Шарик пинг-понга как индикатор невесомости
Для создания внутри самолёта невесомости у нас в Летно-Исследовательском институте впервые в мире был использован большой пассажирский самолёт ТУ-104А № 42396 с обширным внутренним пространством. У него была краткая, но очень интересная предыстория. Её изучил историк авиации А. А. Симонов. Самолёт был сделан на Харьковском авиазаводе и в 1959 г. передан в Правительственный авиаотряд («Внуково»). В том же году этот самолёт оказался в США на военной авиабазе «Эндрюс», рядом с г. Вашингтон. Тогда лидер нашей страны (Генеральный Секретарь ЦК КПСС) Н. С. Хрущёв посетил США, а на ТУ-104 № 42396 прилетели сопровождавшие Хрущёва члены советской делегации. После возвращения самолёт был передан Лётно-Исследовательскому Институту 19.08.1960 г.
Самолёт ТУ-104А № 42396 на военной базе «Эндрюс» в США, в 1959 г.
Чтобы в самолёте возникала невесомость, он должен летать по параболической траектории: разгоняться, взмывать вверх (кабрировать), делать «горку» по параболической траектории, переходить в пикирование и, чтобы не врезаться в землю, вовремя выходить в горизонтальный полёт. Но надо было так рассчитать скорость, высоту полёта, углы кабрирования и пикирования, с учётом плотности атмосферы на разных высотах, вес самолёта и площадь крыльев, чтобы кратковременная невесомость во время параболической «горки» длилась как можно дольше. Уникальные расчёты для большого пассажирского самолёта сделал талантливый авиационный инженер и математик Евгений Терентьевич Берёзкин (оформлено свидетельство об изобретении). Благоприятным было то, что прообразом ТУ-104 был бомбардировщик ТУ-16 с очень прочными крыльями. Они выдерживали большие нагрузки (перегрузки) на опасных этапах пилотирования. Невесомость, по расчётам Берёзкина, должна быть 28–30 секунд; в каждом полёте её можно повторить много раз. Будущие космонавты должны были знакомиться с невесомостью в таких полётах в ЛИИ.
Системы подачи топлива и масла были доработаны, оснащены насосами. Выбросили из самолёта все пассажирские кресла и буфетный отсек. В центре салона сделали мягкий пол из многослойной пористой резины. В других местах салона привинтили к полу несколько жёстких технических кресел и столов. Ведущим инженером в полётах стал Е. Т. Берёзкин, ответственным за здоровье всех, кто был в самолёте — Л. А. Китаев-Смык. С. Н. Анохин (с экипажем) начал серию испытательных полётов. Берёзкин, я и ещё несколько инженеров сидели с парашютами в жёстких креслах, стараясь не улетать к потолку, когда исчезала сила тяжести. В некоторых режимах невесомости мы летали и кувыркались над мягким полом. Невесомость сменялась перегрузкой, и мы падали на него.
Как создавался «режим» невесомость в самолете цена в нашем самолёте? Самолёт разгонялся на высоте 6000 м до приборной скорости примерно 680 км в час, подняв нос, взмывал вверх (кабрировал), потом летел по параболической траектории, с её вершиной на высоте 9000 м, строго выдерживая скорость 340 км в час, затем пикировал; и на 6000 м переходил в горизонтальный полёт со скоростью 600 км в час. Невесомость, продолжавшаяся каждый раз по 28–30 секунд, возникала в салоне самолёта при полётах по параболе. Как правило, их было 12 в каждом полёте. До и после режима невесомости возникала перегрузка — 1,5–1,8 G, то есть всё в самолёте становилось в 1,5–1,8 раза тяжелее.
График полёта самолёта ТУ-104А № 42396 с созданием невесомости и перегрузок
Решалась проблема, как пилотам следить за тем — есть или нет невесомость. С. Н. Анохин наблюдал по пилотажным приборам за точным выполнением полётного задания (в соответствии с аэродинамическими расчётами Е. Т. Берёзкина). Сергей Николаевич был одним из немногих лётчиков, кто пилотировал так, что все режимы невесомости делались без погрешностей и длились ровно по тридцать секунд. «Я её чувствую телом, внутренностями», — сказал он мне. Какие могли быть «погрешности»? При идеально выполненной невесомости люди полминуты весели в воздухе: спокойно либо размахивая руками и ногами. При «погрешностях» — их медленно «приземляло» на пол, либо «возносило» к потолку салона самолёта. Тогда они могли оттолкнуться и как шарик пинг-понга лететь в другую сторону. Как ни странно, наилучшим индикатором идеально выполненной невесомости стал именно шарик пинг-понга.
Берёзкин подвесил его на нитке в кабине пилотов — перед ними. При невесомости шарик, не натягивая нитки, парил в воздухе в то время, когда самолёт летел точно по расчётной параболической траектории. Через несколько лет был сконструирован и создан автопилот для пилотирования ТУ-104 с созданием в нём невесомости. Однако это был несовершенный автопилот — он «управлял» самолётом так, что режимы невесомости не длились дольше 25-ти секунд. Мы предпочитали не пользоваться им.