малых высотах полета.

  • На Ка-50 и Ка-52 специалисты использовали все преимущества соосной схемы, чтобы до минимума свести риск подобной аварии. На АН-64А и его модификациях, а также на других боевых вертолетах одновинтовой схемы по сравнению с Ми-24 ничего существенного не предпринято для повышения живучести хвостовой части планера и недублированных агрегатов, расположенных в нем. Кроме того, можно ожидать увеличения числа потерь вертолетов АН-64 из-за более низкого расположения рулевых винтов, которые будут повреждаться посторонними предметами (камни, галька, куски льда и др.), поднятыми с поверхности воздушным потоком от несущих винтов.

  • Чтобы завершить сравнение одновинтовой и соосной схем вертолетов в данном направлении, необходимо рассмотреть уязвимость несущих винтов. При взгляде на общие виды вертолетов спереди обращает на себя внимание принципиальное отличие Ка-50 от Ан-64А наличие дополнительного верхнего винта. Некоторые специалисты полагают, что уязвимость несущего винта у Ка-50 будет выше.

  • Экспериментально установлено, что лопасть винта Ка-50 из высокопрочного полимерного композиционного материала сконструирована таким образом, что обеспечивает благополучное завершение полета даже при наличии нескольких пробоин от автоматического стрелкового оружия. Торсион пластинчатого типа из высокопрочного эластичного сплава, соединяющий лопасть с втулкой винта, допускает разрушение в полете более 50% пластин. Тяги управления изменением углов установки лопастей винтов выполнены из композиционного материала и специально переразмерены для сохранения работоспособности при простреле пулей калибра 12,7 мм. В связи с изложенным, по-видимому, наиболее близки к истине те специалисты, которые считают, что уязвимость несущих винтов Ка-50 и АН-64А будет практически одинаковой, так как при их создании использованы накопленный боевой опыт, а также современные материалы и технологии.

  • Следовательно, имеются все основания утверждать, что уязвимость винтокрылого штурмовика соосной схемы как носителя бортового комплекса оборудования и вооружения ниже, чем у подобного аппарата одновинтовой схемы. Данное качество является важной, но не единственной составной частью боевой эффективности штурмовика. Значительное влияние схема вертолета может оказывать также на его летные данные и в целом на интегральное качество боевого аппарата. Может быть АН-64А, проигрывая своему конкуренту по уязвимости, превосходит его по летным данным и тем самым нейтрализует указанное преимущество Ка-50? Для ответа на этот вопрос сравним возможности обоих схем.

    Отсутствие трансмиссии и хвостового рулевого винта значительно повышает боевую живучесть Ка-50
    Отсутствие трансмиссии и хвостового рулевого винта значительно повышает боевую живучесть Ка-50

  • Два соосных винта имеют, естественно большее сопротивление, чем несущий винт вертолета одновинтовой схемы, поэтому конструкторы решили добиться уменьшения суммарного сопротивления Ка-50 путем придания планеру совершенных аэродинамических форм при минимальном миделе, а также путем уборки шасии.

    Бортовое расположение пушки на Ка-50 предохраняет ее от повреждений при грубой посадке
    Бортовое расположение пушки на Ка-50 предохраняет ее от повреждений при грубой посадке

  • На АН-64А, наоборот, конструкторы как будто специально задались целью увеличить общее сопротивление аппарата. Кроме рулевого винта и концевой балки значительно увеличивают сопротивление вертолета несовершенные аэродинамические формы планера, неубирающееся в полете шасси и далеко выступающая за обводы фюзеляжа пушечная установка.

  • Результат различного подхода к проектированию вертолетов не замедлил сказаться на величинах максимальных скоростей горизонтального полета. На Ка-50 она составляет 310, а на АН-64А - 300 км/ч. По условиям прочности и запасов по флаттеру несущий винт Ка-50 обеспечивает на пологом пикировании скорость 390 км/ч, тогда как у АН-64А - только 365 км/ч!

