Всртолеты военного назначения

Ка-52 «Аллигатор»

На протяжении последних 50 лет происходило непрерывное расширение областей применения вертолетов военного назначения, объемов решаемых ими задач. Из хрупкой конструкции с невысокими летными данными вертолеты за прошедшие годы превратились в эффективные вертолетные комплексы (ВК), успешно выполняющие ударные, транспортно-десантные, разведывательные и специальные задачи. Это было достигнуто, прежде всего, за счет широкого новаторского применения нашими инженерами и конструкторами достижений научно-технического прогресса в области материалов, аэродинамики, прочности, конструкций вертолетов, двигателей, бортового радиоэлектронного оборудования различного назначения, вооружения и средств защиты. Оценивая достигнутые за прошедшие десятилетия успехи военной вертолетной авиации России, следует отметить большой вклад в ее развитие и совершенствование Николая Ильича Камова и возглавляемого им многие годы коллектива ОКБ.

Высокий уровень основных боевых свойств (мощности, мобильности, выживаемости), летно-технических характеристик, характеристик средств поражения, оборудования, безусловно, явился причиной существенного повышения роли и места ВК в вооруженной борьбе. Вертолетные комплексы заняли должное место в Вооруженных Силах РФ и успешно выполняют самые разнохарактерные задачи, как на суше, так и на море. Свидетельством высокой значимости современных ВК является их постоянно расширяющийся типаж, охватывающий все новые области применения. И эту тенденцию на современном этапе следует оценивать как закономерность развития вооружения и военной техники в целом.

В 50-е годы прошлого столетия основные работы ОКБ Камова были ориентированы на разработку и создание вертолетов для морской авиации ВМФ. Это единственная фирма в мире, которая сумела отработать и довести до широкого практического применения соосную схему вертолетов, имеющую целый ряд преимуществ перед другими вертолетными схемами. Да, ОКБ пришлось столкнуться при этом с неизвестными науке явлениями, прежде всего касающимися несущей системы. Но они были изучены, исследованы, а проблемные вопросы успешно решены. Конечно, соосная схема имеет свои, наиболее предпочтительные области применения (где в полной мере проявляются ее потенциальные возможности), которые определяются назначением вертолета, его весовой категорией, условиями применения и т.д. Однако огромный научно-технический и производственно-технологический задел, имеющийся в настоящее время по этой схеме, дает основание полагать, что и в будущем она будет широко применяться и области ее использования будут расширяться.

Несмотря на то, что в 50-е годы ОКБ имело недостаточные конструкторские и инженерные ресурсы, Н.И. Камов принимает смелое решение на создание нового транспортно-десантного винтокрыла Ка-22, имеющего максимальную взлетную массу более 40 т. За основу была взята поперечная схема летательного аппарата с двумя несущими и двумя тянущими винтами. Впервые Ка-22 продемонстрировал свои летные качества на авиационном параде в Тушино в июле 1961 года.

Этот летательный аппарат опередил свое время, ему не суждено было выйти из стадии опытного производства и стать серийной машиной. Отсутствие необходимого научно-технического задела по винтокрылам (прежде всего в области конструирования) и некоторая неоправданная поспешность в реализации научных замыслов, «прохладная» позиция заказчика в отношении новаторских идей, безусловно, не позволили ОКБ Камова добиться крупных и заслуженных успехов в направлении создания скоростных винтокрылых аппаратов военного назначения.

Тем не менее, от идеи создания крупномасштабных винтокрылов Н.И. Камов не отказался. В 1962 году появился проект тяжелого десантно-транспортного винтокрыла поперечной схемы Ка-34 со взлетной массой 130 т и четырьмя двигателями НК-12МВ по 15000 л.с. каждый, предназначенного для перевозки грузов массой до 40 т. Винтокрыл Ка-34 предлагался Н.И. Камовым как альтернатива проекту вертолета В-12 ОКБ M.Л. Миля.

В 1965 году был разработан проект среднего десантно-транспортного винтокрыла поперечной схемы Ка-35Д со взлетной массой 67 т, двумя маршевыми двигателями НК-8 и четырьмя подъемными двигателями РД36-35С, рассчитанного на получение крейсерской скорости 500 км/ч. Через шесть лет, в 1971 году, появился проект винтокрыла Ка-35-2 со взлетной массой 50 т, двумя маршевыми двигателями Д-36 и двумя газотурбинными двигателями Д-136. Уровень конструкторской проработки на стадии эскизного проекта был по тем временам достаточно высоким.

Однако практически реализовать эти проекты не удалось из-за отсутствия концептуальной оптимизации и системного выбора силовой установки винтокрылов. Кроме того, ОКБ не располагало экспериментальными материалами, подтверждающими работоспособность несущих винтов на скоростях полета 500 км/ч и более в режиме авторотации (Ка-34, Ка-35Д) и в режиме подкрутки двигателями Д-136 (Ка-35-2).

