Ka-15 stał się pierwszym śmigłowcem wyprodukowanym przez Biuro Projektowe Kamov w dużej serii. Ten wiropłat został pierwotnie opracowany na potrzeby lotnictwa morskiego, jako śmigłowiec przeciw okrętom podwodnym, rozpoznanie statków i łącznik. To właśnie Ka-15 stał się pierwszym pełnoetatowym śmigłowcem na okrętach radzieckiej marynarki wojennej.
Dziś niektórzy entuzjaści lotnictwa zadają sobie czasem pytanie: „Dlaczego nasi marynarze woleli nieujawniony wówczas współosiowy schemat wiropłatów od zwykłego śmigłowca jednowirnikowego z wirnikiem ogonowym? Dlaczego konieczne było podjęcie tak dużego ryzyka technicznego? Rzeczywiście, nawet wcześniej, dzięki sukcesom czcigodnego konstruktora samolotów I. I. Sikorsky w USA śmigłowiec z wirnikiem ogonowym już zaczął być wykorzystywany w wielu różnych obszarach działalności człowieka, w tym w marynarce wojennej.
Należy zauważyć, że produkcja śmigłowców z wirnikiem ogonowym rozpoczęła się na niespotykaną dotąd skalę. Amerykański konstruktor śmigłowców A. Young w pierwszej połowie lat czterdziestych w samych Stanach Zjednoczonych liczył ponad 340 firm zajmujących się rozwojem i budową śmigłowców tego schematu. Pod koniec lat pięćdziesiątych w naszym kraju w A. S. Jakowlewa i M. L. Mile, na zasadach konkurencyjnych, zbudowano śmigłowce jednowirnikowe, odpowiednio Jak-100 i GM-1 (w serii - Mi-1) o maksymalnej masie startowej około 2500 kg. Preferowany był Mi-1, który był budowany w dużych seriach. Nie nadawał się jednak do służby w rosyjskiej marynarce wojennej. Dlaczego?
Odpowiedź jest dość prosta. W Stanach Zjednoczonych śmigłowce w marynarce wojennej zaczęły być używane na lotniskowcach. Nie było problemów z rozmieszczeniem, zapewnieniem startów i lądowań dla śmigłowców klasycznego schematu na dużych statkach. W ZSRR, który w tym czasie nie posiadał takich okrętów, planowano rozpoczęcie użycia śmigłowców w marynarce wojennej na statkach o małej wyporności. Statki te mogłyby być wyposażone w małe pasy startowe, otoczone istniejącymi już nadbudówkami statków, co znacznie ograniczało podejście do nich podczas lotów.
Tymczasem w OKB N. I. Kamov miał już pewne doświadczenie w tworzeniu śmigłowców współosiowych. Wraz z wydaniem i opracowaniem pierwszych ultralekkich jednomiejscowych współosiowych śmigłowców okrętowych Ka-10 i Ka-10M ukończono tworzenie młodego OKB. Testy wojskowe lekkiego Ka-10 przeprowadzone na Morzu Czarnym ujawniły potrzebę zbudowania przez Marynarkę Wojenną śmigłowca bardziej udźwigowego i bardziej niezależnego od warunków pogodowych. Taką maszyną stał się śmigłowiec wielozadaniowy Ka-15, również zaprojektowany według schematu współosiowego wybranego przez Kamova.
Nowy śmigłowiec był maszyną dwumiejscową, w której kokpicie znajdowało się siedzenie operatora po prawej stronie pilota. Wiadomo, że statki o małej wyporności podlegają znacznemu kołysaniu i kołysaniu. Potężny turbulentny przepływ powietrza, obecność różnych nadbudówek i kołysanie statku sprawiły, że nasi marynarze nie ufali helikopterowi z wirnikiem ogonowym, wrażliwym na prędkość i kierunek wiatru.
Aby ostatecznie przekonać się o ich poprawności, przeprowadzili później nawet testy porównawcze współosiowego Ka-15 i jednowirnikowego Mi-1 na krążowniku artyleryjskim Michaił Kutuzow. Dzięki swoim minimalnym rozmiarom i większej zwrotności współosiowy Ka-15 z powodzeniem wystartował z małego pasa startowego i wylądował na nim nawet przy sześciopunktowej nierówności morza. W tych warunkach Mi-1 z długim bomem ogonowym i śmigłem ogonowym, co znacznie ograniczało możliwości jego eksploatacji, nie mógł być eksploatowany przy dużych turbulencjach przepływu powietrza i kołysaniu się transportowca. W związku z tym marynarka wojenna poszukiwała współosiowego schematu śmigłowca w ZSRR.
