Первые испытания автопилотов

[Admn 0]

Увеличение дальности и продолжительности полетов сделали актуальным задачу автоматизации управления самолетом и заставило форсировать разработку надежного в действии и простого в эксплуатации автопилота. Начатые ранее в этом направлении работы различными военными и гражданскими организациями в этот период были полностью сосредоточены в аэронавигационном отделе НИИ ВВС.

Тактико-техническими требованиями, разработанными в НИИ ВВС в 1930 году, было определено, что основным назначением автопилота является выполнение штурманом доворотов самолета на боевом курсе при бомбометании, физическая разгрузка летчика в маршрутных полетах, повышение точности выдерживания режима полета или выполнение некоторых маневров, особенно в условиях болтанки, и в перспективе, применение для телемеханического управления самолетом.

Первоначально работы по созданию автопилота были поставлены в ОКБ при Управлении военных изобретений Красной Армии. В конце 1930 года под руководством начальника ОКБ инженера-изобретателя Р.Г. Ниренберга был изготовлен действующий макет автопилота трех стабилизаций с автоматическим виражем. Чувствительными элементами этого автопилота служили два свободных гироскопа для продольной и курсовой стабилизации и маятник – для поперечной. Питание осуществлялось от одного компрессора с приводом от ветрянки и аккумуляторной батареи.

Автопилот испытывался в НИИ ВВС на самолете-разведчике Р-1, на котором и был совершен первый в стране перелет с автопилотом по маршруту Ленинград – Москва. Конечно, автопилот имел много конструктивных недостатков, а при отрицательной температуре работал вообще неудовлетворительно. Но он послужил толчком к началу серьезной работы по автоматизации управления, которая началась в НИИ ВВС с освоения иностранного опыта, проведения широких испытаний и лабораторных исследований отечественных и иностранных образцов. Во главе этой работы был инженер В.П. Токарев.

В 1932 году по заданию НИИ ВВС под руководством Р.Г. Ниренберга был изготовлен опытный образец автопилота трех стабилизаций АВП-1, предназначенный для самолета ТБ-1. Чувствительными элементами этого автопилота служили три свободных гироскопа и один прецессионный на поперечную стабилизацию. Через систему пневматических реле эти гироскопы управляли пневматическими рулевыми машинками. Питание осуществлялось от трех компрессоров, устанавливающихся на шасси самолета и приводящихся в действие ветрянками. Этот автопилот был тяжелым (180 кг), громоздким, ненадежным в действии и неудобным в эксплуатации, вследствие чего его применение было весьма ограничено. Но это была первая попытка по созданию практически применимого автомата для стабилизации самолета.

В 1933 году инженером НИИ ВВС И.А. Тимофеевым и слушателем ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского А.А. Лусисом в исключительно короткий срок – в течение восьми месяцев – был разработан и под их руководством построен новый опытный образец автопилота АВП-3, предназначенный для оборудования тяжелого четырехместного бомбардировщика ТБ-3. Вместо четырех гироскопов он имел три гироскопа, вес его был в два раза меньше, чем у АВП-1. Курсовой гироскоп имел магнитную коррекцию от дистанционного пневматического компаса «ДПК», а гироскоп продольной стабилизации корректировался по скорости от трубки Пито. Питание автопилота осуществлялось от одного компрессора с ветряковым приводом, который устанавливался на шасси самолета. Автопилот потреблял около 400 литров воздуха в минуту.

В результате государственных испытаний, проведенных в НИИ ВВС в 1933 году, было установлено, что по своим техническим характеристикам АВП-3 удовлетворяет ТТЗ. На основании этого автопилот был принят на вооружение ВВС и запущен в опытную пар-тию для войсковых испытаний, которые были проведены в мае – октябре 1934 года на образцах первой серии, изготовленных заводом «Метрон». Автопилот получил хорошую оценку со стороны летного состава по пилотажным характеристикам. В акте по испытаниям отмечались и некоторые конструктивные недостатки: громоздкость агрегатов, разбросанность по самолету, некоторое неудобство управление автопилотом в полете.

