Kamov Ka-50

Phát triển

Lịch sử phát triển của Ka-50 bắt đầu từ nửa cuối thập niên 1970, khi Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Liên Xô ký quyết định yêu cầu Kamov và Mil cạnh tranh với nhau thiết kế một mẫu trực thăng mới.
Ka-50 là phiên bản sản xuất của mẫu thử nghiệm V-80Sh-1. Chuyến bay thử đầu tiên bắt đầu từ năm 1982. Trong thời gian này, V-80 gặp phải sự cạnh tranh từ các mẫu thử nghiệm của Mi-28 bên phòng thiết kế Mil. Sau nhiều thử nghiệm khác nhau, tháng 10 năm 1984 phía quân đội đã quyết định lựa chọn V-80 làm mẫu trực thăng sản xuất đại trà. Yêu cầu sản xuất trực thăng được phê chuẩn bởi Hội đồng Bộ trưởng Xô Viết vào ngày 14 tháng 12 năm 1987. Còn việc phát triển trực thăng được các cơ quan phương Tây nhắc đến lần đầu vào năm 1984 và ảnh chụp đầu tiên xuất hiện năm 1989. Sau những đợt bay thử nghiệm, lô hàng đầu tiên đã được yêu cầu cung cấp cho quân đội vào năm 1990. Loại trực thăng này được công bố chính thức lần đầu với cái tên Ka-50 vào một cuộc triển lãm ở Anh quốc tháng 3 năm 1992.