Trzeba powiedzieć, że współosiowa konstrukcja wiropłatów przyciągnęła uwagę swoimi oczywistymi zaletami nie tylko rodzimych żeglarzy, ale także projektantów z całego świata. Niemal cała moc elektrowni jest tutaj wykorzystywana do wytworzenia ciągu wirników. Dodatkowo momenty reaktywne wytwarzane przez śmigła są wzajemnie równoważone w głównej skrzyni biegów i nie są przenoszone na kadłub samolotu. Wszystkie wysiłki i momenty sił z systemu nośnego śmigłowca są zamknięte na krótkim przedziale kadłuba znajdującym się pomiędzy dwiema ramami napędowymi, na którym skrzynia biegów i system nośny znajdują się na górze, a podwozie jest przymocowane od dołu, z obu stron. Stworzenie bardziej zwartego schematu wiropłatu jest prawie niemożliwe. Dlatego wielu znanych zagranicznych konstruktorów samolotów, takich jak L. Breguet, D. Perry, S. Hiller, G. Berliner, A. Ascanio i inni, a także firmy lotnicze, w tym krajowe biuro projektowe A. S. Jakowlew próbował opanować schemat współosiowego helikoptera. Wśród śmigłowców zbudowanych w drugiej połowie lat 40. na tej zasadzie można wymienić „Roteron”, „Brantly B-1”, „Benlix K”, „Dorand G-20”, Bell „Moel 49”, „Breguet G -11 -E "i" Breguet G-111 ", a także eksperymentalny helikopter Biura Projektowego Jakowlewa.
Niektóre śmigłowce powstałe w latach 40. - 50., na przykład "Breguet G-111" (Francja), Bell "Moel 49" (USA) i inne, miały w tym okresie doskonałe właściwości lotne. Jednak wszystkie zagraniczne firmy i biuro projektowe Jakowlewa odmówiły ulepszenia i rozwinięcia tego obiecującego schematu ze względu na dużą liczbę napotkanych problemów.
Biuro projektowe Kamov podczas prac rozwojowych, konstrukcyjnych, testowych i rozwojowych Ka-15 napotkało również szereg trudności związanych z brakiem zaplecza naukowego i doświadczalnego w dziedzinie aeromechaniki wirników współosiowych. Projektanci i naukowcy OKB z powodzeniem poradzili sobie z wieloma problemami. Pod przewodnictwem Nikołaja Kamowa powstała unikalna szkoła projektowania naukowego i praktycznego projektowania wiropłatów o różnych schematach, a przede wszystkim schematów współosiowych. Kolejnym problemem, z którym zawsze borykają się konstruktorzy przy projektowaniu nowych maszyn, jest właściwy dobór wielkości samolotu.
Główny konstruktor Kamov uważał, że po Ka-10 o masie startowej poniżej 400 kg, nowy śmigłowiec Ka-15 o masie 1500 kg najlepiej zaspokoi szeroki wachlarz sprzecznych interesów. Najwyraźniej nie był wewnętrznie gotowy na zaprojektowanie helikoptera w cięższej kategorii wagowej. Współpracownicy Kamowa przekonywali go, że śmigłowiec Mi-1 już istnieje w tej klasie, co wypełniło niszę w interesie resortu wojskowego i gospodarki narodowej, a Ka-15 będzie miał bardzo wąski zasięg morski. W 1951 r. na polecenie rządu Biuro Konstrukcyjne Mil rozpoczęło opracowywanie śmigłowca Mi-4 o masie startowej 7000-8000 kg, który w 1952 r. zaczął być masowo produkowany. Kamova wtedy nie można było przekonać. W związku z tym jego OKB straciło tempo i możliwość zajęcia czołowej pozycji w kraju w liczbie seryjnie produkowanych śmigłowców z kodem „Ka” w klasie wiropłatów do 10 000 kg.
Obrona projektu wstępnego Ka-15 miała miejsce w 1951 roku. W grudniu zbudowano pełnowymiarowy model samochodu. Pierwsze podniesienie śmigłowca w powietrze miało miejsce w kwietniu 1953 roku. Seryjną produkcję śmigłowca rozpoczęto w zakładach lotniczych w Ułan-Ude w 1956 roku.
Porównajmy podstawowe dane śmigłowców współosiowych i jednowirnikowych. Z powyższych danych wynika, że współosiowy Ka-15, przy połowie mocy silnika, przenosi w przedziale ładunkowym ładunek o takiej samej masie, jak słynny jednowirnikowy Mi-1, który ustanowił około 30 rekordów świata. Jednocześnie Ka-15 jest lżejszy o 1000 kg, a jego długość, biorąc pod uwagę obracające się śmigła, jest prawie 1,7 razy mniejsza niż Mi-1. To właśnie te niepodważalne zalety kompaktowego Ka-15, w połączeniu z najwyższą manewrowością, pozwoliły śmigłowcowi z powodzeniem wypełnić swoją główną misję: z powodzeniem prowadzić rozpoznanie sytuacji na powierzchni i zapewnić łączność między statkami a bazami przybrzeżnymi w interesy Marynarki Wojennej.
