Одной из первоочередных была задача разработки перечня работ для уточнения параметров, получения достоверной информации о работе скоростных несущих винтов и поведении машины на переходных режимах. Необходимо было быстро составить «Нормы прочности» для аппаратов такого типа и определить нагрузки на агрегаты, без чего невозможно начать разработку конструкции. Надо было экспериментально отработать внешнюю форму винтокрыла, обеспечивающую минимальное сопротивление.
С января по май 1953 г. была спроектирована, построена и отправлена в ЦАГИ механизированная модель винтокрыла в масштабе 1:7,25 с двумя электродвигателями по 100 кВт, приводящими два несущих винта диаметром 2,76 м. Крыло модели и горизонтальное оперение были дренированы.
Электровинтовой стенд с механизированной моделью Ка-22
Натурный стенд винтомоторной установки (пока без ограждения)
Стенд для испытания лопастей
Несущие винты и рули оперения могли управляться дистанционно со специального пульта. На втулках несущих винтов находились весовые элементы для замера тяги и крутящего момента, на лопастях - датчики для замера напряжений. Вся информация передавалась на записывающую аппаратуру через два 19- канальных токосъемника. В мае началась работа по доводке механизированной модели 221 в ЦАГИ. Одновременно испытывалась продувочная модель 222 в масштабе 1:14,5. Первые испытания были проведены в 1953 г., затем последовали изменения обводов, продувки с новым крылом, с тянущими винтами и так далее.
Доводка и первые испытания механизированной модели 221 проводились в углу огромного помещения открытой части трубы Т-101 силами сотрудников отдела Сперанского. На модели установили несущие винты с 3-шарнирны-ми и 3-лопастными втулками В-221-3 и лопасти ЛД-7. Лопасти, спроектированные Купфером, были изготовлены из липы, имели латунную оковку с залитым свинцом носиком. Толщина лопастей на концах была 3,3 мм. На максимальных оборотах - 1800 об/мин- окружная скорость равнялась 260 м/с. Модель стояла на транспортировочной тележке и была отгорожена от пульта управления металлической сеткой и листом плексигласа. За пультом сидел механик Александр Пырх, а рядом размещалось несколько человек. Смотреть было удобно - винты вращались примерно на уровне глаз. По мере увеличения оборотов повышался шум винтов и росло волнение за пультом. Вот на тахометре уже 1000, 1200… Шум увеличивается. 1500, 1700, 1800! Слава Богу, кажется, вышли. Но тахометр показывает 2000, 2200… Визг винтов становится невыносимым, и все стоящие за плексигласом начинают понемногу приседать. Оставаться в плоскости лопастей не хочется. Внезапно визг винтов изменяется, и механик убирает обороты. Винты медленно останавливаются, но некоторые лопасти не опускаются на ограничители свеса, а остаются поднятыми вверх. Осматриваем винты. Никаких разрушений нет, но в горизонтальных шарнирах явно увеличилось трение, они как бы зажаты. Все присутствующие заметили резкое размывание тюльпанов лопастей при изменении шума винтов. Похоже на флаттер, который совсем недавно на Ми-4 и Ка-15 «лечили» одинаково: увеличивали переднюю центровку лопастей путем установки дополнительных противовесов. Сделать противовесы на наши тонкие, липовые, да еще с облегченными хвостиками лопасти было очень трудно. Однако двум авиамоделистам-рекордсменам Купферу и Г. Винтину все же удалось «подковать блоху». Они установили на концах всех шести лопастей маленькие пульки, закрепив их согнутыми из латуни полосками. Испытание провели, но после него можно было легко вынуть пульки рукой из нескольких растянувшихся латунных обечаек.
В результате решили не рисковать и перешли на двухлопастные полужесткие несущие винты с общим горизонтальным шарниром (втулки В-221-2, лопасти ЛД-8). Одновременно уменьшили окружную скорость с 260 до 220 м/с. На нас произвело большое впечатление непосредственное восприятие выбранной окружной скорости во время испытаний. Пришлось увеличить коэффициент заполнения с 0,055 до 0,076. Лопасти стали тяжелее, втулки несущих винтов тоже. Выросли крутящие моменты и потяжелели редукторы.
