Еще в 1954 г. инженер одной из авиачастей А.П.Борщевский предложил создавать внутри лонжерона избыточное давление воздуха или газа. При появлении усталостных трещин специальный прибор (сильфон) сигнализировал бы о падении давления. Однако по технологическим причинам обеспечить надежную герметизацию полости не удавалось. Идею забыли и реализовали на Ми-4 лишь после того, как ее воплотили американцы на 3-58.
Установка балансиров, предложенных Милем после первых испытаний, все-таки не исключила возможности появления флаттера. В январе 1953 г. на одном из Ми-4 произошло летное происшествие, объяснение причины которого потребовало нескольких лет. При расследовании обнаружились следы ударов лопастей о кабину экипажа, что при их нормальном маховом движении невозможно.
В течение 1954 г. многие летчики наблюдали в полете необычное явление, получившее название «эффекта Калибер-ного» (по фамилии летчика, первым за-метив'шего его): на режиме моторного снижения лопасти иногда начинали вымахивать из описываемого конуса. После смещения их поперечной центровки вперед явление прекратилось. Но спустя два года при испытаниях на отсутствие «эффекта Калиберного» оно вновь проявилось, да с такой силой, что экипаж с трудом произвел посадку. Исследование показало, что во время оттепели фанерная обшивка лопастей набухла от влаги и утяжелилась, вызвав смещение центра тяжести к задней кромке. Характер маховых движений и нагрузки на ручку управления на режиме «эффекта Калиберного» оказались аналогичными полученным на земле при искусственном провоцировании флаттера. Таким образом, «эффект Калиберного» - ни что иное, как начало флаттера в полете, а необъяснимое ранее явление, приведшее к удару по кабине, -флаттер. Как позднее выяснилось, основной причиной его была недостаточная жесткость автомата перекоса.
В ходе эксплуатации Ми-4 пришлось неоднократно сталкиваться с явлением земного резонанса", впервые проявившемся еще при испытании на привязи. Несколько случаев произошло на рулеж-ках и в момент касания земли. В результате теоретических и экспериментальных исследований удалось описать явление и выработать рекомендации по борьбе с ним. Основными средствами противодействия стали: установка демпферов на вертикальных шарнирах лопастей; введение демпфирующих элементов в конструкцию амортизаторов шасси и подбор характеристик амортизаторов и пневматиков.
Не менее важной стала проблема обеспечения прочности рулевого винта, у которого в начальный период эксплуатации отрывались лопасти, что стало причиной нескольких тяжелых аварий. Разрушение происходило по резьбе наконечника лопасти и носило усталостный характер.ОКБ Миля совместно с ЦАГИ и ЛИИ провело комплекс исследований этой проблемы, в том числе и цикл летных испытаний под руководством Р.А.Михеева. Одновременно в ОКБ Н.Н.Петрова и Г.М.Заславского началась разработка новых рулевых винтов. В 1953 г. ОКБ Петрова выпустило усиленный винт В-1-Х1У2, а в 1956 г. ОКБ Миля (ведущий М.А.Лейканд) совместно с ОКБ Заславского (ведущий Г.И.Целихов) создало винт В-531-Х2.
Испытания Ми-4 с винтом В-531-Х2 на режиме висения и при разворотах выявили резкие всплески переменных напряжений в плоскости вращения, которые не согласовывались с расчетными данными. Была высказана мысль о появлении на этих режимах срывного флаттера. Но испытания в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-101 не подтвердили эту версию. Истинная причина - резонанс колебаний лопасти - была теоретически обоснована А.Ф.Селиховым. Цикл экспериментальных проверок при быстрых разворотах вертолета выполнил Винницкий. Отрыв лопасти произошел при угловой скорости разворота 1 рад/с (в три раза больше максимально допустимой по инструкции). При этом изгибающие моменты в 2,5 раза превысили встречавшиеся на испытаниях ранее. Все это позволило в 1960 г. создать новый рулевой винт В-531-ХЗ, применявшийся на Ми-4 до конца эксплуатации.
Эксперименты с целью совершенствования Ми-4 проводились в ходе почти всей его эксплуатации. Один из наиболее примечательных - отстрел в воздухе лопастей воздушного винта для обеспечения безопасного аварийного покидания вертолета. Такой «трюк» выполнил в ноябре 1957 г. летчик-испытатель Гарнаев.
Модификации вертолета создавались на базе Ми-4, затем - Ми-4А. Так как машины ранних серий в условиях ремзаводов дорабатывались до соответствия Ми-4А, то определить, какая из них построена на основе ранней «четверки», а какая на основе модели «А», можно лишь по заводскому номеру и формуляру.