Thiết kế

Kamov Ka-50 là loại trực thăng sử dụng hai cánh quạt nâng đồng trục với hai "cánh ngang" thẳng để treo vũ khí và phần đuôi kéo dài. Nhiều đặc điểm đặc trưng đã được tích hợp để nâng cao sức chiến đấu và giảm chi phí. Ka-50 được thiết kế để tác chiến độc lập và có khả năng hoạt động suốt 2 tuần liền mà không cần đến sự giúp đỡ của các đơn vị hậu cần tại mặt đất.
Thân trực thăng thiết kế kiểu đặc trưng của máy bay, bao hàm một lượng lớn vật liệu tổng hợp (lên đến 30%-35% khối lượng) và hợp kim nhôm. Việc sử dụng nhiều vật liệu tổng hợp polyme như vậy giúp giảm bớt cân nặng của máy bay tới 20-30%, tăng cường độ tin cậy, khả năng sống sót, tuổi thọ của máy bay từ 2 tới 2,5 lần, giảm sự khó khăn trong việc thực hiện các động tác bay thao diễn phức tạp từ 1,5 đến 3 lần (bằng cách làm giảm số lượng chi tiết máy bay, giảm số đinh tán và mối nối), giảm sự phức tạp trong việc lắp ráp đến 2 lần.
Về mặt kỹ thuật, thân máy bay được chia làm ba phần: đầu, sau và đuôi. HПродольный силовой набор корпуса представлен лонжеронами и стрингерами, поперечный образован шпангоутами. Các đường viền bên ngoài trên thân, tức là các tấm vật liêu tổng hợp ba lớp xếp đặt trên một khung sườn kim loại và được đặt trên phần động cơ. Động cơ kết nối với cơ cấu điều khiển thông qua các tấm tựa rộng thay vì cơ cấu cửa sập hẹp và đường ống "hình cổ" như các máy bay bình thường. Kính ở cửa sổ trước và sau được làm bằng kính chống đạn, còn kính ở cửa sổ trước, cửa sổ trên và kính ở cửa ra vào được làm bằng thủy tinh plexi (Poli(metyl metacrylat)). Ở bên trái buồng lái và cửa sập bên phải có then cài sử dụng thuốc nổ, dùng trong trường hợp khẩn cấp. Ở bên phải, phía trên cửa sổ có tích hợp hệ thống thoát hiểm khẩn cấp điều khiển bằng tay. Buồng lái có thể chịu được đạn 23 ly, còn kính cửa sổ có thể chịu được đạn súng máy 12,7 ly. Từ phiên bản thử nghiệm thứ tư của máy bay (số hiệu đuôi 014) có gắn một chiếc kính chiếu hậu ở cửa sổ trên để người phi công có thể nhìn thấy cảnh vật phía sau máy bay; các phiên bản hiện đại hơn sử dụng đến hai chiếc kính chiếu hậu như vậy.
Phần sau của thân máy bay là hai khoang chứa đạn dược, khoang nhiên liệu, các thiết bị điện tử, giá đỡ động cơ, hộp số chính. hệ thống lái và thủy lực. Ở phía bên phải, gần với trọng tâm máy bay là vị trí gắn súng chính. Tất cả các hệ thống và thiết bị này được xếp đặt sao cho thiết bị ít quan trọng hơn sẽ nằm phía ngoài, che đỡ những thiết bị quan trọng nhất. Phần đuôi khá dầy, cánh đuôi thon dần về phía sau, đuôi có hai cánh thăng bằng, làm bằng vật liệu kelvar/nomex nằm trên một thanh ngang dáng thon nhọn dần dài 1,2 mét, ở vị trí che chắn các thiết bị điện tử.
Ka-50 có hai cánh phụ với sải cánh dài 7,34 mét, chứa tổng cộng 4 điểm treo vũ khí, có thể mang đến 2.000 kg vũ khí ở 2 cánh.
Trực thăng sử dụng hai hàng bánh đáp, khi bay thì được xếp gọn lại, khi hạ cánh sẽ bung ra. Hai bánh đáp trước có kích thước 400 × 150 mm, có khả năng quay đổi hướng để "lái" và tích hợp hệ thống giảm xóc tay lái, khi bay thì thu vào nằm gọn trong một khoang trong lòng thân. Hai bánh đáp sau cách nhau 2,6 mét, có kích thước 700 × 250 mm, khi thu gọn lại thì được gấp vào sát phần đáy phía sau của thân. Chiều dài cơ sở (khoảng cách giữa trục bánh trước và trục bánh sau) là 4,91 mét. Hệ thống treo của Ka-50 sử dụng bộ phận giảm xóc "cộng hưởng nền đất", khi lực đáp vượt quá giới hạn chịu đựng thì sẽ tự gãy vỡ mà không làm hại đến các bộ phận khác của máy bay. Nếu như bánh đáp không kịp bung ra, trực thăng có thể đáp khẩn cấp bằng bụng, lúc đó một hệ thống khoang tổ ong phía dưới sẽ che đỡ cho phi công khỏi va chấn, và tỉ lệ phương diện (tỉ số giữa chiều ngang vào chiều cao) rất lớn của hai cánh bên giúp máy bay không bị lật nhào.
Các thiết bị điện của máy bay được cung cấp năng lượng từ một hệ thống gồm máy dao điện, mạch chỉnh lưu và pin sạc. Máy phát điện hoạt động nhờ công sinh ra từ động cơ chính và động cơ phụ, sản sinh ra một dòng điện xoay chiều 3 pha với hiệu điện thế 115 V và tần số 400 Hz. Hệ thống điện tử nhận năng lượng từ dòng điện một chiều 27 V. Công suất của hai máy phát điện là 800 Watt và của máy đảo điện là 500 Watt. Điện trên máy bay có thể được nạp từ nguồn dưới đất với hiệu điện thế 115 V và tần số 400 Hz.
Máy bay được tích hợp hệ thống làm nóng bằng điện để tan băng giá cho cánh quạt quay, kính chắn gió, hệ thống cảm biến góc tấn và trượt bên, đồng hồ, dụng cụ quan trắc. Cửa hút khí và cửa chống bụi cũng có dụng cụ làm ấm luồng khí để tạo đủ nhiệt độ cho động cơ hoạt động. Kính chắn gió và chống đạn ở buồng lái cũng có tích hợp thêm các thiết bị chùi rửa. Mức độ hiện diện của tuyết và băng trong ngày và đêm được xác định bởi một thiết bị đánh giá rủi ro đặt trong phần mũi máy bay.

