Летательный аппарат был создан по поперечной схеме. Концы наступающих лопастей винтокрыла на максимальных скоростях имели околозвуковое обтекание. Опыт войны в Корее показал, что от звуковой волны самолета, летящего на малой высоте с околозвуковой скоростью, не только бьются стекла в окнах домов, но и происходит разрушение ветхих зданий. Избежать этого негативного явления на винтокрыле удалось благодаря «баттерфляю» – такому типу вращения винтов, при котором левый винт вращался по часовой, а правый – против часовой стрелки.
Крыло Ка-22 располагалось под несущими винтами. Для уменьшения потерь на его обдувку на режиме висения сделали отклоняемые на 90° закрылки, занимавшие по длине половину размаха крыла.
На винтокрыле сначала установили двигатели Ивченко, а потом Соловьева. Суммарная мощность двух двигателей достигала 11400 л.с. К несущим винтам мощность подавалась на вертолетных режимах, к тянущим винтам – на самолетных. На вертолетных режимах полета винтокрыл управлялся несущими винтами (общий, циклический и дифференциальный общий шаг), а на самолетных – рулями высоты, элеронами и рулем направления. Кроме того, на винтокрыле была система управления режимом, работы двигателей и гидравлическая автоматическая система управления шагом тянущих винтов, которая обеспечивала в процессе перехода от режима висения к полету с поступательной скоростью «переливание» мощности от несущих винтов к тянущим.
Управление летательным аппаратом, осуществлялось с помощью штурвала, педалей, рычага управления общим, шагом и сектора газа. Надо сказать, что штурвальное управление тангажом и креном, пришедшее с тяжелых самолетов, создавало большие неудобства в эксплуатации, так как левая рука у пилота была занята управлением общим шагом.
Большую помощь КБ Камова в работе над новой машиной оказали специалисты ЦАГИ: И.В. Ананьев, Л.С. Вильдгрубе, Н.Н. Корчемнин, М.К. Сперанский, В.А. Федулов, Б.Я. Жеребцов, Я.М. Серебрийский, А.Ж. Рекстин, Т.А. Француз, И.О. Факторович, Э.В. ТЬкарев. В ЦАГИ была испытана механизированная модель винтокрыла Ка-22, вес которой превышал 200 кг.
Весной 1959 года Ка-22 транспортировали с территории завода на летную станцию. Процесс был непростым, так как винтокрыл нужно было перевезти через железнодорожные пути. Ка-22 перевозили глубокой ночью, чтобы не мешать движению электропоездов (контактную сеть над переездом разобрали).
На подготовку к первому полету винтокрыла потребовалось несколько месяцев. Летчик-испытатель Д.К. Ефремов внимательно изучал технику пилотирования Ка-22 при наземных гонках, не допуская его отрыва от земли. Опытному летчику, испытывавшему до этого вертолет Ка-15, ко многому приходилось привыкать заново. В кабине Ка-15 Ефремов сидел на высоте примерно 0,5 м от земли, а тут – на высоте 7 м. В Ка-15 летчик располагается рядом с центром, тяжести, в винтокрыле – далеко впереди него. В такой ситуации сложно было понять, куда движется летательный аппарат и чем. управлять – штурвалом или педалями. Взлетный вес Ка-15 был 1400 кг, винтокрыла – 35 тонн, диаметр винтов Ка-15 – 10 м, винтокрыла – 22 м. Нагрузка на ометаемую площадь на винтокрыле, по сравнению с Ка-15, выросла в 2,5 раза и достигла 45 кг/мА.
В один из дней наземных испытаний произошел неприятный инцидент: мощность из-за отказа передалась на тянущие винты и винтокрыл, как танк, помчался на заторможенных колесах прямо на стоящих недалеко людей. Ефремов не растерялся, сначала отклонил педали и только потом, когда винтокрыл повернул в сторону, выключил двигатели. Надо отметить, что при наземных гонках многие недостатки Ка-22 были выявлены и устранены.
