В конце 40-х гг. в ОКБ М. Л. Миля приступают к проектированию многоместных вертолетов различных схем. В их силовых установках первоначально планировалось использовать вертолетный вариант самолетного двигателя АШ-62 мощностью 1000 л.с. Рассматривались проекты двухвинтовых аппаратов «модной» в то время продольной схемы с одним или двумя моторами. Однако вскоре стало ясно, что за кажущимися преимуществами продольной схемы таится множество серьезных проблем, и в 1949 г. М. Л. Миль принимает решение проектировать многоместный одновинтовой вертолет с одним двигателем АШ-62. Но, к сожалению, попытка главного конструктора ОКБ-478 А. Г. Ивченко переделать этот двигатель в вертолетный вариант не удалась, и М. Л. Милю пришлось ориентировать разработки на значительно более мощный мотор АШ-82 конструктора А. Д. Швецова.
Идея создания вертолета большой грузоподъемности тогда не нашла должной поддержки у заказчика. Положение изменилось в начале 50-х гг., когда во время войны в Корее американцы стали успешно использовать вертолеты в боевых действиях. Это заставило руководителей партии и правительства всерьез задуматься о перспективах развития винтокрылых летательных аппаратов. В конце сентября 1951 г. под председательством И. В. Сталина в Кремле состоялось совещание, посвященное ликвидации отставания нашей страны в области вертолетостроения, на котором получил одобрение разработанный в ОКБ М. Л. Миля проект двенадцатиместного вертолета В-12 (или ВД-12 – вертолет десантный на 12 человек). По постановлению Совета Министров СССР от 5.10.51 г. десантно-транспортный вертолет должен был перевозить в фюзеляже 12 десантников, легкую полевую пушку калибра 57 или 67 мм либо армейский автомобиль ГАЗ-67Б или ГАЗ-69. Общая масса перевозимого груза должна была составлять 1200 кг в нормальном варианте и 1600 кг в перегрузочном.
На создание машины отводился только один год. Конструкторы ОКБ работали по 14-16 часов в сутки, ночевали на заводе. Для нового вертолета, превосходившего Ми-1 по взлетной массе в три раза, была выбрана двухэтажная компоновка, аналогичная компоновке американского аппарата Сикорский S-55. Мощный четырнадцатицилиндровый (двойная звезда) авиационный двигатель АШ-82В (вертолетный) с осевым вентилятором и муфтой включения находился в носу фюзеляжа полумонококовой конструкции. Взлетная мощность двигателя была 1700 л.с., номинальная – 1530 л.с. За двигателем, в районе центра тяжести вертолета, располагалась вместительная грузовая кабина размером 4,5х1,6х1,76 м с откидными сиденьями десантников, швартовочными приспособлениями, трапом для загрузки техники. Заканчивалась кабина большим люком. Это было новым решением в практике мирового вертолетостроения. Для перевозки крупногабаритных грузов и крановых работ винтокрылый аппарат впоследствии был оснащен системой внешней подвески грузоподъемностью до 1300 кг. Сверху над грузовой кабиной находилась кабина пилотов. Сиденья летчиков располагались рядом. Их кабина имела большую площадь остекления. За кабиной были расположены отсеки главного редуктора и топливного бака. При необходимости увеличения дальности полета дополнительный бензобак мог устанавливаться в грузовой кабине.
В подфюзеляжной гондоле Ми-4 конструкторы разместили подвижную стрелковую установку НУВ-1 с крупнокалиберным пулеметом ТКБ-481М. Огонь из пулемета вел бортмеханик. Решение об установке штатного вооружения было революционным в вертолетостроении того времени.
Двигатель был связан с двухступенчатой планетарным главным редуктором Р-5 посредством вала, проходившего между сиденьями пилотов. Редуктор распределял мощность на главный вал и – через хвостовой и концевой валы и редукторы – на вал рулевого винта. Четырехлопастной несущий винт диаметром 21 м имел трехшарнирную втулку и автомат перекоса, представляющий собой увеличенную и усовершенствованную модификацию тех же агрегатов вертолетов Ми-1. Ряд принципиальных изменений был внесен в их конструкцию. Горизонтальные шарниры втулки расположили так, чтобы нагрузки на их подшипники на наиболее тяжелых режимах оказались практически одинаковыми. Все шарниры снабдили резиновыми уплотнителями. Благодаря новой компоновке осевого шарнира резко снизились потери смазки. Для уменьшения свеса лопастей применили центробежные ограничители. Конструкция автомата перекоса была существенно упрощена, в том числе исключен, как ненужный, карданный механизм в цепи управления углом установки лопасти.