Nawet w Ka-10 współosiowy układ wirnika i system sterowania zostały doprowadzone do praktycznego zastosowania. Zawierał dwie tarcze sterujące, mechanizmy wspólnego i różnicowego skoku oraz szereg innych elementów. Oczywiście wszystko to trzeba było poprawić w trakcie dostrajania nowego śmigłowca. Wspólną pracę silnika i wirnika łączył system sterowania, który w kokpicie posiadał dźwignię sterującą „step-gas” z obrotową rączką do korygowania trybu pracy silnika.
Nawiasem mówiąc, takiego systemu nie było na śmigłowcu GM-1 w Mil, a sterowanie maszyną w locie było bardzo trudne. Przy wspólnej dźwigni skoku pilot zmieniał kąty łopat wirnika, a dźwignia sterowania silnikiem (przepustnica) wybierała żądany tryb pracy silnika. Mil wprowadził ten system później, już przy modyfikacji śmigłowca GM-1, który otrzymał oznaczenie Mi-1.
Jednym z najtrudniejszych zadań, jakie musieli rozwiązać konstruktorzy, było zbadanie natury drgań na współosiowym śmigłowcu oraz opracowanie zaleceń i metod doprowadzenia ich do akceptowalnego poziomu. Aby zmniejszyć wpływ zewnętrznych sił aerodynamicznych okresowych, już w 1947 roku entuzjaści pod wodzą Kamova, budując pierwszy współosiowy śmigłowiec Ka-8, opracowali metodę statycznej i dynamicznej regulacji układu nośnego. W trakcie prób warsztatowych i fabrycznych Ka-15, we współpracy z TsAGI i LII, wprowadzono szereg udoskonaleń konstrukcyjnych, mających na celu przezwyciężenie samooscylacji rezonansu ziemi i trzepotania łopat wirnika. Połączenie pewnych konstruktywnych środków pozwoliło skutecznie poradzić sobie z problemem rezonansu na Ka-15. Innym, nie mniej niebezpiecznym rodzajem samooscylacji, było trzepotanie łopat śmigła w locie, które specjaliści OKB odkryli w Ka-15 w 1953 roku. Zostało to wyeliminowane przez zamontowanie na ostrzu oryginalnych przeciwwag typu rogowego, które przesunęły jego środek do przodu o wymaganą wartość.
Jednak działanie śmigłowca w wilgotnym klimacie morskim wkrótce przyniosło nieoczekiwaną niespodziankę: trzepotanie ponownie zaczął wydawać sygnały o sobie w locie. Okazało się, że podczas pracy drewno ostrza pęcznieje i wilgoć gromadzi się w przestrzeni przedziałów między skórą górną i dolną. Doprowadziło to do przesunięcia centrowania pleców i spowodowało pojawienie się trzepotania. Wkrótce udało się wykryć zjawisko trzepotania spowodowane przesunięciem centrowania łopatki do tyłu nie od jej pęcznienia, ale w wyniku napraw przeprowadzanych w warunkach pracujących zespołów. Aby zapobiec pojawianiu się samo-oscylacji łopat śmigła, do technologii ich tworzenia wprowadzono znormalizowany margines skuteczności centrowania. Umożliwił wreszcie przejęcie kontroli nad trzepotaniem łopat wirnika.
Po wprowadzeniu Ka-15 do serii znacząco zmienił się zakres prac nad zwiększeniem zasobu maszyn i poszerzeniem możliwości ich wykorzystania. W zakładzie uruchomiono liczne stanowiska do testowania jednostek i najbardziej obciążonych części w warunkach naprężeń dynamicznych. Kontynuowano długoterminowe testy żywotności. Przeprowadzono badania w locie, aby zbadać „pierścień wirowy” i opracować zalecenia dla pilota, aby śmigłowiec nie dostał się w to zjawisko i jak się z niego wydostać. Próby Ka-15 przeprowadzono w trybie autorotacyjnym śmigieł wirnikowych, w tym lądowania na lotnisku i na powierzchni wody (z podwoziem balonowym) przy niepracujących silnikach.
