(1977 г./1995 г. В-80 («изделие 800»)/ ОАО «Камов» /, ОАО «ААК «Прогресс», кодификация НАТО - «Hokum A» (англ. «Обманщик»), «Werewolf» (англ. «Оборотень»).
К середине 70-х гг. у руководства Военно-Воздушных Сил СССР сложи
лось мнение, что транспортно-боевые вертолеты Ми-24 не в полной мере
отвечают требованиям армии. Попытка создать многоцелевой вертолет привела к ухудшению массогабаритных и летно-технических характеристик машины и, как следствие, к снижению ее боевой эффективности. Кроме того, в конце 1972 г. в США развернулись работы по программе ААН (Advanced Attack Helicopter-Усовершенствованный ударный вертолет), результатом которых стало создание боевых вертолетов Белл 409 (YAH-63) и Хьюз 77 (YAH-64). В связи с этим 16 декабря 1976 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление о разработке нового поколения боевых вертолетов, которым предусматривалось создание на УВЗ им. Н.И. Камова и МВЗ им. М.Л. Миля на конкурсной основе экспериментальных образцов и проведение в дальнейшем их сравнительных испытаний. К началу этой работы опытно-конструкторские бюро уже имели солидный опыт проектирования винтокрылых машин.
В 1966 г., в рамках конкурса с ОКБ М.Л. Миля по созданию транспортно-боевого
вертолета, на базе корабельного Ка-25 был разработан проект Ка-25Ф (фронтовой). Но тогда более перспективным был признан проект "изделия 240" ОКБ М.Л. Миля (впоследствии Ми-24). В конце 60-х гг. камовцами был предложен принципиально новый проект боевого вертолета В-50. Разработки велись под руководством заместителя главного конструктора И.А. Эрлиха, создавшего в свое время хорошо известный вертолет продольной схемы Як-24. В-50 должен был иметь продольное расположение несущих винтов. Расчетная скорость машины составляла 400 км/ч. В середине 70-х гг. был разработан проект боевого винтокрыла В-100 с поперечным расположением несущих винтов и дополнительным толкающим винтом, отличавшийся высокой степенью новизны принятых научно-технических решений. К сожалению, ни той ни другой разработке не суждено было воплотиться в металл.
Проектирование новой армейской боевой машины, получившей обозначение В-80, началось в январе 1977 года. Основной задачей боевого вертолёта является уничтожение военной техники, в первую очередь-танков, на поле боя и в ближайшей прифронтовой полосе. Результаты моделирования показали, что при автономном поиске целей, связанным с длительным пребыванием в зоне интенсивного огневого противодействия средств ПВО противника, шансы вертолёта типа Ми-24 уцелеть и выполнить боевую задачу практически сводятся к нулю. Эффективно действовать в таких условиях могут только вертолёты, объединённые системой целеуказания, получающие информацию о противнике от авиационных и наземных разведывательных средств. Следовательно, новый боевой вертолёт должен был иметь на борту систему внешнего целеуказания, что позволило бы ему стать ударным элементом авиационно-наземного разведывательно-ударного комплекса. При отсутствии внешнего целеуказания успешная атака наземных целей может быть также осуществлена с рубежей, расположенных за пределами эффективной зоны поражения ПВО. Таким образом реализовывался основной из постулатов, определяющих концепцию проекта, - лётчик должен знать обстановку на поле боя и «работать по целям» выборочно, уничтожая то, что необходимо уничтожить именно в данный момент.
При определении облика новой машины прорабатывались различные аэродинамические схемы вертолётов: поперечная, схема винтокрыла и, конечно, соосная. Одновинтовая схема как альтернативная вообще не рассматривалась из-за низкой боевой живучести: опыт локальных войн свидетельствовал о том, что значительная часть боевых потерь вертолётов была вызвана повреждениями рулевых винтов, нагруженных хвостовых балок, длинных проводок управления и сложных трансмиссий.
