Programul de cercetare a aeronavelor de cercetare a sistemelor de aterizare NASA (SUA)

1
În timpul dezvoltării și funcționării navetei spațiale, NASA a desfășurat o mare varietate de programe de cercetare de sprijin. Au fost studiate o varietate de aspecte ale proiectării, fabricării și exploatării tehnologiei avansate. Scopul unora dintre aceste programe a fost de a îmbunătăți anumite caracteristici operaționale ale tehnologiei spațiale. Deci, comportamentul șasiului în diferite moduri a fost studiat ca parte a programului LSRA.

La începutul anilor 8, naveta spațială devenise unul dintre principalele mijloace americane de a livra mărfuri pe orbită. În același timp, dezvoltarea proiectului nu s-a oprit, afectând acum principalele caracteristici ale funcționării unor astfel de echipamente. În special, încă de la început, navele s-au confruntat cu anumite restricții privind condițiile de aterizare. Nu au putut ateriza în nori sub 2,4 de picioare (puțin peste 15 km) și cu un vânt lateral mai puternic de 7,7 noduri (XNUMX m/s). Extinderea gamei de condiții meteorologice permise ar putea duce la consecințe pozitive bine-cunoscute.




Laborator zburător CV-990 LSRA, iulie 1992


Restricțiile vântului transversal au fost legate în primul rând de rezistența șasiului. Viteza de aterizare a „Shuttle” a atins 190 de noduri (aproximativ 352 km / h), din cauza căreia alunecarea, compensând vântul lateral, a creat sarcini inutile pe rafturi și roți. Dacă o anumită limită este depășită, astfel de sarcini ar putea duce la distrugerea anvelopelor și la anumite accidente. Cu toate acestea, cerințele mai mici de performanță la aterizare ar fi trebuit să aibă rezultate pozitive. Din această cauză, la începutul anilor nouăzeci a fost lansat un nou proiect de cercetare.

Noul program de cercetare a fost numit după componenta sa principală - Landing Systems Research Aircraft („Chassis Systems Research Aircraft”). În cadrul său, trebuia să pregătească un laborator special de zbor, cu ajutorul căruia ar fi posibilă verificarea caracteristicilor de funcționare a șasiului Shuttle în toate modurile și în diferite condiții. De asemenea, pentru rezolvarea sarcinilor a fost necesară efectuarea unor cercetări teoretice și practice, precum și pregătirea unui număr de mostre de echipamente speciale.


Vedere generală a mașinii cu echipamente speciale


Unul dintre rezultatele studiului teoretic al problemelor de îmbunătățire a caracteristicilor de aterizare a fost modernizarea pistei Centrului Spațial. J.F. Kennedy (buc. Florida). În timpul reconstrucției, banda de beton lungă de 4,6 km a fost restaurată, iar acum o parte semnificativă a acesteia are o nouă configurație. Secțiunile lungi de 1 km lângă ambele capete ale benzii au primit un număr mare de mici șanțuri transversale. Cu ajutorul lor, s-a propus devierea apei, ceea ce a redus restricțiile asociate precipitațiilor.

Deja pe pista reconstruită, a fost planificat testarea laboratorului de zbor LSRA. Datorită diferitelor caracteristici ale designului său, a trebuit să imite complet comportamentul navei spațiale. Utilizarea benzii de lucru implicate în programul spațial a contribuit și la obținerea celor mai realiste rezultate.


Laboratorul de zbor efectuează aterizarea cu standul extins. 21 decembrie 1992


Pentru a economisi bani și a accelera munca, s-a decis reconstruirea aeronavei existente într-un laborator zburător. Transportatorul echipamentului special a fost fostul linie de pasageri Convair 990 / CV-990 Coronado. Mașina disponibilă NASA a fost construită și transferată uneia dintre companiile aeriene în 1962, iar până la jumătatea deceniului următor a fost operată pe linii civile. În 1975, aeronava a fost achiziționată de Agenția Aerospațială și trimisă la Centrul de Cercetare Ames. Ulterior, a devenit baza pentru mai multe laboratoare zburătoare în diverse scopuri, iar la începutul anilor XNUMX s-a decis asamblarea unei mașini LSRA pe golful său.

Scopul proiectului LSRA a fost de a studia comportamentul șasiului Shuttle în diferite moduri și, prin urmare, aeronava CV-990 a primit echipamentul corespunzător. În partea centrală a fuzelajului, între suporturile principale obișnuite, era un compartiment pentru instalarea unui rack care simulează o unitate de navă spațială. Datorită volumului limitat al fuzelajului, un astfel de suport a fost fixat rigid și nu a putut fi îndepărtat în zbor. Cu toate acestea, rack-ul era echipat cu o acționare hidraulică, a cărei sarcină era să miște unitățile pe verticală.


CV-990 în zbor, aprilie 1993


Un nou tip de laborator zburător a primit suportul principal al navetei spațiale. Suportul în sine avea o structură destul de complexă, cu amortizoare și mai multe lonjeroane, dar se distingea prin rezistența necesară. O axă pentru o roată mare cu o anvelopă întărită a fost plasată în partea de jos a raftului. Unitățile obișnuite împrumutate de la Navetă au fost completate de numeroși senzori și alte echipamente care monitorizează funcționarea sistemelor.