Động cơ và hệ thống truyền động

Ka-50 sử dụng hai động cơ tuốc bin trục TV3-117VMA với mỗi động cơ có công suất 2.200 mã lực. Mỗi động cơ nằm trong một khoang và chúng được đặt nằm ngang hai bên thân máy bay để tăng khả năng sống sót và giảm nguy cơ hai động cơ cùng một lúc đều bị xạ kích. Cửa hút khí hình gần tròn, và cửa xả khí quay hướng ra bên ngoài so với thân máy bay. Hoạt động của chúng được đồng bộ hóa. Từng động cơ có hệ thống dầu máy riêng giúp bôi trơn và tản nhiệt cho toàn bộ hệ thống treo, truyền động và hộp số. Chúng có thể hoạt động trong tình trạng không có dầu bôi trơn trong vòng 30 phút. Ống xả được tích hợp hệ thống hướng dòng bụi ly tâm để ngăn bụi bay vào động cơ, giúp máy bay có thể cất cánh tốt trong điều kiện chưa được chuẩn bị. Bộ phận che khí xả khiến các thiết bị cảm ứng nhiệt bằng hồng ngoại khó phát hiện ra máy bay hơn. Máy bay khởi động nhờ động cơ phụ AN-9. Động cơ chính và động cơ phụ được tách riêng nhau ra nhờ các vách ngăn. Hệ thống truyền động Ka-50 bao hàm một bánh răng số chính và hai bánh răng số trung gian để truyền lực của động cơ tới hệ thống điều khiển. Trong trường hợp bay chỉ với một động cơ hoạt động hay trong chế độ quay tự động, bánh răng chính sẽ tách rời khỏi một hay cả hai động cơ.
Kamov Ka-50 sử dụng hai cánh quạt đồng trục quay ngược chiều nhau, đây là trực thăng tấn công đầu tiên sử dụng kiểu cánh quạt này. Nhìn từ trên xuống, cánh quạt tầng trên quay thuận chiều kim đồng hồ còn cánh dưới quay ngược lại. Mỗi tầng cánh quạt bao gồm 3 cánh, đường kính 14,5 mét. Cánh quạt nối với trục quay tại các ổ trượt hỗ trợ không có bản lề. Góc tấn của cánh quạt được điều chỉnh bởi một cơ cấu đĩa lắc. Được thiết kế tại Học viện Khí Thủy động lực Trung ương Nikolay Yegorovich Zhukovskiy (Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н. Е. Жуковского - ЦАГИ), cánh quạt có hình chữ nhật (dây cung dài 0,35 mét), bao hàm một thân rỗng có độ cong thay đổi tùy vị trí, kết nối với phần đuôi, vỏ và gờ cong được làm từ các tấm gỗ ép cứng. Đầu cánh quạt cụp xuống. Cánh quạt có thể chịu được đạn 20 ly, và trang bị hệ thống sử dụng thuốc phóng để для отстрела при катапультировании.
Nhiên liệu được chứa trong hai khoang chính mềm ở thân (являются расходными), и может быть дополнена четырьмя подвесными для перегоночных полётов. Khoang đầu tiên nằm ở phía sau buồng lái, còn khoang thứ hai ở phía trước đuôi. Nhiên liệu ở khoang thứ nhất được dùng để vận hành động cơ chính bên trái, còn khoang thứ hai dành cho động cơ chính bên phải và động cơ phụ, và cả hai khoang nhiên liệu закольцованы. Trong trường hợp một động cơ gặp trục trặc, cả hai khoang sẽ tiếp nhiên liệu cho động cơ còn lại, và nếu ống bơm của một khoang bị hư thì khoang còn lại sẽ tiếp nhiên liệu cho cả hai động cơ. Các khoang nhiên liệu này nằm ở phần dưới của thân máy bay và ở bên hông phần nào tự niêm kín. Nhằm ngăn chặn cháy nổ khi bị xạ kích, cả hai khoang nhiên liệu đều chứa bọt poliurêtan (PUR).
Hệ thống thủy lực trong Ka-50 được chia ra làm hai phần riêng biệt và hoạt động bởi hai bơm. Phần đầu tiên điều khiển hệ thống lái và hệ thống đáp khẩn cấp, phần thứ hai điều khiển наведение пушки, штатные выпуск-уборку шасси, cung cấp chất lỏng cho buồng chất lỏng của hệ thống thắng tại bánh đáp chính, và nếu cần thì дублирует первую. Cả hai phần của hệ thống thủy lực được điều khiển bởi việc xoay bánh khía răng xoắn ở cả chế độ tự quay và chế độ моторном, причём phần hệ thống bơm thủy lực thứ nhất - ещё и при включённой бортовой вспомогательной силовой установки.
Hệ thống điều khiển bay bao hàm việc điều khiển các động tác quay ngang, quay dọc, lái đổi hướng và điều khiển góc tấn của cánh quạt. Hệ thống điều khiển có một cơ cấu giúp tăng tải trọng của cần điều khiển trong trường hợp nằm trong cự ly nguy hiểm của cánh quạt. Hệ thống điều khiển lực kéo được cấu thành bởi các ống nhôm.
Thiết kế của Ka-50 cũng cho phép máy bay tải một lượng hàng 3 tấn bằng tời kéo. Động cơ của tời kéo nằm ở phần giữa thân, về phía bên phải của máy bay. Dây tời có chiều dài 20 mét.