Как дальнейшее развитие конструкции автопилота АВП-3, на заводе "Метрон" в 1937 году была закончена разработка автопилота АВП-10, автором которого был молодой инженер-конструктор В.М.Соркин.

Этот образец автопилота по принципу действия был идентичен АВП-3, но отличался от последнего конструктивно – он имел более ком-пактную форму и повышенную надежность действия.

Однако, производство АВП-10 было ограниченно выпуском небольшой опытной партии, так как в том же году группа конструкторов ОКБ завода «Метрон» под руководством И.А. Тимо-феева, перешедшего к этому времени на работу в промышленность, разработала более совершенный пневматический автопилот, известный под шифром «Полюс».

Этот автопилот значительно превосходил по простоте конструкции, удобству пользования и надежности действия все предшествовавшие ему образцы. Гироскопический агрегат его был выполнен в виде визуальных приборов – гироскопического полукомпаса с магнитной коррекцией и авиагоризонта – и предназначался для установки на приборном щитке летчика.

"Полюс" эксплуатировался в гражданском воздушном флоте на самолетах Т-2 (гражданский вариант ТБ-3) курсирующих на линии Москва – Ташкент, а также в Главсевморпути, где они были установлены на самолетах, направленных в полярную экспедицию на поиски экипажа Героя Советского Союза С.А. Леваневского.

Характерной особенностью автопилотов, выпущенных отечествен-ной промышленностью до 1937 года, являлась система их питания. Все типы автопилотов этого периода приводились в действие сжатым воздухом при перепаде давления от двух до пяти атмосфер, поэтому им был свойственен дефект, для устранения которого не было радикальных способов. При полетах в условиях высокой влажности атмосферы, в системе автопилота конденсировалось значительное количество влаги, которая вызывала коррозию подвижных частей автопилота, а зимой, или на больших высотах, она замерзала и автопилот выходил из строя. Из-за этого недостатка пневматических систем ограничивалась область применения автопилотов. Так, например, частям, эксплуатирующим автопилоты АВП-1, было дано указание, что применение этих автопилотов должно иметь место только в условиях положительных температур. В зимние месяцы эксплуатация автопилотов не допускалась, последние должны были демонтироваться и консервироваться на складе до летнего сезона.

Проблема выбора системы питания автопилотов возникла еще в 1932 году, когда на основе опыта эксплуатации автопилота АВП-1 необходимость изыскания усовершенствованных способов питания автопилотов стала очевидной.

НИИ ВВС наряду с усовершенствованием пневматических компрессивных систем, ориентирует промышленность на постановку интенсивной исследовательско - конструкторской работы в области изыскания новых, более совершенных способов питания автопилотов.

На заводе № 214 НКЭП (бывший "Метрон") инженерами Тимофее-вым, Лусисом и Слицким в 1936 году был разработан полностью электрифицированный макет автопилота «СТЛ-7», который при испытаниях в НИИ ВВС показал удовлетворительные результаты.

На основе этого макета, теми же авторами, был разработан и в 1938 году сдан на полигонные испытания в НИИ ВВС опытный образец электрического автопилота, носящего шифр "Д и В".

Электрификация автопилотов принципиально обеспечивала надеж-ную их работу при любых метеорологических условиях и не ограничивала применение их по высоте. Поэтому в 1939 году в ре-зультате удовлетворительно прошедших полигонных испытаний, промышленности было рекомендовано изготовить опытную серию автопилотов по типу «Д и В». Эта задача промышленностью принята не была из-за отсутствия необходимой производственной базы.

В 1937 году в Ленинграде на заводе № 379 была предпринята другая попытка разрешить проблему питания автопилотов. Инженер Г.Е. Неопалимов разработал оригинальную систему автопилота с гидравлическим питанием. В этом автопилоте, имеющем шифр «ТЕН-37», в качестве питающего агента применялся керосин, нагнетаемый в систему автопилота под давлением восемь атмосфер.

