В период запусков первых советских межконтинентальных баллистических ракет Р-7 специально оборудованные в ОКБ-ЗО три самолета Ли-2 привлекались для проверки и отладки наземных траекторных измерительных комплексов, предназначенных для слежения за полетом ракет.
Ли-2 использовали для приема информации от спутников в районах, не перекрываемых или ненадежно перекрываемых наземными и морскими пунктами слежения за космическими аппаратами.
В конце 1951 г конструкторы вертолетов и автожиров Н.И.Камов, В.В.Никитин и В.Б.Баршевский разработали принципиально новый тип летательного аппарата с вертикальными взлетом и посадкой, который получил имя «винтокрыл». Машина удостоилась положительной оценки специалистов – о чем говорит документ под названием «Заключение по предварительному проекту винтокрыла», утвержденный начальником ЦАГИ А.И.Макаревским 15 января 1952 г.
Конструкторы 9 февраля 1952 г. направили И.В.Сталину письмо. В нем говорилось, что современные вертолеты, наряду со своими замечательными взлетно-посадочными свойствами, имеют весьма ограниченные летные характеристики. Увеличение скорости, высоты, дальности и продолжительности полета вертолетов связано с преодолением серьезных трудностей, обусловленных особенностями работы несущего винта на режиме косой обдувки и малым аэродинамическим качеством этих машин. С другой стороны самолеты, имея значительно более высокие летные характеристики, чем вертолеты, не обладают их уникальными взлетно-посадочными возможностями. Поэтому возникла идея объединить лучшие качества обоих.
Понимая сложность задачи создания комбинированного летательного аппарата, авторы проекта решили взять за основу уже построенный, проверенный многолетней эксплуатацией самолет Ли-2, снабдив его дополнительной моторной установкой и несущими винтами. Были рассмотрены различные схемы для создания несущих винтов. И среди них следующие: реактивная мотокомпрессорная с использованием двигателя АП-05; реактивная с прямоточными двигателями конструкции М.М.Бондарюка; одновинтовая с использованием турбовинтового двигателя ТВ-2 и его реакции для компенсации крутящего момента винтов; соосная (широко используемая в ОКБ Камова) с приводом от ТВ-2.
В итоге выбрали соосную схему несущих винтов, приводимых от двигателя ТВ-2 через специальный редуктор. Дальнейшая проработка возможных конструкций редуктора и несущей системы, более тщательное изучение этого вопроса подтвердили правильность выбора. Оказалось, что вес редуктора для соосного несущего винта получался значительно меньшим, чем вес трансмиссии одновинтового вертолета с тем же мотором. Вес втулок и лопастей также уменьшался. Винтокрыл, подобно вертолету, мог взлетать и садиться вертикально, неподвижно висеть в воздухе – в пределах своего статического потолка. Вместе с тем он имел бы более высокие летные данные, чем вертолет.
По мнению авторов проекта, использование винтокрыла повысит безопасность полетов, потому что движение продолжится даже в случае выхода из строя двух основных моторов АШ-62ИР или одного дополнительного ТВ-2. В последнем случае посадка и взлет будут производиться по принципу автожира.
Полет винтокрыла должен происходит следующим образом: при взлете основные моторы АШ-62ИР работают на малом газе, дополнительному двигателю ТВ-2 дается полный газ, несущие винты раскручиваются (образуя достаточную подъемную силу), и винтокрыл вертикально взлетает на необходимую высоту. Управление полетом осуществляется несущими винтами и реактивной струей дополнительного двигателя .
После вертикального взлета для перехода в горизонтальный полет дается газ основным моторам. Одновременно убирается газ дополнительного двигателя. Винтокрыл набирает горизонтальную скорость полета. Мощность дополнительного двигателя постепенно уменьшается (примерно до 1000 л. е.), после чего дальнейшее увеличение мощности основных моторов не сопровождается уменьшением мощности дополнительного двигателя. Управление газом моторов и двигателя идет от единой ручки управления. Общий шаг несущих винтов автоматически устанавливается таким образом, чтобы их обороты менялись по необходимому закону.