  • При равной мощности двигателей тяговооруженность вертолета соосной схемы по сравнению с одновинтовой примерно на 29 - 20% выше на висении и скоростях полета до 80 км/ч. Достигается это за счет отсутствия потерь мощности (12 - 8%) на вращение рулевого винта и более высокого коэффициента полезного действия соосных роторов (17 -12%). Указанные режимы полета характерны тем, что наиболее часто используются для атак из-за преград и укрытий.

  • Тяговооруженность материализуется в такие важные для боевых вертолетов характеристики как указанные ниже.

  • Их сравнение на примере одновинтового Ми-28 и соосного Ка-50 достаточно корректно в связи с тем, что вертолеты имеют одинаковые двигатели и близки по взлетной массе. По величинам статического потолка и вертикальной скороподъемности АН-64А уступает Ка-50.

  • Для выполнения разворотов на висении пилот Ка-50 отклонением педалей воздействует на дифференциальный шаг, посредством которого увеличиваются углы установки на одном винте и одновременно уменьшаются на ту же величину на другом. Вращение вертолета относительно вертикальной оси происходит под действием разности реактивных моментов на верхнем и нижнем винтах. Мощность двигателей и суммарная тяга винтов при этом не изменяются, высота в процессе разворота остается такой же, как и на висении , в том числе на статическом потолке. Данная способность вертолета соосной схемы является уникальной боевой характеристикой, обеспечивающей безопасность маневрирования на предельно малых высотах над рельефом местности.

  • При выполнении разворотов на висении пилоты АН-64А отклонением педалей изменяют углы установки рулевого винта. Происходит изменение мощности, отбираемой от двигателей на рулевой винт. Если двигатели работают на взлетном или близком к нему режиме, то дополнительный отбор мощности от двигателей приводит к уменьшению частоты вращения несущего винта и его тяги. Потеря высоты у вертолетов одновинтовой схемы при выполнении разворотов у земли часто приводит к задеванию рулевыми винтами за препятствия и их разрушению.

      Ка-50 Ми-28 AH-64
    Статический потолок, м 4000 3390 3200
    Вертикальная скороподъемность на высоте 2500 м, м/с 10 6 5

  • Чтобы АН-64А мог на своем статическом потолке выполнять развороты на висении, подобно Ка-50, его официально заявленный потолок должен быть уменьшен на 300 - 400 м и составлять примерно 2800 м. На этой высоте его двигатели будут работать на режиме ниже взлетного, обеспечивая необходимый резерв мощности для вращения рулевого винта в процессе разворотов. Следовательно, Ка-50 существенно превосходит своего соперника при выполнении боевого маневрирования с использованием маскирующих свойств местности и особенно в горных условиях, а также при высоких температурах воздуха.

  • Не менее важным качеством соосной схемы является ее аэродинамическая симметрия, которую она обеспечивает также и вертолету. Реактивные моменты от противоположно вращающихся винтов уравновешиваются в главном редукторе и на фюзеляж не передаются. Гироскопические моменты винтов равны по величине, противоположно направлены и не оказывают влияния на пилотирование вертолета при маневрировании. Поведение вертолета Ка-50 в процессе выполнения пространственных фигур пилотажа с разворотами влево и вправо предсказуемое и одинаковое. Перекрестные связи в каналах управления практически отсутствуют, Все это дает возможность использовать в системе автоматического управления простые и надежные алгоритмы.