На полигонных испытаниях в 1939 году этот автопилот показал хорошие технические характеристики и высокую надежность действия. В течение испытаний прибор не имел ни одного отказа в работе. Только сложность его монтажа и эксплуатации, связанные с гидравлическим принципом питания гироскопического агрегата, исключили возможность принятия его в широкое производство.

Наряду с накапливанием опыта испытаний автопилотов, отечественной промышленностью не прекращалось самое внимательное наблюдение за работами иностранных фирм и изучение заграничных образцов автопилотов.

В 1934 – 1935 годах в НИИ ВВС производились испытания американского автопилота фирмы "Сперри", закупленного в Америке в 1934 году.

Положительной стороной этого автопилота являлась комбинированная система питания: силовые агрегаты (рулевые машинки) имели гидравлическое питание при давлении 8-9 кг/см2, а гироскопические агрегаты – пневматическое, вакуумное при перепаде давления 90 мм рт.ст. Таким образом возможность выделения влаги в системе воздушного питания резко снижалась, надежность действия прибора в сравнении с пневматическими автопилотами, работающими при высоких перепадах давления, соответственно возрастала.

Учитывая принципиальные преимущества автопилота "Сперри", а также его сравнительную конструктивную простоту, НИИ ВВС было по-ручено промышленности освоение этого автопилота.

Выполнение этой задачи было возложено на завод № 213 НКОП им. Серго Орджоникидзе (бывший "Авиаприбор").

Группа конструкторов в составе Е.Ф. Антипова, С.А. Кондратюка и других начала изучение американского образца, и уже летом 1937 года был изготовлен опытный образец, который поступил на полигонные испытания в НИИ ВВС под наименованием АВП-12. Автопилот показал хорошие результаты при положительных температурах, но при температурах ниже минус 12 градусов прибор выходил из строя из-за неравномерности температурных деформаций элементов связи гироскопа с передающей системой.

Возникла необходимость модернизации автопилота, чтобы приспособить его к технологии отечественной промышленности для расширения диапазона его работы при отрицательных температурах хотя бы до предела, установленного фирмой "Сперри" (-350С).

В 1939 году были представлены два варианта модернизации автопилота АВП-12.

На заводе № 214 НКОП инженером В.Э. Соркиным был изготовлен автопилот АПГ-1 по типу АВП-12, но связь гироскопов с передающей системой была конструктивно изменена – рабочие зазоры увеличены, а гироскопический агрегат имел не вакуумное, а компрессивное питание при сохранении перепада давления (90 мм рт.ст.).

Таким образом, исключались отказы прибора из-за температурных деформаций и обеспечивалась возможность питания автопилота без воздушной помпы от нагнетателя авиамотора, благодаря чему высотность действия прибора вместо 7000 – 8000 метров, получаемых при вакуумном питании, возросла до практического потолка самолета.

Второй вариант модернизации - АВП-12д, был выполнен на заводе № 213 НКОП инженером конструктором Е.В. Ольманом. В этом варианте существенным изменениям подверглось только звено связи гироскопов с передающей системой. Проточные реле, применяющиеся в автопилоте "Сперри", были заменены на реле, работающие от скоростного или динамического напора воздуха, что также как и в АПГ-1 делало автопилот работоспособным и при отрицательных температурах.

Автопилоты АВП-12д и АПГ-1 были изготовлены в опытных сериях и в 1939 году поступили в НИИ ВВС на войсковые испытания.

Войсковые испытания проводились на самолетах ДБ-ЗФ в период с декабря 1939 по февраль 1940 года в 85-м бомбардировочном авиа-полку особого назначения комбрига Б.В. Стерлигова, который вел боевые операции против белофинов.

Всего на испытания было постановлено семь автопилотов АПГ-1 и пять АВП-12Д.

Оба типа автопилотов успешно прошли испытания несмотря на то, что зима 1939-1940 годов отличалась исключительно сильными морозами. Температура у земли достигала 39 – 40 градусов ниже нуля.