Лопасти несущего винта В-12 сначала имели смешанную конструкцию, аналогичную лопастям Ми-1. Трубчатый стальной лонжерон собирался из телескопических труб. С помощью заклепочных соединений к нему крепились каркас из деревянных нервюр, стрингеров и обшивка из фанеры и полотна. Толкающий трехлопастной рулевой винт В1Х1 (конструкции ОКБ Н. И. Петрова) диаметром 3,6 м имел цельнодеревянные трапециевидные лопасти, крепившиеся к втулке с помощью осевых и горизонтальных шарниров. Лопасти винтов, а также передние стекла кабины летчиков были оборудованы противообледенительными системами.
В-12 стал одним из первых в мире вертолетов, в систему управления которого включили гидроусилители (бустеры), и первым в СССР летательным аппаратом с необратимым бустерным управлением. Жесткая проводка управления состояла из системы тяг и качалок. Рычаги управления вертолетом в кабине летчиков были дублированы. Приборное оборудование обеспечивало пилотирование аппарата в ночное время и в сложных метеоусловиях. На конце хвостовой балки находился управляемый стабилизатор. Колесное шасси было четырехопорное с пирамидооборазными стойками. В конце 50-х гг. были разработаны поплавковый и лыжный варианты шасси.
Ведущим конструктором по проектированию и постройке В-12 был М.Н.Пивоваров, ведущим инженером по летным испытаниям – Г. В. Ремезов. В начале 1952 г. выпуск рабочих чертежей был завершен, а в конце апреля на опытном производстве завода № 3 построили первый летный экземпляр. Одновременно ресурсный экземпляр В-12 был собран на саратовском серийном авиазаводе № 299.
30 апреля специалисты ОКБ приступили к испытаниям первого вертолета В-12 на привязи. Первый свободный полет выполнил летчик В. В. Винницкий 3 июня 1952 г. Кроме него, в испытаниях и доводке вертолета принимали участие летчики Г. А. Тиняков, Г. В. Алферов, С. Г. Бровцев, Ю. А. Гарнаев, Р. Э. Капрелян и многие другие. После успешного завершения в августе 1952 программы заводских испытаний вертолет был предъявлении на государственные испытания в ГК НИИ ВВС. Еще до их окончания, в декабре 1952 г., в Саратове на заводе № 292 развернули серийное производство В-12, получившего обозначение Ми-4. (Много лет спустя вертолету было присвоено также обозначение изделие 56.) В следующем году, по окончании войсковых испытаний, Ми-4 был принят на вооружение, и в ежегодной воздушном параде участвовало уже 24 серийные машины. Всего саратовский завод построил за период с 1952 по 1954 г. 152 вертолета. Затем производство Ми-4 перевели на Казанский вертолетный завод № 387, где оно продолжалось до 1966 г. Всего в Казани было построено 3155 машин. Казанский филиал № 1 ОКБ М. Л. Миля вел с 1959 г. проработку всех основных модификаций Ми-4.
С производства Ми-4 началось серийное вертолетостроение в Китайской Народной Республике. Передавать документацию на Харбинский авиационный завод стали в 1956 г., и через два года там был собран первый вертолет, получивший название Z-5. Однако проводимая в КНР политика «большого скачка» негативно сказалась на освоении серийного выпуска винтокрылых машин, который удалось наладить только в 1963 г. Всего в Китае до 1979 г. было изготовлено 545 вертолетов Z-5.
В отличие от своего предшественника Ми-1, новый вертолет оказался более проблемной машиной. В ходе испытаний и доводки Ми-4 сотрудникам ОКБ М. Л. Миля при помощи ученых ЛИИ и ЦАГИ пришлось решить ряд сложных задач, связанных с обеспечением усталостной прочности конструкции, динамической прочности рулевого винта, с устранением флаттера и земного резонанса.
