Советские конструкторы, учтя опыт постройки отечественных и зарубежных стратостатов, при разработке стратостата-парашюта провели беспрецедентный объем предварительных исследовательских работ. Для выяснения нагрузок, действующих на оболочку аэростата, построили модель в масштабе 1:30, на которой провели гидростатические испытания. Кроме того, произвели продувки в аэродинамической трубе деревянных моделей, соответствующих степеням выполнения оболочки 100, 75, 38 и 2,2%. Формы оболочки аэростата-парашюта изучались также на модели, изготовленной из бодрюша. Для более полной проверки конструкции стратостата-парашюта построили его летающую модель АП-1, полный объем ее оболочки составлял 1850 м3, а газовый объем (полный объем минус объем шахты и раструбов) - 1685 м3.
Наземные испытания этого аэростата предназначались для определения форм оболочек в зависимости от степени ее выполнения, изучения характера складок нижней части оболочки и для выяснения возможности трения этих складок. Возникло опасение, что складки в случае быстрого снижения могут расправиться с опасным ударом. Оказалось, что даже в наиболее неблагоприятном случае складки материи были невелики и расправлялись они плавно. Испытания также показали, что при взлете нижняя часть оболочки относительно верхней должна перемещаться без трения, причем в складках материи не должны были возникать опасные напряжения.
5 августа 1935 г. в Москве состоялся первый полет АП-1 с воздухоплавателями Лысовым и Модестовым. Поднявшись на высоту 5000 м, они открыли на 6 секунд клапан и аэростат начал снижаться со скоростью 5 м/с. Но сразу же началось образование парашюта, и скорость упала до 3,5 м/с. Между 4000 и 3000 м клапан был открыт еще на 1,5 секунды. После некоторого нарастания скорость снова уменьшилась до 3 м/с, и баллон принимал все более близкую к парашюту форму. При парашютировании вся система была устойчивой, не замечалось колебаний, раскачиваний или перекоса шахты. Согласно заданию с высоты 1800 м снижение тормозилось сбрасыванием балласта. Полет показал, что аэростат хорошо парашютирует, но выявил ряд недостатков конструкции, главным образом неточную работу специального клапана шахты.
6 октября 1935 г. аэростат поднялся вновь с тем же экипажем, имея на борту 470 кг балласта. Баллон выполнился на высоте 3000 м. Дальнейший подъем происходил за счет балласта, на высоте 5000 м его осталось 210 кг. Здесь на 20 секунд открыли клапан выпуска газа. Спуск происходил очень медленно. При скорости снижения 1,5-2 м/с снизу материя провисала, образуя складки. На высоте 3600 м маневровый газовый клапан был вновь открыт на 15 секунд, после чего скорость снижения на короткое время возросла до 7 м/с. От 3500 до 2000 м снижение шло со скоростью 5-4 м/с, а с 2000 м до земли приборы показывали скорость 4-3,5 м/с. Балласт при спуске не расходовался совершенно.
На втором аэростате АП-2 с опознавательными знаками "СССР ВР-24" в августе 1937 г. и сентябре 1938 г. совершили два испытательных полета. Первый - на высоту 4600 м, второй - 3100 м. Оба полета провели инженер М.И. Волков и воздухоплаватель А.А. Фомин. На предельной высоте подъема экипаж давал аэростату при помощи клапана большую перегрузку, но снижение происходило нормально, балласт совершенно не расходовался, а оболочка принимала хорошо парашютирующие формы.
Благодаря успешным испытаниям моделей стратостата-парашюта системы Т.М. Кулинченко стала возможной постройка настоящего стратостата - СССР ВР-60 "Комсомол" (СП-2). Несколько студентов дипломного курса Дирижаблестроительного института (в их числе был М.И. Волков - будущий член экипажа) взяли стратостат-парашют темой своих дипломных работ.
Полет стратостата СССР ВР-60 "Комсомол"
Объем оболочки стратостата составлял 19790 м3. Горизонтальный диаметр баллона - 33,57 м. Высота стратостата, считая от амортизатора гондолы до вершины выполненного баллона, достигала 55 м. Гондола - герметичная, объемом 4,85 м3 диаметром 2,1 м.
Подготовка стратостата к полету началась летом 1939 г. по предложению Академии наук СССР. Полетное задание предусматривало испытание новой техники и проведение наблюдений над космическими лучами по специальной программе, оптические наблюдения и взятие проб воздуха. После приведения материальной части стратостата в готовность к полету гондолу установили на стартовой площадке в специально устроенной палатке. Окончательно смонтированная оболочка, укрытая брезентом, оставалась на стартовом кругу. Для наполнения оболочки газом на стартовой площадке был установлен газгольдер и смонтирована вся газовая проводка.