Поперечная схема и схема винтокрыла были призваны неприемлемыми из-за неудовлетворительных массогабаритных характеристик. Конструкторы остановили свой выбор на «фирменной» для ОКБ соосной схеме. Она обладает несомненным преимуществом перед традиционной схемой с рулевым винтом. Отсутствие потерь мощности на рулевой винт (10…12%), а также более высокий кпд (на 15%) соосных несущих винтов на скоростях полёта до 100 км/ч при равной мощности двигателей позволяют получать более высокую тягу (на 30%) несущей системы. Это увеличивает статический потолок на 1000 м и удваивает скорость вертикального набора высоты. Именно эти скорости и малые высоты полёта положены в основу тактики современных боевых вертолётов при атаке наземных целей из-за преград, укрытий и засад. Следовательно, боевой вертолёт соосной схемы будет существенно превосходить конкурентов одновинтовой схемы с рулевым винтом, особенно в условиях горной местности и высоких температурах воздуха. Аэродинамическая симметрия и отсутствие перекрёстных связей в каналах управления упрощают пилотирование, что особенно важно при полётах на малой высоте вблизи препятствий, за которые скрывается вертолёт в бою. Такая машина имеет значительно больший диапазон углов скольжения, Угловых скоростей и ускорений во всём диапазоне скоростей полёта. Сравнительно небольшие моменты инерции, являются следствием компактности вертолётов соосной схемы, обеспечивают эффективное управление. Благодаря небольшим размерам соосный вертолёт имеет меньшую радиолокационную и визуальную заметность.
Одной из основных составляющих боевых авиационных комплексов являются системы радиоэлектронного оборудования и вооружения. Отечественное оборудование из-за повышенных требований к нему, обусловленных жесткими условиями эксплуатации, а также некоторого несовершенства элементной базы имеет большую массу, чем аналогичное американское. Уже первые расчеты показали: если разместить комплекс оборудования, близкий по составу к устанавливаемому на американских боевых машинах, то масса вертолета увеличится настолько, что достижение высоких летных характеристик станет весьма затруднительным. Облегчению вертолета, а следовательно, и достижению более высоких летных характеристик должно было способствовать поистине революционное решение: из состава экипажа исключили штурмана-оператора со всеми средствами его защиты и жизнеобеспечения. Возможность создания одноместного боевого вертолета подтверждалась и опытом применения самолетов-штурмовиков и истребителей-бомбардировщиков, на которых летчик совмещал функции пилота и штурмана.
Обоснование концепции одноместного вертолета в общих чертах сводилось к следующему. Чтобы уменьшить вероятность поражения боевого вертолета средствами ПВО противника, выход в район цели осуществляется на предельно малых высотах (5-50 м). Опыт применения Ми-24 показал, что на этом этапе действует только летчик, поскольку штурман-оператор на такой высоте вести ориентирование практически не может. После выхода в район цели для ее обнаружения и атаки летчик вынужден набирать высоту: для атаки с рубежа 4 км, высота полета над равнинной местностью должна быть не менее 35-70 м, а над холмистой - 100-245 м. На таком удалении летчик ничем не может помочь штурману-оператору в поиске целей, если не располагает независимой от него обзорно-прицельной системой.
Камовцы считали, что при условии автоматизации поиска и сопровождения целей, выполнение одним членом экипажа функций летчика и штурмана-оператора принципиально возможно и не должно быть сопряжено с чрезмерными психологическими и физическими нагрузками. Следует заметить, что автоматизировать боевые процессы на вертолете камовцы предложили в 1977 г., основываясь на собственном уникальном опыте создания таких систем на вертолетах, предназначенных для флота. Уже на Ка-25 и Ка-27 обеспечивалась автоматизация поиска подводной лодки, находящейся на глубине нескольких сотен метров, решения задач вертолётовождения и организации групповой работы вертолетов с автоматическим обменом информацией о противнике и т. д. Сокращение экипажа позволило бы не только получить значительный выигрыш в массе вертолета, но и в перспективе уменьшить расходы на подготовку летного состава, снизить потери в боевой обстановке, т. е. добиться большой экономии средств на содержание армейской авиации.