Для исследования особенностей устойчивости и управляемости винтокрыла специалисты ОКБ Камова Э.А. Петросян и Л.Ф. Батраков создали первый в стране пилотажный тренажер. Стенд-тренажер Т-1 (1958 г.) имел открытую кабину, основу которой составляла ферма вертолета Ка-10. На ферме были установлены рычаги управления с вертолета Ка-15, к которым. подсоединялись потенциометрические датчики. Сигналы с них поступали в электроинтегратор ИПТ-5, на котором были набраны уравнения исследуемого объекта. Позади кабины пилота размещался двухстепенной динамический стенд (имевший следящий привод, заимствованный от системы управления авиационной пушкой), на платформе которого был установлен эпидиаскоп. С его помощью на экран, расположенный перед пилотом, проецировалось изображение летного поля.
Автор этой статьи в конце 1958 – начале 1959 года занимался на тренажере Т-1 исследованием боковой устойчивости соосного вертолета Ка-15. При этих исследованиях изображение силуэта самолета на экране накренялось относительно вертикали на угол, равный углу крена, и смещалось по горизонтали на изменение угла курса. По рекомендации Л.Ф. Батракова была применена прямая индикация, то есть вид с борта на землю.
При первом же знакомстве с тренажером, шеф- пилот фирмы Д.К. Ефремов забраковал прямую систему индикации и потребовал изменить ее на обратную (вид с земли на борт), отметив, что характеристики устойчивости и управляемости вертолета Ка-15 на тренажере похожи на наблюдаемые в полете. Он же предложил заменить силуэт самолета на переплет остекления кабины, что и было сделано. Исследования устойчивости и управляемости, проведенные на тренажере Э.А. Петросяном, В.Ф. Батраковым, B.C. Дорданом. и другими, позволили объяснить ряд сложностей в управлении винтокрылом.
Для управления по крену шаг у одного винта увеличивался, а у другого уменьшался. Нарушалось равенство крутящих моментов, и при вращении типа «баттерфляй» винтокрыл начинал резко разворачиваться в сторону возникшего крена. Для парирования разворота приходилось отклонять педаль на значительно большую величину, чем на обычных летательных аппаратах.
Носовая часть фюзеляжа Ка- 22 с входам в грузовую кабину
Испытательный стенд силовой установки и несущего винта Ка-22
Для управления по курсу использовался дифференциальный циклический шаг (один винт наклонялся вперед а другой назад). При таком управлении машину кренило в сторону, противоположную изменению курса, так как угол атаки одного винта увеличивался, а другого уменьшался. Причем с ростом скорости этот кренящий момент увеличивался. Чтобы устранить такую «паразитную» связь, пришлось создать механизм отключения в полете вертолетного путевого управления. Управлялся этот механизм вручную, в дальнейшем предполагалось управлять им по сигналу скорости. В процессе исследований тренажер постоянно совершенствовался. На нем было выполнено много разных исследований, например, на этом тренажере космонавты отрабатывали посадку на Луну.
По результатам первого полета винтокрыла состоялся методсовет ЛИИ МАП. Специалисты ЦАГИ рекомендовали первый полет делать без тянущих винтов, ЛИИ – без несущих винтов. Н.И. Камов решил по- своему: и с несущими, и с тянущими винтами. К сожалению, методсовет не настоял на установке катапультных сидений (катапультирование было возможно, так как лопасти винтов не проходили над кабиной и килем) и замедлителей ухода тянущего винта на малый шаг (замедлители для исключения неприятностей устанавливались на самолетах Ил-18, Ан-10 и др.). Эти упущения в дальнейшем, не оставляли экипажам, винтокрылов шансов на спасение жизней.
Первый отрыв винтокрыла от земли состоялся 17 июня 1959 года (до первого полета лопасти винтокрыла прошли испытания на вертолете Ми-4). Готовясь к испытаниям, Д.К. Ефремов летал на самолетах Ан-8 и Ил-18, приобретая необходимый опыт пилотирования на режимах полета «по-самолетному».