Полет проводился в Долгопрудном, стартовая команда состояла из студентов Дирижаблестроительного института и насчитывала 208 человек. 12 октября в час ночи началось наполнение оболочки. К утру оболочку, заполненную 2600 м3 водорода, подняли на поясных на высоту 15 м, подвели под нее гондолу и начали присоединение строп к подвесному кольцу. В 7.20 началось взвешивание. Оно затянулось на 40 мин, так как в баллон было влито излишнее количество газа, который пришлось долго выпускать через клапан. Сплавная сила оказалась слишком большой, чтобы уменьшить ее до нужной величины и не задерживать вылет, в гондолу положили семь 20-килограммовых мешков песка.
12 октября 1939 г. в 8.07 под звуки авиационного марша стратостат "СССР ВР-60" плавно оторвался от земли, а уже через три минуты М.И. Волков, выполнявший обязанности радиста, установил связь с землей.
После того как был пройден тонкий слой облаков на высоте двух километров, командир корабля А.А. Фомин выпустил из баллона немного газа, и стратостат уравновесился на высоте 2200 м. Здесь командир решил выбросить мешки с песком, погруженные в гондолу как дополнительный балласт, который стеснял аэронавтов. При закрытых люках они были бесполезны в качестве маневрового балласта, а при спуске создавали определенные неудобства.
В 8.37, когда выбросили пять мешков балласта, третий член экипажа А.Ф. Крикун открыл бортжурнал и сделал первую запись о ходе полета. Одновременно Волков передал радиограмму:
...Говорит "Комсомол". Высота 3200 метров. Матчасть в порядке. Уравновесились для просушивания оболочки, выполняем работы по наблюдению за космическими лучами.
В 8.52 на высоте 3600 м, выбросив еще один мешок песка, Волков и Крикун закрыли люки. В это время температура в верхней части гондолы была +5°, в нижней части +1°, а температура наружного воздуха -7°С. Стратостат поднимался со скоростью 2-3 м/с. На высоте 4500 м по характерному шуму они обнаружили утечку воздуха из гондолы. Давление стало падать, и даже полная подача кислорода не могла его скомпенсировать. После того как выключили все создающие шум приборы, выяснилось, что воздух пропускает неплотно закрытый люк. Волков подтянул замок люка, и утечка прекратилась. Вновь включив подачу кислорода, Фомин повысил давление в гондоле до 490 мм рт. ст., что соответствовало высоте 3500 м.
В 9.15 Крикун на короткое время прервал наблюдение над космическими лучами и устранил небольшую неисправность штурвала, его вращением под гондолой передвигалась свинцовая плита установки для исследования космических лучей.
При подходе стратостата к высоте 10000 м в гондоле заметно увеличилась влажность, и стекла иллюминаторов покрылись изнутри тонким слоем льда. Чтобы вести наблюдения за наружным термометром и материальной частью, лед приходилось соскабливать. Воздух в гондоле все более увлажнялся, по стенкам стекали капли воды, измерение влажности показывало 100%. В 9.42 в первый раз был пущен мотор регенерационной установки.
В 9.50 на высоте 15 800 м Волков - первым в стратосфере - приступил к оптическим наблюдениям и съемкам неба в зените через шахту в оболочке стратостата.
В 10.00, заканчивая взлет, стратостат достигал 16000 м и его сплавная сила приближалась к нулю, Фомин повернул рычаг балластосбрасывателя и опорожнил от металлической сечки один из мешков, висящих на балластном кольце под гондолой. Это было необходимо, чтобы остановить стратостат в зоне равновесия: после того как величина сплавной силы сравняется с весом системы, всякий аэростат по инерции еще продолжает двигаться и проскакивает зону равновесия. При этом проскоке баллон теряет газ. Перегрузка, возникшая из-за проскока зоны равновесия, может привести аэростат к спуску на землю, если не прекратить снижение отдачей балласта, если газ в баллоне не разогреется лучами солнца или если аэростат не попадет в более холодный слой воздуха.
Стратостат был уравновешен на высоте 16000 м, взлет закончился и начался, как говорят воздухоплаватели, собственно полет. В 10.10 Волков передал по радиотелефону:
Говорит "Комсомол". Высота 16000 метров, первая зона равновесия. Температура внизу гондолы +3,5°, вверху +9°. Температура снаружи -48° на солнечной стороне. Все в порядке. Начал оптические наблюдения. Привет.
Стратостат дрейфовал, периодически совершая подъемы и спуски в диапазоне 100-200 м. Его вертикальная скорость колебалась в пределах ±1 м/с. В гондоле велась интенсивная научная работа. Через каждые 10 минут Крикун проводил отсчеты интенсивности космической радиации. Была передана очередная радиограмма:
Высота 16000 метров. Жизненная аппаратура в порядке. Регенерацию запустили. Работает. Небо темно-синее в зените и под углом примерно 60°. Внизу сплошная облачность. Привет.