Концепция одноместного боевого вертолёта стала постепенно вырисовываться, хотя мнения о количестве членов экипажа были далеко не однозначными, Поиск технических решений завершился созданием стендов полунатурного моделирования в ГосНИИАС и ЦНИИТМ, на которых отрабатывались элементы будущего комплекса. На базе серийного Ка-29 была построена летающая лаборатория с имитацией одноместной кабины летчика. Уже к моменту представления проекта результаты испытаний подтвердили возможность создания одноместного боевого вертолета. Таким образом, сомнения в реальности предлагаемого решения отпали. При этом Генеральный конструктор С. В. Михеев справедливо отметил: «Не стоит доказывать, что один летчик работает лучше двух, не требуется доказывать недоказуемое. Но если лётчик на нашем вертолёте справится с тем, что должны сделать двое на вертолёте-конкуренте, это будет победа». Итак, один лётчик на боевом вертолете - это второй постулат, лежащий в основе нового замысла.
За разработку единого прицельно-пилотажно-навигационного комплекса (Пр-ПНК) для одноместного вертолета взялось ленинградское Научно-производственное объединение "Электроавтоматика", имевшее большой опыт создания комплексов функционально-связанного оборудования для самолетов дальней и фронтовой авиации.
Разработка прицельной системы, способной решать задачи сопровождения цели и наведения ракет без участия летчика, была поручена красногорскому механическому заводу "Зенит". Это предприятие обладало огромным опытом создания прицельных систем, в частности именно на "Зените" была разработана аппаратура управления "Радуга" для ПТУР "Фаланга" и "Штурм". Телевизионный автоматический прицельный комплекс "Шквал" создавался одновременно в двух модификациях: для самолета-штурмовика Су-25Т и боевого вертолета В-80.
Практически весь 1977 г. был посвящен отработке концепции новой машины и налаживанию связей с предприятиями-смежниками.
Приступив к конструкторской проработке одноместного боевого вертолёта, специалисты ОКБ Н. И. Камова обратились к опыту самолётных фирм. У них сложились тесные связи с коллегами из ОКБ П. О. Сухого, которые в это время занимались проектированием штурмовика Су-25Т. Обсуждался даже вариант использования на В-80 кабины от Су-25Т без каких-либо изменений, однако от этой идеи в дальнейшем пришлось отказаться - броня кабины Су-25Т оказалась слабой защитой для "вертолётных" условий эксплуатации.
Генератором компоновочных решений в ОКБ им. Н. И. Камова на тот период был заместитель главного конструктора Фомин Сергей Николаевич и в первом облике вертолета В-80, как его представлял С. Н. Фомин, отдаленно прослеживались очертания штурмовика Су-25Т. В ходе эскизного проектирования ОКБ Н. И. Камова последовательно разработало несколько проектов и соответствующих тактических моделей вертолета, одна из которых представляла собой одноместный легкий соосный вертолет со встроенной пушкой и самоустанавливающимся по потоку крылом с двумя точками подвески. Однако в те времена подобное предложение камовцев показалось слишком революционным. Самоустанавливающееся крыло было исследовано на натурном стенде, разработанном в ОКБ. Прообразом же В-80 послужила созданная к концу 1977 г. исполнительная тактическая модель, представленная на фотографиях.
Следующий 1978 г. стал годом дальнейшей отработки принятых технических решений. Была создана аэродинамическая модель в масштабе 1:6, на которой к ноябрю в аэродинамической трубе ЦАГИ были отработаны формы элементов конструкции машины. Исследования в ЦАГИ, которые возглавлял Е. С. Вождаев, подтвердили высокие аэродинамические характеристики вертолета. Позднее для изучения проблем заметности вертолета в научно-исследовательских организациях Министерства обороны была построена модель вертолета в масштабе 1:4.
Эффективность штурмовой машины всегда рассматривается под призмой ее высокой боевой живучести, маневренности, большой огневой мощи, но самое главное – боевого опыта экипажа, который, как известно, приобретается только в процессе многоразовых реальных боевых вылетов. Поэтому специалисты ОКБ понимали острую необходимость оснащения вертолета системой активного спасения экипажа при боевом повреждении вертолета, для обеспечения экипажу возможности повторных вылетов, как главного фактора в приобретении боевого опыта.