По окончании войсковых испытании АПГ-1 был принят на вооружение ВВС, а АВП-12д был запущен в серийное производство для оборудования транспортных и пассажирских самолетов Гражданского Воздушного Флота.

В марте 1941 года, например, вышло постановление Совнаркома о комплектации автопилотами АПГ-1 трехсот бомбардировщиков ДБ-3Ф, однако из-за неритмичной поставки автопилоты всю войну так и оставались редкостью на этом самолете.

Для обеспечения стабилизации наиболее трудноуправляемого в полете пилотажного элемента – курса самолета, в 1939 году инженер Соркин изготовил автомат курса АК-1, представляющий собою прибор, принципиально не отличающийся от курсовой стабилизации автопилота АПГ-1.

Он стабилизировал самолет относительно вертикальной оси путем воздействия на руль поворота и обеспечивал выдерживание курса с точностью один – два градуса, разгружая внимание летчика. Автомат мог также производить заданные развороты, для чего у летчика и штурмана имелись органы управления (краны пневмосистемы).

Стоимость АК-1 была значительно меньше, чем автопилота трех стабилизаций, и он мог выпускаться в количествах, достаточных для ос-нащения основных типов самолетов бомбардировщиков.

В 1941 году под руководством НИИ ВВС КА были проведены войсковые испытания АК-1 на самолетах Пе-2. На основании результатов этих испытаний автомат курса был принят на вооружение ВВС и в период войны нашел свое применение на различных самолетах ВВС, и главным образом, на самолетах Ил-4, разведчиках Пе-2.

В 1942 году на заводе № 213 был разработан и изготовлен опытный образец автопилота – «АП-42». Принципиально не отличаясь от автопилота АВП-12, АП-42 имел перед ним ряд важных преимуществ: был в два раза меньше и имел универсальное пневмо-питание (вакуумное и компрессивное).

В период Великой Отечественной войны автопилоты АП-42 широко применялись на самолетах Ли-2, где они оказали летному составу большую помощь в их боевой работе, а после модернизации в 1945 году под шифром АП-45 стали использоваться на Ли-2, Ан-12 и Ан-14.

Испытания и исследования автопилотов, разработку технических требований к ним проводили инженеры НИИ ВВС И.А. Тимофеев, И.В. Шуметов, В.Н. Готесман, В.П. Токарев, И.Д. Брыскин, И.В. Корочанский, А.А. Левинских, А.М. Трийченко, Г.Н. Глики и другие.

Иван Дмитриевич Брыскин был призван в Красную Армию в 1924 году, когда работал подручным слесаря кожевенного завода. По окончании 2-й военной школы красных коммунаров служил командиром взвода, а в 1938 году, с успехом окончив Военную электротехническую академию РККА им. Буденного, был назначен ведущим инженером штурманского отдела НИИ ВВС. Участвовал в войне с белофинами. За годы службы награжден орденом Ленина, двумя орденами Красного Знамени и орденом Красной Звезды. Полковник И.Д. Брыскин был уволен в запас в марте 1956 года с должности заместителя начальника отдела.

Игорь Вячеславович Корочанский в 1937 году закончил МЭИ им. Молотова и работал научным сотрудником в НИИ ГВФ. С 1940 года, после призыва в Красную Армию, служил в НИИ ВВС более 20 лет. В 1961 году был переведен в ЦНИИ-30.

Георгий Николаевич Глики был мобилизован в октябре 1941 года с третьего курса МЭИ. Он закончил Ленинградскую Военно-воздушную академию и с октября 1944 года занимался испытаниями пилотажно-навигационной автоматики, а в 1959 году возглавил отдел испытаний бортовой аппаратуры систем автоматического перехвата.

Опыт создания и испытаний первых отечественных и зарубежных автопилотов нашел свое отражение в монографии Е.В. Ольмана, Я.И. Соловьева и В.П. Токарева «Автопилоты» (1946 г.).