Ghế phóng thoát hiểm

Ka-50 được trang bị hệ thống phóng thoát hiểm K-37-800 sản xuất bởi Xí nghiệp Sản xuất, Nghiên cứu và Phát triển "Zvezda". Đầu tiên, phi công sẽ phải nhấn nút để làm bật mở trần buồng lái và kích nổ khối thuốc phá hủy cánh quạt để chúng không ngáng đường phóng thoát hiểm, sau đó kéo một sợi dây trên ghế ngồi để khởi động động cơ tên lửa và phóng phi công ra ngoài. Động cơ và ghế ngồi sẽ tách khỏi phi công và sau đó dù bung ra để phi công tiếp đất an toàn. Ghế phóng có thể giúp phi công thoát hiểm khi đang bay với vận tốc 400 cây số/giờ tại độ cao từ 0 đến 4.000 mét.

Vũ khí

Ka-50 có thể mang nhiều loại vũ khí khác nhau (kể cả các vũ khí ngoại quốc) với tổng tải trọng lên đến 2.800 kg, trong đó có 2.000 kg được treo ở trụ cánh.

Súng liên thanh 30 ly

Ka-50 được trang bị pháo tự động 30 ly 2A42, còn gọi là 2A42 Shipunov, Питание пушки ленточное, селективное. Súng có thể bắn đạn xuyên giáp hoặc đạn nổ mạnh, và có 2 lựa chọn về tốc độ bắn (550 hoặc 350 phát/phút). Trữ lượng đạn dược tối đa là 460 viên, chứa trong 2 hộp đạn. Súng có chế độ tự động ngắt nghỉ giữa mỗi loạt bắn chừng 10-20 phát. Bệ súng quay nhờ thiết bị lái thủy lực, so với thiết bị chạy điện thì có hiệu suất cao hơn và chiếm ít chỗ trống hơn, ít tiêu thụ điện năng và từ đó ít ảnh hưởng đến hệ thống điện dành chung cho cả máy bay. Hộp đạn được đặt trong thân máy bay giúp tăng gấp đôi số đạn mang theo và loại bỏ việc sử dụng ống tiếp đạn dẻo, tránh được sự gián đoạn trong các phát bắn. Việc sắp chỗ cho khối đạn dược không ảnh hưởng mấy đến kết cấu của trực thăng. Người Nga quyết định không sử dụng khẩu GSh-30-1 truyền thống do V. P. Gryazev thiết kế vì khẩu này có mức độ tin cậy kém hơn trong các điều kiện nhiều bụi bặm hoặc trong chế độ bay chậm khiến ít có gió thổi vào làm mát nòng súng. Đại bác được đặt ở phần giữa của máy bay giúp tăng độ chính xác trong khi bắn, với độ chính xác khi nhắm mục tiêu là khoảng 1-2 miliradian (gấp 4 lần so với khẩu súng của AH-64A). Đại bác có thể quay ngang từ -2 đến 9 độ và quay dọc từ 3 đến -37 độ. Mức độ cân bằng tĩnh cao trong quá trình bay cũng như khả năng cơ động cực cao của Ka-50 giúp cho việc ngắm bắn không quá khó khăn và người xạ thủ có thể bắn trúng mục tiêu ở khoảng cách 4 cây số, đủ để không lọt vào tầm ngắm của hệ thống phòng không tầm gần của địch quân.
Ka-50 cũng có thể sử dụng pháo GSh-23L cỡ nòng 23 ly, với hộp chứa đạn UPK-23-250 sức chứa 500 viên.

Tên lửa và bom

Ka-52 chủ yếu sử dụng tên lửa điều khiển chống tăng 9K121 Vikhir thiết kế bởi Phòng thiết kế khí cụ Tula. Các tên lửa này được mang trên một dàn phóng cơ động UPP-800 treo trên mỗi cánh, mỗi dàn này có khả năng mang 6 tên lửa. 9K121 Vikhir có khả năng tiêu diệt các mục tiêu mang giáp hạng nặng ở khoảng cách 8-10 cây số. Việc ngắm bắn thực hiện bằng tia la-de với phương sai vào khoảng -12 độ theo chiều dọc.