Próby morskie śmigłowca okrętowego rozpoczęły się w 1956 roku na Bałtyku z baz na pokładzie niszczyciela Svetly. W latach 1957-1958 powstały pierwsze pododdziały okrętu Ka-15. W 1958 r. niszczyciel Svetly zaczął wyposażać pas startowy, aw 1961 flotę uzupełniono ośmioma statkami rakietowymi Projektu 57 z pasami startowymi, zbiornikami do przechowywania paliw lotniczych i smarów, kabinami dla lotników i specjalnym sprzętem zapewniającym działanie rota- skrzydło samolotu.
W gospodarce narodowej Ka-15 służył jako zwiad dla zwierząt morskich na statkach floty trałowej. W modyfikacji przeciw okrętom podwodnym Ka-15 mógł przewozić dwie boje radio-hydroakustyczne RSL-N lub odbiornik SPARU. W tym przypadku para helikopterów współpracowała ze sobą: jeden zrzucił boje na plac roboczy akwenu, a drugi słuchał ich za pomocą SPARU do wykrycia okrętu podwodnego, a do jego zniszczenia użyto Ka-15 w wersja uderzeniowa, wyposażona w celownik OPB-1R i wyposażona w dwie bomby głębinowe o wadze 50 kg.
Wariant Ka-15M posiadał udoskonalenia poprawiające kinematykę sterowania systemem nośnym, zwiększające niezawodność pojazdu i efektywność jego operacyjności. Ka-15M był używany w różnych wersjach i posiadał odpowiednie wyposażenie: opryskiwacze, zapylacze, urządzenia do wytwarzania aerozoli, specjalne wiszące kontenery do dostarczania poczty i drobnego ładunku, łodzie ratownicze, zdejmowane boczne gondole do przewożenia obłożnie chorych i wiele innych.
Szkolenie UKa-15 było wymagane do szkolenia pilotów i lotów szkoleniowych. Posiadał podwójne stery, a także dodatkowy sprzęt akrobacyjny i przesłony do wykonywania lotów szkoleniowych i instruktażowych według wskazań przyrządów. Śmigłowiec został zbudowany w 1956 roku w fabryce samolotów w Ułan-Ude. W 1957 pomyślnie przeszedł testy państwowe, a następnie trafił do masowej produkcji. W sumie do „piętnastego” Ka-15 zbudowano 354 egzemplarze różnych modyfikacji.
Ka-18 to kolejna modyfikacja Ka-15M. Przeznaczony był do przewozu pasażerów, poczty i ładunku, do transportu osób chorych i rannych do szpitalnych placówek medycznych. Wraz z Ka-15M był również używany w lotnictwie chemicznym. Prototyp został wyprodukowany w 1956 roku, a w 1957 pomyślnie przeszedł testy państwowe. Ka-18 był produkowany seryjnie i działał przez około 20 lat. Zbudowano ponad 110 pojazdów.
Cywilny Ka-18 różnił się od podstawowego Ka-15 przewymiarowaną kabiną, która mogła pomieścić pilota, trzech pasażerów lub jednego pacjenta na noszach i towarzyszącego mu lekarza. Dla wygody załadunku noszy sanitarnych do helikoptera wykonano właz w owiewce przedniej kadłuba.
Pod przewodnictwem Kamowa w latach 1958-1963 grupa projektantów, technologów i naukowców po raz pierwszy na świecie stworzyła, przetestowała i uruchomiła na dużą skalę produkcję łopat śmigła o innowacyjnej konstrukcji z kompozytów polimerowych, które zwiększyły aerodynamikę jakość wirnika i znacznie zwiększyły zasób ostrza. Testy porównawcze 11 zestawów zwykłych łopat drewnianych LD-10M oraz 6 zestawów nowych łopat B-7 z włókna szklanego przeprowadzono na stanowisku pędnika elektrycznego EDB w tych samych warunkach. Jednocześnie dla łopat wirnika z łopatkami B-7 bieguny praktycznie się pokrywały, a dla śrub z łopatkami drewnianymi zaobserwowano ich znaczne rozproszenie.
Konstrukcja i technologia wytwarzania łopat z kompozytów polimerowych została opatentowana w pięciu krajach zagranicznych wiodących w dziedzinie budowy śmigłowców. Służyły jako podstawa do stworzenia bardziej zaawansowanych łopat wirnika nowej generacji. Pilot testowy V. Vinitsky w latach 1958-1959 ustanowił dwa światowe rekordy prędkości na Ka-15M. A w 1958 roku na Wystawie Światowej w Brukseli Ka-18 otrzymał złoty medal. Niemniej jednak duża w tym zasługa podstawowego Ka-15, na którym wcześniej opracowano wszystkie systemy, które umożliwiły odniesienie sukcesu na Ka-18.
To właśnie od Ka-"piętnastego" rozpoczęła się szeroka praktyczna eksploatacja śmigłowców współosiowych w marynarce wojennej i cywilnej flocie powietrznej.