Винтокрыл конструкции Н.И.Камова (проект создан на базе Ли-2)
Горизонтальный полет и набор высоты с подкруткой от дополнительного двигателя можно производить в широком диапазоне скоростей. В этом случае управление винтокрылом осуществляется самолетными рулевыми поверхностями (руль высоты, руль направления, элероны) и изменением оборотов основных моторов.
В случае остановки дополнительного двигателя (преднамеренной или аварийной) дополнительная мотоустановка с несущими винтами автоматически поворачивается. Углы установки несущих винтов уменьшаются. Несущие винты переходят на режим авторотации, и полет продолжается. При этом уменьшается диапазон возможных скоростей и скороподъемность винтокрыла.
Горизонтальный полет возможен и в случае остановки одного мотора АШ- 62ИР.
Конструкторы считали главным аргументом в свою пользу возможность быстрого изготовления необходимого количества винтокрылов. Опытные работы ограничивались проектированием, постройкой винтовой установки и проведением испытаний. Переделки самолета Ли-2, по их мнению, были бы незначительными. Они сводились к усилению фюзеляжа в месте крепления винтовой установки и некоторому изменению системы управления. Все это позволяло сократить время доводок и доработок, ускорить выпуск серийных машин.
Уже имеющиеся в наличие специалисты, эксплуатирующие Ли-2, после небольшой переквалификации могли переключиться на винтокрыл.
В отзыве ЦАГИ отмечалось, что в связи с развитием тяжелого вертолето- строения для транспортно-десантных целей, предложение Камова и его соавторов о создании винтокрыла на базе широко распространенного самолета Ли-2 представляет несомненный практический интерес. Летно-технические характеристики, приведенные в проекте, достаточно обоснованы расчетами и сомнений не вызывают. Устойчивость винтокрыла будет лучше устойчивости существующих вертолетов.
В то же время специалисты ЦАГИ предлагали авторам уточнить весовой расчет. По их мнению, вес несущей системы получался несколько большим, чем заложенный в проекте. Обращалось внимание на необходимость ограничения скорости полета из-за ухудшения условий работы крыла, обдуваемого потоком несущих винтов.
На Ли-2 требовалось изменить угол установки стабилизатора для компенсации скоса потока от несущих винтов. При окончательном выборе числа оборотов несущих винтов нужно было следить за отсутствием резонанса в элементах конструкции самолета.
ОКБ Камова (ОКБ-4) к концу мая 1952 г. представило эскизный проект винтокрыла, основное назначение которого – транспортировка 25 десантников и десантной техники в места, недоступные для посадки самолетов. Кроме того, как и Ли-2Т, винтокрыл мог транспортировать 18 раненых на носилках. Прорабатывался вопрос расширения номенклатуры перевозимой десантной техники – по сравнению с Ли-2Т. Оборудование винтокрыла позволяло совершать дневные и ночные полеты в простых и сложных метеоусловиях.
Самолет Ли-2 модифицировали следующим образом:
– фюзеляж в центральной части усиливали, и на нем размещались узлы крепления дополнительной винтомоторной установки;
– система управления несущим ротором присоединялась к системе управления самолетом;
– добавлялись еще одна панель приборной доски и рычаги управления в пилотской кабине;
– оборудование самолета заменялось на современное.
Дополнительная винтомоторная установка состояла из несущей системы и силовой установки. Ее укрепляли на фюзеляже самолета Ли-2 таким образом, чтобы угол заклинения мог изменяться. При переходе на авторотацию вся установка проворачивалась назад. Несущая система винтокрыла представляла собой 17,5-метровые трехлопастные соосные винты, управляемые автоматами перекоса. В нее входили лопасти винтов, втулки, автоматы перекоса и тяги. Дополнительная силовая установка состояла из турбовинтового двигателя ТВ-2, специального редуктора с ведущими валами, моторов, систем питания топливом и смазки, а также капотов.