Кроме известной системы катапультирования экипажа с предварительным отстрелом лопастей (катапультируемое кресло под шифром К-37-800) рассматривались еще две схемы активного спасения.
Первая - катапультирование через вращающиеся несущие винты с предварительным кинематически заложенным в конструкцию главного редуктора устройством «развала» валов несущих винтов (1977 г.).
Ради приоритета системы активного спасения экипажа на самых ранних этапах разработки вертолета В-80 рассматривалась даже схема вертолета с перекрещивающимися несущими винтами.
Вторая -катапультирование в нижнюю полусферу на тросовой подвеске кресла с последующим выводом, спасаемого буксировочным двигателем в верхнюю полусферу на безопасную высоту и автоматическое введение в строй парашютной системы (1979 г.).
Схема катапультирования в нижнюю полусферу на тросовой подвеске кресла:
1 – тросовая подвеска катапультируемого кресла с пилотом;
2 – траектория движения кресла на тросовой подвеске:
3 – отстрел буксировочного двигателя;
4 – отстрел тросового подвеса кресла;
5 – траектория движения спасаемого в кресле на фале буксировочного двигателя;
6 – ввод буксировочным двигателем парашютной системы и отделения кресла от спасаемого.
Большую роль в создании вертолета В-80 сыграл Главнокомандующий ВВС Главный маршал авиации П. С. Кутахов, который будучи летчиком-истребителем, понимал важность создания боевого вертолета, именно как скоростного, маневренного вертолета-штурмовика с мощным ракетным и пушечным вооружением (именно П. С. Кутахов настоял на оснащении боевого вертолета крупнокалиберной пушкой). Кутахов П.С. неоднократно бывал в ОКБ еще в период работ над макетом вертолета В-80 и ревниво следил за его созданием. Поэтому еще в процессе создания макета вертолета В-80 коллектив авторов в составе Губарева Б. А., Колмакова В. В. и Крыгина В. Г. под руководством заместителя главного конструктора Фомина С. Н. параллельно рассматривали возможность создания для вертолета В-80 трансмиссию соосных несущих винтов под концепцию АВС (Advanced Blade Concept - концепция опережающей лопасти) для продвижения вертолета по скорости до 500…600 км/час. (1979 г.)
И поскольку крепление лопастей (1) ко втулкам по концепции АВС абсолютно жесткое, то для исключения прохождения больших переменных осевых и изгибных нагрузок на трансмиссию главного редуктора (2) втулки (3) несущих винтов смонтированы на неподвижной опоре (4), жестко закрепленной на каркасе фюзеляжа (5) вертолета.
Эта работа рассматривалась в качестве первого шага будущей глубокой модернизации вертолета В-80 в высокоскоростной вертолет-штурмовик нового поколения.
Кроме того, для повышения маневренных характеристик вертолета во всем диапазоне скоростей рассматривалась газоструйная система управления.
Отделом технических проектов ОКБ им. Н. И. Камова прорабатывался компоновочный облик будущего скоростного и высокоманевренного вертолета.
Вертолет должен был оснащаться комбинированной силовой установки (КСУ), включающей турбовальный двигатель и струйную систему. Работы по созданию такой КСУ велись как в ЦАГИ под руководством Вождаева Е. С., так и в ЦИАМ под руководством Гуревича Д. В.
После долгих споров и согласований 2 декабря 1980 г. Главкомы Сухопутных войск И. Г. Павловский и ВВС П. С. Кутахов утвердили, наконец, единое тактико-техническое задание на перспективный ударный вертолет. Еще ранее, в августе того же года, Комиссия по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР (ВПК) под руководством Л. В. Смирнова приняла решение о постройке по паре опытно-экспериментальных машин Ми-28 и В-80.
