Два винта и четыре двигателя: как СССР поднял в небо 105-тонный вертолёт В-12

Вертолёт обычно воспринимается как машина, заметно уступающая транспортному самолёту по размерам и грузоподъёмности. Однако в конце 1960-х годов в СССР поднялся в воздух аппарат длиной с пассажирский лайнер, высотой с четырёхэтажный дом и максимальной взлётной массой 105 тонн. Два его несущих винта располагались по бокам фюзеляжа, а внутри находился отсек для крупногабаритной техники. Более крупного вертолёта с тех пор так и не построили.

Экспериментальный вертолёт получил обозначение В-12. Его часто называют Ми-12, хотя официально это имя опытным машинам не присваивали: оно предназначалось для будущей серийной версии, которая так и не появилась. Построили всего два экземпляра, но даже этого оказалось достаточно, чтобы доказать работоспособность необычной схемы и установить рекорд грузоподъёмности.

Зачем понадобился вертолёт размером с самолёт

В конце 1950-х годов перед советской авиационной промышленностью поставили задачу создать машину, способную доставлять тяжёлые и крупногабаритные грузы в районы без аэродромов и хороших дорог. Обычные вертолёты для этого не подходили, а транспортный самолёт мог приземлиться только на подготовленной полосе. Нужен был аппарат, объединявший вместительность тяжёлого самолёта с возможностью вертикального взлёта и посадки.

Предварительные работы начались в конструкторском бюро Михаила Миля в 1959 году. Сначала требовалось перевозить не менее 20-25 тонн, но проект сразу создавали с большим запасом. Кроме специальной техники, В-12 мог бы доставлять строительное оборудование, генераторы и другие неделимые объекты в труднодоступные районы.

Грузовой отсек сделали длиной около 28 метров, шириной и высотой по 4,4 метра. В корме находились большие створки и опускаемая рампа, через которую внутрь могла заезжать техника. Для погрузочных работ предусмотрели собственные подъёмные устройства. Шесть членов экипажа размещались в двухэтажной носовой кабине: пилоты и бортовые специалисты — внизу, штурман и радист — наверху.

Размеры машины соответствовали поставленной задаче. Длина В-12 составляла 37 метров, высота — 12,5 метра, а расстояние между крайними точками вращающихся винтов достигало примерно 67 метров. Пустой вертолёт весил около 69 тонн. При этом максимальная скорость доходила до 260 км/ч, а дальность с обычным запасом топлива составляла порядка 500 километров.

Почему нельзя было просто увеличить обычный вертолёт

Классическая схема с одним несущим и небольшим рулевым винтом хорошо подходит для машин обычного размера. Но с ростом массы диаметр основного винта, нагрузки на лопасти, редуктор и трансмиссию быстро увеличиваются. Для В-12 потребовались бы детали таких размеров, изготовление и испытание которых превратились бы в отдельную сложнейшую программу.

Конструкторы изучали несколько компоновок, включая продольную схему с винтами в носовой и хвостовой частях. В итоге выбрали поперечную: два несущих винта установили на концах большого крыла по сторонам фюзеляжа. Реактивные моменты винтов противоположного вращения взаимно компенсировались, поэтому отдельный хвостовой винт не требовался.

Такое решение позволяло использовать уже освоенные агрегаты Ми-6. Каждый из двух пятилопастных винтов имел диаметр 35 метров. Под его редуктором находилась гондола с парой турбовальных двигателей Д-25ВФ мощностью примерно по 6500 лошадиных сил. Всего В-12 получил четыре двигателя общей мощностью около 26 тысяч лошадиных сил.

На первый взгляд это были две самостоятельные силовые установки, закреплённые на общем фюзеляже. В действительности их соединял синхронизирующий вал. Он согласовывал вращение винтов и позволял перераспределять мощность при отказе одного из двигателей. Без такой связи падение тяги с одной стороны вызвало бы резкий крен, особенно опасный во время висения.

Как управляли двумя огромными винтами

Поперечная схема решила проблему подъёмной силы, но усложнила управление. Пилоту требовалось одновременно изменять работу двух винтов, разнесённых на десятки метров. Чтобы подняться или снизиться, автоматические и гидравлические системы синхронно меняли общий шаг лопастей. Для крена шаг увеличивался с одной стороны и уменьшался с другой, создавая необходимую разницу тяги.

На малой скорости поворот обеспечивался тем, что плоскости вращения винтов отклонялись в противоположных направлениях; в горизонтальном полёте к управлению подключался руль направления. Все команды проходили через многоступенчатую систему гидравлических усилителей: большие усилия и деформации конструкции не позволяли ограничиться простой механической проводкой. При этом для лётчиков органы управления оставались привычными — ручка, педали и рычаг общего шага.

Особого внимания требовало само крыло. На его концах располагались тяжёлые гондолы, редукторы, двигатели и вращающиеся винты, поэтому конструкция испытывала огромные изгибающие и вибрационные нагрузки. Крыло сделали с обратным сужением: возле фюзеляжа оно было уже, чем у гондол. Это уменьшало площадь, попадавшую под сильный нисходящий поток от винтов, и снижало нежелательное воздействие воздушной струи.

После доводки испытатели отмечали устойчивость вертолёта и сравнительно обычное поведение в воздухе. Главная сложность заключалась не в действиях экипажа, а в согласованной работе механизмов, которые превращали небольшое перемещение органов управления в синхронное движение двух гигантских несущих систем.

От аварийной посадки до мирового рекорда

Первый отрыв В-12 от земли 27 июня 1967 года выявил опасную проблему. На небольшой высоте в системе управления возникли усиливающиеся колебания. Вибрация конструкции передавалась на органы управления, а затем возвращалась в систему уже в виде новых команд. Машина начала раскачиваться и жёстко приземлилась, повредив колесо и стойку шасси.

Прототип не был уничтожен. Инженеры нашли источник обратной связи, изменили систему управления и продолжили испытания. 10 июля 1968 года тот же В-12 выполнил первый полноценный полёт. Проверки показали, что поперечная схема работает не только на стендах: машина уверенно взлетала, маневрировала и несла тяжёлый груз.

В 1969 году возможности вертолёта подтвердили рекордными полётами. Сначала он поднял более 31 тонны почти на три километра. Затем, 6 августа, В-12 доставил более 40 тонн на высоту 2255 метров. Этот результат официально зарегистрировала Международная авиационная федерация. Вертолёт доказал, что способен поднять массу, сопоставимую с весом нескольких гружёных грузовиков.

Однако рекорд не обеспечил машине серийного будущего. Пока шли испытания, исходная транспортная задача потеряла прежнюю актуальность, а часть предназначавшихся для перевозки грузов не вошла в серийное производство. Для большинства оставшихся работ возможностей В-12 было слишком много: эксплуатация четырёх двигателей, двух редукторов и сложной трансмиссии обходилась бы дорого. Более компактные машины могли выполнять повседневные перевозки экономичнее.

Первый прототип показали в 1971 году на авиасалоне в Ле-Бурже. Второй экземпляр поднялся в воздух в 1973 году, но к тому времени перспективы программы уже были неясны. В 1974 году работы прекратили. Один В-12 сохранился на территории предприятия имени Миля, другой передали музею в Монино.

Главные технические цели проекта были достигнуты: В-12 летал и подтвердил расчётную грузоподъёмность. Серия не состоялась потому, что исчезла практическая потребность в настолько большой и сложной машине. Так появился редкий экспериментальный аппарат, который успешно доказал свою работоспособность, но лишился предназначенной для него работы до начала производства.