В 1953 г. был предъявлен предэскиз-ный проект винтокрыла Ка-22. Он рассматривался в ВВС, ЦАГИ и других учреждениях, был одобрен и послужил исходным материалом для подготовки решения правительства о создании винтокрыла. Постановление вышло 11 июня 1954 г. Оно предусматривало постройку трех винтокрылов и перевод ОКБ-4 на завод № 938 в Ухтомскую. Так исполнилась давняя мечта Николая Ильича - вернуться в Ухтомскую и получить большое задание! 25 июня от ВВС пришел проект тактико-технических требований, который после просмотра был подписан Н. И. Камовым. 26 июня в ЦАГИ согласовали подробный график работ.
Частотные испытания на Ка-22
В Ухтомской все осталось таким же, как и в 1941-м, когда коллектив уехал в эвакуацию. Авиационный завод предстояло создавать заново. Николай Ильич начал с людей. Директором завода был назначен И. С. Левин, который во время войны руководил заводом в Саратове, выпускавшим по 30 истребителей в день. Главным инженером стал опытный И. И. Штейнберг - тоже бывший директор завода. Начался набор инженеров, техников, рабочих.
Летом 1954 г. в ЦАГИ были закончены наземные испытания механизированной модели, а осенью начались испытания в Т-104. Одновременно осуществлялись доводка модели и отладка записывающей аппаратуры. Только в ноябре скорость потока была доведена до 75 м/с, но тут не выдержали лопасти. Пришлось делать усиленные лопасти ЛД-8У, отрабатывать их на земле, и в феврале 1955 г. в Т-104 удалось получить необходимую нам информацию по скосам потока, по входам в воздухозаборники и по характеристикам наружных винтов на режиме висения. Именно эти характеристики были особенно важны, так как они определяли несущую способность винтокрыла. За характеристиками на ц=0 велось заинтересованное наблюдение. По расчетам ожидался гораздо более высокий относительный КПД несущих винтов. Мы получили ti=0,5 и поняли, что где-то есть методическая ошибка. Противники винтокрыла поспешили использовать эти результаты на серьезных совещаниях. А оказалось, что на весовые элементы кроме тяги приходила реакция от сил, идущих по тягам управления общим шагом лопастей. Мы в дальнейшем делали замеры тяги с зажатыми осевыми шарнирами, и чудеса с КПД прекратились.
Ка-22 в период подготовки к установлению мировых рекордов скорости и грузоподъемности. На стойках шасси - обтекатели
В 1956 г. в Т-104 исследовалось влияние сжимаемости на аэродинамические характеристики несущих винтов. Эксперименты проводились при нулевом угле атаки, так как имелось в виду определение изменения профильных потерь по числу М. Предстояло, увеличивая скорость потока до 125 м/с, при окружной скорости 220 м/с достичь скорости звука на концах наступающих лопастей. На такой режим никто еще не выходил. Испытания были очень напряженными, и только при максимальной скорости потока винты начали совершать красивые круговые колебания с низкой частотой. В экспериментальной бригаде долго хранились эти лопасти.
Многочисленные опыты с целью выбора оптимальной компоновки лопастей проводились в ЦАГИ на установке И'ВУ-2 в 1954-1955 гг. Испытывались геометрически подобные 4-лопастные несущие винты диаметром 7,2 метра с разными профильными компоновками, а также динамически подобные лопасти такого же диаметра. Определялись аэродинамические характеристики на режиме висения около земли. Наиболее полезными оказались испытания «динамически подобных» лопастей, вернее, подобных по массовой характеристике у, которая определяет конусности несущего винта. Мы впервые не подсчитали, а увидели, каким будет угол конусности лопастей, если нам удастся выдержать их проектный вес 120 кг. Зрелище оказалось настолько впечатляющим, что пришлось почти вдвое утяжелить лопасти. Этот процесс продолжался и позже - при летных испытаниях винтокрыла, но уже с целью обеспечения прочности лопастей. Основная проблема винтокрыла - создание скоростного несущего винта. Нам помогали сотрудники ЦАГИ и среди них крупный специалист 2-й лаборатории Я. М. Серебрийский. Он дал