  • Вертолет АН-64А одновинтовой схемы с рулевым винтом является аэродинамически несимметричным летательным аппаратом. Его поведение при выполнении маневров с разворотами влево и вправо различное из-за изменения пространственного положения векторов тяги несущего и рулевого винтов относительно друг друга, а также величины тяги последнего. Существенную лепту в поведение вертолета на маневрировании и особенно при выполнении пространственных фигур вносят гироскопические моменты от несущего, рулевого винтов и двигателей. Суммарное воздействие аэродинамических сил, моментов от них, а также гироскопических моментов от вращающихся роторов многовариантно и часто непредсказуемо для летчика в случае резкого пилотирования вертолета в боевой или аварийной обстановке. Вращение вертолета в этом случае происходит относительно некоторой мгновенной оси, не совпадающей ни с одной из трех осей в связанной системе координат. Наличие перекрестных связей в каналах управления усложняет задачу пилота по выработке правильного управляющего воздействия на рычаги управления. Неадекватные действия летчика при выходе из этой ситуации часто приводят к непоправимым ошибкам.

  • "Ахиллесовой пятой" у вертолета одновинтовой схемы при выполнении маневров на скоростях более 120 -150 км/ч является нагруженный рулевой винт. По условиям обеспечения прочности на указанных скоростях скольжение вертолета существенно ограничивается или вообще не допускается.

  • Вследствие отсутствия рулевого винта вертолет соосной схемы свободен от ограничений, характерных для АН-64А. Об этом свидетельствует комплекс фигур высшего пилотажа, который неоднократно демонстрирует Ка-50 в показательных полетах и на авиасалонах. Только вертолеты соосной схемы способны выполнять плоский (педальный) разворот во всем диапазоне скоростей полета. Он позволяет Ка-50 на предельно малой высоте полета за кратчайшее время занять выгодную для атаки позицию или уйти за укрытие. Кроме того, вертолет соосной схемы имеет в 1,5 - 2 раза меньшие моменты инерции по отношению к вертикальной и поперечной осям по сравнению с вертолетом одновинтовой схемы одинаковой с ним полетной массы. Поэтому он существенно превосходит одновинтовой вертолет по быстроте разворотов в пространстве относительно указанных осей.

  • Простая техника пилотирования вертолета соосной схемы в сочетании с низким уровнем вибрации уменьшают ошибки прицеливания и рассеивание при стрельбе из пушки. Точностные характеристики оружия благодаря указанным качествам значительно улучшаются. Это Подтверждено результатами испытаний одновинтового вертолета Ми-24 и соосного Ка-29, имеющих одинаковые прицелы и неподвижные виды стрелково-пушечного и неуправляемого ракетного вооружения. Точность оружия на Ка-29 оказалась примерно вдвое лучше. Еще более впечатляющие успехи достигнуты на Ка-50, оснащенном современным прицельным комплексом. Например, та же пушка Ка-29, размещенная вблизи центра масс в подвижном варианте на правом борту Ка-50, имеет в 4 раза более высокую точность, чем подвижная пушка того же калибра на Ан-64А.

    Компоновка планера
    Компоновка планера "Апача" не способствует достижению высокой скорости

  • Итак, вертолеты Ан-64А и Ка-50 имеют равные значения вертикальных перегрузок (3,5 ед.) и примерно одинаковые максимальные скорости горизонтального полета. Однако по остальным летно-тактическим данным, которые достигнуты благодаря соосной и одновинтовой схем, Ка-50 превосходит Ан-64А. Пилоты, имеющие опыт полетов на вертолетах одновинтовой схемы с рулевым винтом, прежде всего отмечают у Ка-50 простоту пилотирования и высокую маневренность. По их словам, вертолет плотно сидит в воздухе и послушен в управлении. Надежная система спасения пилотов во всем диапазоне условий полета на Ка-50 и Ка-52 путем катапультирования завершает формирование их психологической устойчивости: успешно атаковать и выживать на поле боя.

    Один из вариантов подвески средств поражения
    Один из вариантов подвески средств поражения

  • Мощное вооружение и современное интегральное БРЭО Ка-50 наращивают его преимущества как носителя оружия. По критерию эффективность-стоимость винтокрылый штурмовок Ка-50 не имеет себе равных в мире.

    • Автор и ведущий - Бразд


    Hosted by uCoz