Пожалуй, ни на одном другом вертолете «Ми» так трудно не решалась проблема создания высокоресурсных лопастей несущего винта, как на Ми-4. Ресурс лопастей смешанной конструкции долго не удавалось поднять выше 150 ч. Лишь к 1955 г. в результате ряда принятых мер по снижению напряжений и некоторых технологических решений получили 300-часовой ресурс. Дальнейшего повышения ресурса добились только в 1957 г., создав лопасти смешанной конструкции с лонжеронами из цельной трубы с дорнованием отверстий в комле. Вводя такие усовершенствования, как индукционная закалка, крепления каркаса к лонжерону клеем вместо заклепок, полировка внутренней поверхности трубы и наклеп наружной поверхности, ресурс лопастей несущего винта последовательно повышали до 500, 600, 800 и 1000 ч. К концу 50-х гг. успешно завершились многолетние работы ОКБ М. Л. Миля по созданию надежных цельнометаллических лопастей. В 1959-1960 гг. для Ми-4 были изготовлены, испытаны и запущены в серийное производство лопасти с прессованным одноконтурным дюралевым лонжероном и хвостовым отсеком трехслойной конструкции с металлическим сотовым заполнителем. Их ресурс удалось увеличить до 2000-2500 ч. Повышению надежности способствовала также установка на лопастях пневматических сигнализаторов трещин. Отработанная на Ми-4 конструкция лопастей на многие годы стала типовой для вертолетов «Ми» и сделала их одними из самых надежных в мире.
Не менее важной оказалась проблема обеспечения прочности рулевого винта на Ми-4. Попытки усиления винта В1Х1 не увенчались успехом, и конструкторы ОКБ М. Л. Миля вместе со специалистами ОКБ Г. М. Заславского, ЛИИ и ЦАГИ создали в 1960 г. новый рулевой винт В531-Х3, успешно применявшийся на вертолете до конца его эксплуатации.
Резкое увеличение размерности несущих винтов привело при первом же запуске Ми-4 к новому, ранее не встречавшемуся явлению – флаттеру лопастей. Установка балансиров на лопастях в какой-то степени устранила это явление, но полного исключения его не обеспечила. Мягкий флаттер возникал еще неоднократно и требовал от специалистов тщательного осмысления природы этого процесса и разработки методов его устранения. В ходе эксплуатации Ми-4 пришлось неоднократно сталкиваться и с явлением земного резонанса, основными средствами борьбы с которым стали установка демпферов на вертикальных шарнирах лопастей; введение демпфирующих элементов в конструкцию амортизаторов шасси и подбор характеристик амортизаторов шасси и подбор характеристик амортизаторов и пневматиков. Большой опыт был накоплен и при решении вопросов снижения вибраций. Доводка Ми-4 многому научила инженеров ОКБ и помогла им в дальнейшем успешно решать сложнейшие научные проблемы, возникавшие при создании следующих машин. «Ми-4 был интересной машиной», - с удовлетворением вспоминали потом ученые милевской школы.
На Ми-4 был проведен ряд уникальных экспериментов, имевших большое значение для развития вертолетостроения. Так, в 1955 г. на летающей лаборатории Ми-4АП была исследована принципиальная возможность использования автопилота (АП-5). Через два года на серийные машины начали устанавливать первый отечественный вертолетный автопилот АП-31. В том же 1957 г. впервые был выполнен отстрел лопастей несущего винта в воздухе для осуществления аварийного покидания машины экипажем. В 1964 г. на летающей лаборатории Ми-4 впервые прошел испытания автопилот АП-34, который, в отличие от АП-31, имел последовательную, а не параллельную схему включения. Ми-4 впервые был применен для краново-монтажных работ. На Ми-4 проводились испытания по снижению заметности вертолетов путем установки шумопламегасителя.
Вертолеты Ми-4 эксплуатировались более широко, чем Ми-1. В просторной грузовой кабине Ми-4 можно было перевозить: 16 десантников или 8 раненых; автомобиль ГАЗ-69 или два мотоцикла М-72 с колясками и 5 десантников; полевую пушку с расчетом и запасом снарядов или два миномета калибра 83 мм с расчетами и 7 ящиками мин. Помимо десантно-транспортных операций, Ми-4 после определенного переоборудования использовались для спасательных работ и эвакуации больных и раненных.
Вертолеты Ми-4 сначала поступали в войсковые вертолетные эскадрильи, а затем из них уже формировались отдельные вертолетные полки – по несколько на военный округ или группу войск. Помимо войсковой авиации, вертолетами Ми-4 стали укомплектовывать отдельные эскадрильи других видов вооруженных сил.
В ходе эксплуатации вертолет Ми-4 постоянно модернизировался. С 1958 г. базовый десантно-транспортный вариант строился под обозначением Ми-4А (Ми-4АДТ). Он отличался от Ми-4 улучшенной конструкцией лопастей, увеличенной площадью стабилизатора и наличием автопилота АП-31. Ресурс основных частей Ми-4А превышал 600 ч. К середине 70-х гг. назначенный ресурс вертолета превысил 10 тыс. ч.
Подготовлено на основе: В.Р.Михеев. Московский вертолетный завод им.М.Л.Миля. 50 лет. М., Любимая книга. 1998.