Ka-50N và Ka-50Sh

Ngay từ năm 1987, khi Ka-50 được yêu cầu sản xuất cho quân đội, người ta đã nhận thấy rằng cần phải gấp rút cải thiện khả năng nhìn đêm còn hạn chế của nó để đáp ứng các vi phụ tác chiến trong đêm. Các phiên bản Ka-50N và Ka-50Sh được thiết kế để hoàn thành nhiệm vụ này. Ban đầu, Ka-50N được lắp đặt thiết bị nhìn đêm truyền hình có độ sáng yếu LLLTV "Merkury", tuy nhiên khó khăn về tài chính đã dẫn đến những vấn đề về độ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống. Người Nga chuyển qua sử dụng thiết bị quan sát phía trước bằng hồng ngoại (Forward Looking Infra-Red - FLIR) và năm 1993 Kamov thảo một thiết kế tích hợp thiết bị nhìn đêm bằng hồng ngoại Shkval-N. Nhiều phiên bản đã được thử nghiệm, một phần trong số đó thì thiết bị "Shkval" được tích hợp thêm hệ thống hiển thị ảnh nhiệt, một số khác dùng hẳn thiết bị nhìn ngày-đêm mới là "Samshit" (cũng được sử dụng trên Ka-52). Một số ứng cử viên cho thiết bị nhìn đêm bao gồm cả các sản phẩm của các công ty Pháp là SAGEM và Thomson. Các sản phẩm ngoại quốc được xem xét như là giải pháp tạm thời cho các thiết bị nhìn đêm nội địa với tiến độ phát triển còn chậm.
Hai phiên bản máy bay đã giành chiến thắng chung cuộc sau các cuộc thử nghiệm, đó là: Ka-50N ("Nochnoy/Night") và Ka-50Sh ("Shar/Sphere", vì thiết bị nhìn đêm có hình cầu). Chiếc Ka-50Sh là mẫu thử nghiệm thứ 8 trước khi sản xuất; nó bay thử lần đầu tiên vào ngày 4 tháng 3 năm 1997. Biểu trưng của Kamov được sơn trên phần đuôi của máy bay. Ka-50Sh sử dụng hệ thống nhìn đêm Samshit-50 nằm trong một cái vỏ hình cầu có đường kính 640 mm (25 in) lắp đặt dưới mũi. Hiện Ka-50N và Ka-50Sh không được đưa vào sản xuất đại trà.

Ka-50-2 Erdogan

Năm 1997, Israel Aerospace Industries (IAI) cùng với Kamov phối hợp thiết kế phiên bản Ka-50-2 Erdogan, trong một nỗ lực tranh đua cho một gói thầu 145 (về sau giảm xuống còn 50) máy bay trực thăng cho quân đội Thổ Nhĩ Kỳ. The Ka-50-2 có buồng lái 2 chỗ ngồi trước-sau, sử dụng buồng lái màn hình tinh thể lỏng (glass cockpit) do Israel sản xuất và một pháo 30 ly có thể thu gọn lại trong tháp pháo ở dưới mũi máy bay (thay cho pháo cố định ở Ka-50 nguyên gốc). Nó sử dụng các thiết bị điện tử đã được kiểm chứng qua thực chiến cùng các tên lửa chống tăng dẫn hướng hiện đại để nâng cao hiệu suất chiến đấu. Trực thăng này có khả năng bay thao diễn xuất sắc và khả năng sống sót cao nhờ vào hệ thống cánh quạt quay đồng trục. Ka-50-2 Edrogan cũng được tích hợp bộ thiệt bị điện tử môđun linh hoạt của Israel, có thể được chỉnh sửa để phù hợp nhu cầu tác chiến của Thổ Nhĩ Kỳ và mang tiềm năng phát triển khá lớn.
IAI và Kamov thực hiện các đợt bay thử nghiệm cùng với Core Avionics của IAI. Các đợt bay này thể hiện khả năng hoạt động của buồng lái màn hình tinh thể lỏng hiển thị nhiều chức năng, và một thiết bị điều khiển và hiển thị (Control and Display Unit - CDU) hoạt động dưới sự điều kiển của máy tính được tập trung hóa. Khả năng định hướng bay cũng và hoạt động của hệ thống định vị mục tiêu tải trọng được ổn định, đa nhiệm vụ (Helicopter Multi-Mission Optronic Stabilized Payload - HMOSP) cũng được thử nghiệm trong đợt bay. Các thiết bị khác tham gia đợt thử nghiệm là thiết bị nhìn đêm và thiết bị xác định mục tiêu trong đêm, nhằm kiểm tra khả năng tác chiến ban đêm.
Thổ Nhĩ Kỳ ban đầu dự tính lựa chọn một phiên bản cải tiến của AH-1 SuperCobra thay vì Erdogan cũng như các mẫu trực thăng Eurocopter Tiger, AH-64 Apache, AH-2 Rooivalk, và A129 Mangusta. Tuy nhiên, quyết định cuối cùng vào năm 2007 lại là A129.