Вертолёт, 2008 №2

«Хорошо известно, что аэродинамические рули, закрепленные на аппарате, действуют только при достаточно быстром перемещении. Но для того чтобы получить такое перемещение, необходимо наклонить аппарат (для горизонтального перемещения наклоном оси винтов). Итак, замкнутый круг. Я крутил проблему так и сяк, днем и ночью. И пришел час, минута, секунда, когда внезапно будто разорвалась завеса тайны и момент истины предстал передо мной во всем своем ослепительном блеске. Я не вскричал «Эврика!», но глубоко вздохнул. С нитью Ариадны я мог пройти лабиринт. Проблема становилась для меня все более ясной. Пришла идея изменять угол атаки лопастей в части ометаемого круга относительно симметрично расположенной противоположной части. И это давало продольную и поперечную устойчивость смещением подъемной силы».

Остается добавить, что 95 % существующих в мире вертолетов выполнены с одним несущим винтом, оснащенным «пляшущей тарелкой», как называли этот подшипник не лишенные чувства юмора англичане.

Подшипник, рожденный «в браке»

На первых вертолетах, которые сумели оторваться от земли, лопасти крепились к опоре жестко, как крыло самолета к фюзеляжу. Но лопасти «потребовали» для себя большей свободы, и, чтобы получить возможность изменять угол атаки лопасти, ввели осевой шарнир. Затем оказалось, что лопасти надо позволить совершать свободные маховые движения в вертикальной плоскости — появился горизонтальный шарнир. Создание классической трехшарнирной подвески лопасти завершил вертикальный шарнир, относительно которого лопасть могла совершать движения в плоскости своего вращения.

Главным действующим лицом всех трех шарниров стали, разумеется, подшипники. Конструкция этих подшипников была разная, но роднила их необходимость противостоять огромным центробежным силам лопасти. К тому же вследствие колебательных движений лопасти тела качения, шарики или ролики, контактировали с опорными поверхностями на небольших участках, как бы «топтались» на месте. Поэтому контактирующие участки быстро повреждались, ограничивая возможности вертолета.

Конструкторы всеми силами старались повысить долговечность подшипников. Б упорных кольцах подшипника осевого шарнира они применяли самые прочные марки сталей, увеличивали поверхностную твердость закалкой, полировали до высшего класса точности. Пробовали различные материалы для сепараторов, изменяли геометрические формы роликов, повышали точность их изготовления. Тем не менее долговечность подшипника оставалась по- прежнему очень малой.

Однажды в ходе стендовых испытаний осевого шарнира произошло что-то непонятное — один из подшипников, вроде такой же, как и другие, проработал достаточно долго без признаков повреждений. Узел разобрали и обнаружили брак: три из восемнадцати пазов сепаратора, в которых размещались ролики, были прорезаны не строго по радиусу сепаратора, а под небольшим углом к нему.

Инженеры, честь им и хвала, подтвердили истину, что могут объяснить любые результаты эксперимента. Оказалось, что при наклоне оси гнезда ролика относительно радиального положения одновременно с качательным движением ролика возникает его скольжение в определенном направлении относительно упорных колец. Место контакта ролика с кольцами начинает смещаться, в работу включается большая часть поверхностей контактирующих тел. Соответственно увеличивается долговечность подшипника. Бсе это благодаря нечаянно открытому феномену самопроизвольного возникновения вращательного движения. Имя нерадивого фрезеровщика, допустившего грубое нарушение чертежа, осталось неизвестным.

Подшипник, показавший Пентагону мать Кузьмы

Этот подшипник «начал жить» еще до того, как был признан законным. К тому же он, в отличие от своих сородичей, предназначался не для снижения сил трения, а для поддержания их на определенном уровне. Так он и назывался — подшипник-демпфер.

Его история началась с того, что автор настоящей статьи (в то время молодой специалист) для борьбы с флаттером лопастей несущего винта предложил заменить упорный роликовый подшипник осевого шарнира на подшипник скольжения. Этот подшипник изготавливался из антифрикционного, не требующего смазки металлофторопластового материала. На предложенный «противофлаттерный подшипник-демпфер» было выдано авторское свидетельство. Флаттер же в конце концов благополучно устранили более традиционными способами.

Однако оставалась идея — применить не требующие смазки подшипники скольжения в других шарнирах вертолета. Бместе с несколькими энтузиастами молодому специалисту удалось организовать опытное производство металлофторопластовых подшипников в виде неразрезных цилиндрических втулок. Для практического использования нужно было сертифицировать новый материал. Поскольку сертификация дело хлопотное, изобретатели оставили ее «на потом».