Транспортно-десантный вариант -самый массовый из серийных (см. тех-описание на вкладке). Предназначался для перевозки грузов (внутри кабины и на внешней подвеске) и пассажиров. Мог легко переоборудоваться в спасательный и санитарный.
Поисково-спасательные варианты.
В 1956 г. партия серийных вертолетов прошла соответствующую доработку. Позже в Казани часть машин сразу строилась в таком варианте под обозначением Ми-4СП.
Ми-4СП снабжался стрелой с лебедкой грузоподъемностью до 150 кг, веревочной лестницей, радиостанциями: поисковой АРК-У2, аварийной АВРА-45 и дополнительной РСБ-5. На борт брались надувные плоты и лодки ЛАС-5М для сброса терпящим бедствие на море. В грузовой кабине мог устанавливаться дополнительный 500-литровый бензобак. В состав экипажа входил медработник, рабочее место которого располагалось по правому борту между 1 и 2 шпангоутами.
В 1958 г. приступили к созданию поисково-спасательного вертолета, оснащенного радиотехническими средствами обнаружения. Главной особенностью машины (Ми-4ПС) стало наличие РЛС «Ру-бин-В», ранее апробированной на противолодочном Ми-4М (см. ниже). Кроме того, в кабине установили два дополнительных топливных бака, по бортам смонтировали бомбодержатели для световых маяков и авиабомб-красителей водной поверхности. Вертолет оснастили надувными баллонетами, позволявшими садиться на воду. Испытания Ми-4ПС проводились на Химкинском водохранилище в Москве осенью 1959 г. и весной 1960 г. В целом они прошли успешно, отмечалось, что режимы взлета-посадки не представляют трудностей, возможно свободное руление по воде со скоростью 15-20 км/ч. Основным недостатком машины стала значительно возросшая масса пустого снаряженного вертолета. В ОКБ проделали большую работу по повышению весового совершенства Ми-4ПС, после чего он выпускался серийно.
В санитарном варианте в грузовой кабине размещались 8 съемных носилок для лежачих больных, место медработника со столиком и медоборудованием. Некоторые Ми-4 переоборудовались в «летающие операционные». В этом случае в грузовой кабине устанавливали операционный стол, хирургическое оборудование, средства освещения. Известны случаи использования «четверки» как «летающей поликлиники». Так, в 1963 г. в Тандымском районе Узбекистана (позже -в иных районах) в течение месяца успешно работала бригада врачей, состоявшая из терапевта, фтизиатра, рентгенолога, окулиста, эпидемиолога и акушера-гинеколога. Необходимое медоборудование располагалось на борту.
Вертолет огневой поддержки.
Первые эксперименты по усилению вооружения Ми-4 проводились, причем с положительной оценкой, в 1960 г. На машине монтировались две поперечные балки, на каждую из которых крепилось по три держателя для блоков НУРС либо авиабомб, а в подфюзеляжной кабине устанавливался коллиматорный прицел. В 1961 г. вертолет показали группе генералов стран Варшавского договора. В мае 1965 г. два вооруженных Ми-4 и четыре Ми-1 вновь демонстрировались руководству дружественных армий. «Четверки», оснащенные уже восемью блоками НУРС УБ-16 и ПТУРСами «Фаланга», сумели поразить все цели.
Когда началось создание транспорт-но-боевого вертолета Ми-24, для ускорения работ комплекс вооружения К-4В решили опробовать на Ми-4А. В 1966 г. этот комплекс установили на вертолет, получивший обозначение Ми-4АВ. «Четверка» превратилась в достаточно грозную боевую машину. Ее вооружение состояло из четырех ПТУРС 9М17М «Фаланга», шести блоков УБ-16-57УМВ с шестнадцатью НУРС С-5 в каждом или шести 100-кг бомб. Вместо последних могли подвешиваться четыре 250-кг бомбы или два зажигательных бака ЗБ-500. В подфюзеляжной гондоле по-прежнему стоял пулемет А-12,7 с боезапасом в 200 патронов. Все вооружение, кроме пулемета, располагалось на фермах по бортам фюзеляжа. На каждой устанавливалось по три балочных держателя БДЗ-57КРВ с блоками НУРС или бомбами. Сверху монтировалось по две направляющие 2П32/К-4В для ПТУРСов. В критической ситуации фермы можно было сбросить, для чего верхние крепления подкосов снабдили взрывными болтами. Однако в частях эти болты часто заменяли на обычные, и фермы не сбрасывались.