Н.И. Камов смело шел на участие в конкурсных разработках вертолетов различного назначения, которые сопровождали, по существу, всю историю создания отечественных вертолетов, начиная с 50-х годов. В связи с этим хотелось бы назвать лишь конкурс по созданию армейского транспортно-боевого вертолета (1967- 1968 гг.). ОКБ последовательно были представлены несколько проектов, в том числе Ка-25Ф, В-50 и В-100, Ка-51, Ка-51Б. Тогда предпочтение было отдано вертолету Ми-24.

Завидное мужество и настойчивость Н.И. Камов проявил в реализации своих идей уже применительно к новому типу вертолетов – боевым ВК морской авиации, условия эксплуатации которых были намного более сложными. ОКБ уже к середине 60-х годов достигло значительных результатов в комплексировании и синтезе бортовых прицельно-навигационно-пилотажных комплексов, обеспечивающих эффективное решение задач корабельными боевыми вертолетами с применением средств поражения атомных подводных лодок в сложных погодных условиях. Этот опыт по комплексам бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭ0) и оружию пригодился впоследствии при создании боевых армейских вертолетов.

В середине 70-х годов ОКБ вышло с предложением о разработке нового проекта боевого одноместного ударного вертолета Ка-50. Этот вертолет получил свою практическую реализацию, успешно прошел государственные испытания и в 1995 году был принят на вооружение армии России.

Значительным достижением Н.И. Камова и руководимого им ОКБ следует признать разработку и освоение в серийном производстве лопастей из полимерных композиционных материалов;, обладающих практически неограниченным ресурсом (более 5000 летных часов), а также широкое внедрение композитов в конструкции вертолетов. Так, у вертолета Ка-60 доля композитов в конструкции планера составляет 60% (по массе). На вертолете Ка-226, проходящем в настоящее время сертификационные летные испытания, вся носовая часть фюзеляжа, хвостовые балки и лопасти несущих винтов выполнены из композитов. Подвесная кабина этого вертолета на 100% изготовлена из композиционных материалов, обладающих определенными преимуществами.

На снимке слева направо: заместители главного конструктора В.А. Касьяников, Генеральный конструктор С.В. Михеев, B.C. Платунов

Известны и другие новые технические решения конструкторской школы Н.И. Камова, реализованные в конкретных образцах, позволяющие расширить области применения вертолетов и повысить эффективность решаемых ими задач.

За последние 35 лет в нашей стране достигнуты существенные успехи в разработке транспортно-боевых, десантно-транспортных, боевых, морских и армейских вертолетов, в том числе Ми-24, Ка-27, Ка-29, Ми-26, Ка-50, Ми-28, Ка-52 и др. Эти десятилетия военные ученые активно работали над обоснованием концепций и обликов перспективных образцов ВК. Вырабатывались целесообразные пути их развития, осуществлялась системная оценка различных альтернатив, новых технических решений в интересах реализации на перспективных комплексах более высоких уровней мощности, мобильности и выживаемости.

Конечно, не все проблемы за эти десятилетия удалось решить в полном объеме. Актуальной и острой в настоящее время остается проблема обеспечения всепогодности и круглосуточности боевого применения российских вертолетов. Не полностью решена проблема обеспечения требуемой выживаемости вертолетов на поле боя в условиях огневого и информационного противодействия противника. Хотелось бы, чтобы вертолеты обладали более высокими скоростями полета. К сожалению, не нашла должной поддержки у заказчиков тематика создания беспилотных ВК для различных областей военного применения.

В настоящее время на страницах печати широко обсуждаются многие вопросы разработки и создания различных образцов авиационной техники военного назначения, в том числе и вертолетов. Делается это для осмысления и формирования наиболее рациональных путей развития перспективных образцов в новых экономических условиях.

В связи с этим представляется целесообразным рассмотреть и проанализировать ряд аспектов развития вертолетной техники, что будет полезно как ее заказчикам, так и разработчикам при принятии решений по созданию новых образцов.

На рис. 1 приведены основные этапы научных исследований и проектно-конструкторских проработок по обоснованию перспективных ВК: концептуальный, обликовый, проектный. Они в полной мере определяют перечень необходимых работ, которые должны быть выполнены при обосновании облика ВК нового образца и при его опытно-конструкторской реализации.

Изначальным элементом, исходя из которого формируется вся стратегия разработки, создания и применения нового ВК, является его концепция. Она служит как бы фундаментом при обосновании технического облика ВК, его основных ТТХ и, соответственно, предъявляемых к нему требований.

Рис.1 Основные этапы научных исследований и проектно-конструкторских проработок вертолетных комплексов

Рис. 2 Оперативно-тактическая концепция ВК (ОТК ВК)

Рис 3. Научно-техническая концепция ВК (НТК ВК)

Рис 4 Производственно-экономическая концепция ВК (ПЭК ВК)

Концепция вертолетного комплекса – это генеральная идея (или совокупность идей и основополагающих положений) по созданию и применению комплекса. Она реализуется на основе интеграции нововведений в оперативно-тактических и научно-технических решениях (достижимых в прогнозируемый период времени), с ее помощью разрешается противоречие (или крупная проблема) между военными потребностями, производственно-технологическими и экономическими возможностями страны.