С приближением даты Макетной комиссии, частота поездок руководителей Вооруженных Сил в КБ резко увеличилась. 14 марта 1981 г., посетив ОКБ имени Н. И. Камова и в очередной раз услышав доклад Михеева о работе над В-80 и его системами вооружения, Главком ВВС П. С. Кутахов взял в руки мел и прямо на борту макета будущего вертолета написал: «Пустил-забыл в любых погодных условиях дня и ночи. Ускорить!»
8 мая 1981 г. ОКБ имени Н. И. Камова представило Макетной комиссии для защиты полномасштабный макет вертолёта В-80. Это было что-то неожиданное и совсем не похожее на вертолет. Практически - истребитель: один пилот, размещенный в катапультном кресле, интегральный прицельно-пилотажный навигационный комплекс, убирающееся в полете шасси, хвост самолетного типа, совершенные аэродинамические формы и даже - отстреливающиеся при катапультировании летчика лопасти несущего винта. В акте Макетной комиссии была отмечена необходимость предоставления дополнительной информации по обоснованию выбранных решений. Государственная комиссия одобрила макет и рекомендовала приступить к постройке его экспериментальных образцов для проведения испытаний.
Через месяц МВЗ имени Миля также представил макет своего Ми-28. В сравнении с Ми-24 это был явный прогресс. Однако, волей-неволей, члены Комиссии сопоставляли Ми-28 уже с В-80. Милевцы парировали замечания: мол, аэродинамикой пожертвовали в угоду основному целевому предназначению боевого вертолета - эффективности применения оружия. Однако специалисты быстро отметили, что на новой машине нет единого прицельно-пилотажного навигационного комплекса - есть отдельные приборы и системы, а единого разработчика интегрального комплекса нет. Кроме того выяснилось, что редуктор пропускает только 3 900 л. с. при суммарной мощности двигателей 4 400 л. с. На замечание Кузнецова, что с такими характеристиками Ми-28 проиграет конкурс В-80 с существенно более эффективным редуктором, М. Н. Тищенко ответил в том духе, что требования ТТЗ удовлетворяются и вообще не стоит его учить, как выигрывать соревнования. Мнение военных оказалось пророческим - МВЗ пришлось практически переделывать редуктор.
Тем временем в цехе сборки Ухтомского вертолетного завода строился первый опытно-экспериментальный образец В-80. При проектировании и постройке машины широко внедрялись самые прогрессивные технологии. Впервые на отечественных вертолетах было реализовано торсионное крепление лопастей к втулке, обеспечивающее их маховое движение при вращении лопастей. Сама втулка существенно упростилась в сравнении с втулкой Ка-27. Теперь ее штамповали из титанового сплава, сокращая объем обработки на металлорежущих станках и заодно уменьшая отходы не самого дешевого металла.
Серьезно эволюционировала колонка несущих винтов. Спроектированная В. П. Вагисом, B. C. Альтфельдом, В. И. Акиньшиным и В. И. Комоловым колонка существенно отличалась от механизмов, использованных на предыдущих проектах. Оба автомата перекоса были выполнены подвижными в осевом направлении. Такое решение позволило повысить надежность и упростить конструкцию.
Кроме того, в стремлении обеспечить максимально возможное снижение массы фюзеляжа с учетом необходимости установки многочисленного оборудования и вооружения, а также бронезащиты, С. В. Михеев пошел на радикальное увеличение доли полимерных конструкционных материалов (ПКМ). По оценкам сегодняшнего главного конструктора ОАО «Камов» А. Ю. Вагина, в конструкции В-80 ПКМ достигли уже 36% от общей массы планера, который имел смешанную конструкцию. Обводообразующие элементы, стенки шпангоутов в основном представляли собой трехслойные панели с обшивками из материалов типа «органит» или композиции «органит-уголь», «органит-стекло» и с сотовым заполнителем типа ПСП-1. При выборе теоретических обводов фюзеляжа и компоновки машины разработчики по возможности стремились к тому, чтобы панели были плоскими или имели бы одинарную кривизну. Это удалось, что значительно снизило трудоемкость производства.
Далее: