Ми-1. Первый серийный

Из советских авиационных специалистов, пожалуй, только Михаил Леонтьевич Миль был убежденным сторонником одновинтовой схемы вертолетов. Между тем фирма Сикорского в США (вертолеты S) начинает работы над машиной одновинтовой системы и создает ряд удачных конструкций.

Специальная межведомственная комиссия для разработки предложений по развитию вертолетостроения в Советском Союзе предложила дать М. Л. Милю задание на постройку одновинтового вертолета с образованием для этих целей специального конструкторского бюро.

Новый проект назвали ГМ-1 (впоследствии Ми-1). Для вновь организованного ОКБ М. Л. Миля это была первая машина.

Нужно ли говорить, что это значило для молодого коллектива. Желание показать свои силы придавало энтузиазма.

Первоначально новое ОКБ располагалось на территории ЦАГИ в г. Жуковском, под Москвой. Сформировать конструкторское бюро оказалось делом весьма сложным. Прежде всего нужны были кадры. Авиационные вузы вертолетчиков не выпускали. Имеющиеся в небольшом числе квалифицированные специалисты работали в других вертолетных ОКБ. Группа, которая начинала вместе с М. Л. Милем на территории ЦАГИ работать над своей первой машиной, насчитывала примерно 25 человек, но только М. Л. Миль был специалистом в области винтокрылых аппаратов и мог использовать опыт автожиростроения. Никого из старых работников ООК и ОКБ-3 в этой группе не было.

В июле 1948 года ОКБ перебазировалось в Тушино. В организацию приходят новые люди. Однако коллектив все еще малочислен. Ценою большого напряжения сил в относительно короткий срок удается закончить рабочее проектирование и передать чертежи в производство.

Надо отметить, что работа существенно упрощалась, потому, что почти полностью можно было использовать конструкцию уже спроектированной натурной геликоптерной установки НГУ.

По своему внешнему облику вертолет ГМ-1 был похож на многие одновинтовые вертолеты Запада, но не повторял конструкцию ни одного из них. Его конструкция создавалась на основе собственных знаний и опыта, накопленных отечественным вертолетостроением, и с учетом имеющихся в то время реальных возможностей.

Выбрать двигатель было нельзя. Был только один двигатель АИ-28ГРФ конструкции А. Г. Ивченко, который можно было применить. Он имел угловой редуктор для привода несущего винта, был предназначен для работы с горизонтально расположенной осью вала и уже использовался на вертолетах И. П. Братухина. Более оптимальная в весовом отношении схема с установкой двигателя с вертикальной осью, как это было сделано на вертолетах S-51 и Бристоль 171 «Сикамор», потребовала бы создания фактически нового двигателя.

Из соображений центровки М. Л. Миль устанавливает двигатель впереди оси несущего винта, а не сзади, как было решено сделать на вертолете Як-100. Это существенно упростило центровку вертолета и позволило не относить вперед кабину пилота, как на вертолетах S-51 и Як-100.

Двигатель АИ-26ГРФ был сделан на основе одного ряда цилиндров двухрядного звездообразного двигателя М-88 (весьма устаревшей конструкции). Он не имел инерционных демпферов крутильных колебаний, и поэтому уже в самом начале испытаний вертолета от крутильных колебаний стали появляться трещины в картере углового редуктора двигателя. На этапе испытаний этот дефект был устранен введением упругих резиновых втулок в конструкцию главного вала, изменивших частоты собственных колебаний трансмиссии и отдаливших резонансы от рабочих оборотов.

К началу серийного производства вертолетов конструкторское бюро А. Г. Ивченко существенно модернизировало двигатель. Новый двигатель АИ-26В имел инерционный демпфер, и проблемы крутильных колебаний больше не возникали.

Использование готового двигателя с встроенным в него угловым редуктором с передаточным отношением 1,29 усложнило создание главного редуктора, так как в нем пришлось осуществлять передаточное отношение 6,83. Для одноступенчатого планетарного редуктора или простой шестеренчатой пары это передаточное отношение слишком велико. Для двухступенчатого планетарного редуктора, как на вертолете S-51 (с передаточным отношением 11,3), это слишком мало.

Какой вариант избрать? Конструкторское бюро А. С. Яковлева принимает схему одноступенчатого шестеренчатого перебора, чем сразу вносит в конструкцию серьезную проблему обеспечения прочности ведущей шестерни, так как из-за ограничения габаритных размеров и веса редуктора нельзя было принять для нее достаточно большой модуль и достаточно большое число зубцов.

В конструкторском бюро М. Л. Миля редуктор проектировали Н. Г. Русанович и А. К. Котиков, специалисты, имевшие большой опыт работы в других областях машиностроения. Они делают двухступенчатый редуктор с двумя парами прямозубых шестерен по схеме, заимствованной в автомобильной промышленности. Такой редуктор был прост в изготовлении, имел небольшие габаритные размеры и вес.

Опыт более чем 20-летней эксплуатации вертолета подтвердил его высокую надежность. Не было ни одного случая поломки этого агрегата.

В основу конструкции втулки вертолета ГМ-1 М. Л. Милем была положена схема с разнесенными горизонтальными и вертикальными шарнирами, применявшаяся ранее на автожирах и на вертолетах И. П. Братухина и Фокке. В обоих шарнирах использовались игольчатые подшипники, а для демпфирования колебаний лопасти в плоскости вращения был применен фрикционный демпфер. Осевой шарнир имел два радиальных шарикоподшипника и шариковый упорный.

Конструктивно такая схема была много проще и легче схемы вертолета S-51 с совмещенными горизонтальными шарнирами, ось которых проходит через ось вращения несущего винта.

Кроме того, применение втулки с совмещенными горизонтальными шарнирами снижало эффективность управления вертолетом. Отечественным конструкторам это было вполне ясно.

В конструкции вертолета S-51 этот валик с качалками управления и карданом размещался над рукавом втулки. Такое расположение сильно усложняло и утяжеляло конструкцию втулки в целом и объяснялось конструкцией узла осевого шарнира, расположенного снаружи цапфы, связанной вертикальным шарниром с промежуточным звеном рукава втулки. Поэтому размещение кардана на продольной оси лопасти было весьма затруднительно.

В конструкции втулки вертолета ГМ-1 кардан был помещен внутрь скобы, соединяющей горизонтальный и вертикальный шарниры.

Такое решение оказалось настолько удачным, что втулка вертолета ГМ-1 производила впечатление очень простой. Проектировали втулку вначале Н. Г. Русанович и А. К. Котиков, а затем А. Э. Малаховский, которому принадлежит ряд конструктивных решений, выполненных при доводке втулки.

Втулка вертолета ГМ-1 в первом варианте изготовлялась серийно и обеспечивала эксплуатацию вертолета. Однако она имела ряд недостатков. Подшипники горизонтального и вертикального шарниров не имели уплотнений, что затрудняло применение жидкой смазки и препятствовало получению удовлетворительного ресурса. Фрикционные демпферы сильно изменяли свой момент из-за того, что к металлическим дискам, расположенным между дисками из фрикционного материала, прикладывался не только момент, но и сила, вызывающая их прижатие к центральной цилиндрической части демпфера. Лопасть крепилась к расположенной внутри корпуса осевого шарнира цапфе. В связи с этим при применении жидкой смазки узел осевого шарнира было трудно надежно загерметизировать. Часть этих недостатков была устранена введением соответствующих конструктивных изменений.