Первый шаг по обоснованию концепции ВК сводится к обоснованию и оценке (как первой составной части) его оперативнотактической концепции. На рис. 2 показаны ключевые факторы, которые определяют военные (оперативные) потребности в новых образцах, а также основные боевые свойства ВК, от которых зависит их эффективность и эффективность их группировок.

Существо оперативно-тактической концепции ВК проявляется в совокупности главных оперативно-тактических требований концептуального характера. Проведенный анализ законов вооруженной борьбы и принципов военного искусства позволил сформировать перечень основных обобщенных показателей, характеризующих ВК и их группировки, которые также представлены на рис. 2.

Каждое обобщенное боевое свойство ВК (мощность, мобильность, выживаемость), которое формируется противодействующей стороной, может быть оценено совокупностью основных показателей (или ТТХ), вытекающих из предназначения образца, решаемых им задач и условий их выполнения. Перечень выбираемых показателей должен быть сравнительно небольшим, поскольку на перспективу 15-20 лет вперед вряд пи возможно с необходимой достоверностью определить количественные уровни большого числа показателей.

В конечном итоге, по каждому боевому свойству формируются обобщенные показатели в виде функций, которые количественно характеризуют потребную мощность (М)п , потребную мобильность (МБ)п и потребную выживаемость (ВЖ)П вертолетных комплексов. Для определения этих функций в настоящее время имеется хорошо разработанный математический и программный аппарат, с помощью которого может быть найдена обобщенная функция полезности вертолетного комплекса (ОФП)п , характеризующая уровень оперативных потребностей перспективных образцов ВК рассматриваемого назначения по совокупности основных потребных ТТХ.

Второй шаг по обоснованию концепции ВК состоит в оценке и выборе технических путей и средств достижения выявленных целей, вытекающих из оперативно-тактическом концепции. На рис. 3 показаны главные направления, определяющие научно-технические возможности по созданию перспективных ВК. В любой большой технической системе, каковой является и ВК, можно выделить пять компонентов, закономерности развития которых и определяют развитие всей системы в целом. Этими компонентами являются материалы, элементная база, структуры, функции и информационно-программная база.

Зная уровни совершенства компонентов, можно сформировать альтернативные варианты технического облика ВК рассматриваемого назначения и, соответственно, уровни их ключевых ТТХ, а также множество характеристик, определяющих располагаемые основные свойства – мощность, мобильность и выживаемость, т.е. (М)р< (МБ)р ,(ВЖ)р . Это позволит найти значение обобщенной функции полезности (ОФП)р , определяющей интегральные располагаемые возможности ВК.

Третьим шагом в обосновании концепции ВК является формирование производственно-экономической концепции (ПЭК), которая определяет прогнозируемые ресурсы (потребные и располагаемые) и ограничения производственно-технологического характера при разработке и создании перспективных образцов. На рис. 4 показаны главные факторы, определяющие ПЭК комплекса. Анализ и оценка этих факторов позволяют выработать макропеременные, характеризующие ресурсы {С,}, производство {П^} и технологию {TJ, и на основе этих данных разработать программу формирования ресурсов на НИОКР, комплексную целевую программу (КПЦ) по ВК и его ОСЧ и программу развития технологической и производственной базы. Все это вместе взятое позволяет выработать варианты решений по ПЭК и выбрать наилучшие из них для практической реализации.

Сопоставление (ОФП)я и (ОФП)р покажет, насколько они соответствуют друг другу, какие за этим стоят потребные ресурсы и насколько они превышают располагаемые ресурсы и технические возможности. Процесс выбора наилучших вариантов носит итерационный характер, так как оперативные потребности создания перспективных образцов ВК зависят от технических возможностей и в то же время стимулируют их развитие. Одновременно технические возможности дисциплинируют оперативные потребности, раскрывая новые направления, которые могут расти вширь и вглубь.

Рис 5. обобщенные боевые свойства вертолетного комплекса

Ка-50 «Черная акула»

Таким образом, в настоящее время становится чрезвычайно важным умение выработать оптимальную стратегию создания перспективных вертолетных комплексов, охватывающую период прогнозирования не менее 15-20 лет, а также обосновать приоритеты, а затем и этапы в создании новой вертолетной техники. Выбор приоритетов – это сегодня самостоятельная большая и важная задача, решением которой занимается военная авиационная наука.

На концептуальном уровне ключевыми являются основные боевые свойства (мощность, мобильность и выживаемость), которые определяют боевую эффективность ВК. Для перспективных ВК различного назначения приоритетные слагаемые основных боевых свойств приведены на рис. 5. Они определяют и технический облик будущих образцов вертолетной техники, совокупность их основных ТТХ, реализация которых возможна с учетом темпов освоения новых технических решений в области вертолетостроенмя, двигателестроения, агрегатостроения, электроники, тепловизионной и вычислительной техники, авиационного вооружения.

Владимир ПЛАТУНОВ Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, академик Международной академии информатизации

ПРОИЗВОДСТВО