Așa cum a fost conceput de autorii proiectului Landing Systems Research Aircraft, laboratorul de zbor CV-990 trebuia să decoleze folosind propriul șasiu și, după ce a finalizat virajele necesare, să vină pentru aterizare. Imediat înainte de aterizare, suportul central, împrumutat de la tehnologia spațială, a fost tras în sus. În momentul atingerii luptelor principale ale aeronavei și comprimării amortizoarelor acestora, sistemul hidraulic a fost nevoit să coboare suportul navetei și să simuleze atingerea trenului de aterizare. Alergarea după aterizare a fost efectuată parțial folosind șasiul de testare. După ce a redus viteza la un nivel prestabilit, sistemul hidraulic a trebuit să ridice din nou suportul de testare.


Tren de aterizare principal obișnuit și echipament de cercetare. aprilie 1993


Împreună cu rack-ul „străin” și comenzile sale, prototipul de avion a primit și alte mijloace. În special, a fost necesară instalarea unui balast, cu ajutorul căruia a fost simulată sarcina pe șasiu, tipică tehnologiei spațiale.

Chiar și în stadiul de dezvoltare a echipamentului de testare, a devenit clar că lucrul cu șasiul de testare ar putea prezenta un anumit pericol. Roțile fierbinți cu presiune internă ridicată, care au suferit solicitări mecanice grave, puteau pur și simplu exploda sub una sau alta influență externă. O astfel de explozie amenința să rănească oamenii pe o rază de 15 m. La o distanță de două ori, testerii riscau leziuni ale auzului. Astfel, era nevoie de echipamente speciale pentru a lucra cu roți periculoase.

Soluția originală la această problemă a fost propusă de angajatul NASA David Carrott. Și-a cumpărat un model de construcție radio controlat rezervor în timpul celui de-al Doilea Război Mondial la scară 1:16 și și-a folosit șasiul pe șenile. În locul unui turn obișnuit, pe corp a fost instalată o cameră video cu facilități de transmitere a semnalului, precum și un burghiu electric controlat radio. Mașina compactă, numită Tire Assault Vehicle („Vehicul de atac al anvelopelor”), a trebuit să se apropie independent de șasiul unui laborator CV-990 mic și să foreze găuri în anvelopă. Datorită acestui fapt, presiunea din roată a fost redusă la un nivel sigur, iar specialiștii s-au putut apropia de șasiu. Dacă roata nu putea rezista încărcăturii și a explodat, atunci oamenii au rămas în siguranță.


Aterizare de probă, 17 mai 1994


Pregătirea tuturor componentelor noului sistem de testare a fost finalizată la începutul anului 1993. În aprilie, laboratorul de zbor CV-990 LSRA a ieșit în aer pentru prima dată pentru a testa performanța aerodinamică. La primul zbor și la testele ulterioare, laboratorul a fost operat de pilotul Charles Gordon. Fullerton. S-a stabilit rapid că suportul neretractabil al navetei, în general, nu afectează aerodinamica și caracteristicile de zbor ale transportatorului. După astfel de verificări, a fost posibilă trecerea la teste cu drepturi depline care corespundeau obiectivelor inițiale ale proiectului.

Testele de aterizare ale noului tren de aterizare au început cu verificarea uzurii anvelopelor. Un număr mare de aterizări au fost efectuate la diferite viteze în intervalul admis. În plus, a fost studiat comportamentul roților pe diferite suprafețe, pentru care laboratorul de zbor Convair 990 LSRA a fost trimis în mod repetat pe diferite aerodromuri utilizate de NASA. Astfel de studii preliminare au făcut posibilă colectarea informațiilor necesare și, într-un anumit fel, ajustarea planului pentru teste ulterioare. În plus, chiar și ei au reușit să influențeze funcționarea în continuare a complexului navetei spațiale.


Vehiculul de asalt al anvelopei funcționează cu anvelopa testată. 27 iulie 1995


Până la începutul anului 1994, experții NASA au început să testeze alte posibilități de tehnologie. Acum aterizările au fost efectuate la diferite forțe ale vântului transversal, inclusiv cele care depășeau limitele permise pentru aterizarea navetei. Viteza mare de aterizare, combinată cu alunecarea la atingere, ar fi trebuit să aibă ca rezultat o abraziune crescută a cauciucului, iar acest fenomen trebuia studiat cu atenție în noile teste.

O serie de zboruri de testare și aterizări, efectuate pe parcursul mai multor luni, au făcut posibilă găsirea modurilor optime în care impactul negativ asupra structurii roții a fost minim. Prin utilizarea lor, s-a putut obține posibilitatea unei aterizări în siguranță cu un vânt lateral de până la 20 de noduri (10,3 m/s) în toată gama de viteze de aterizare. După cum au arătat testele, cauciucul anvelopelor a fost parțial șters și, uneori, până la cablul metalic. Cu toate acestea, în ciuda acestei uzuri, anvelopele și-au păstrat rezistența și au permis finalizarea alergării în siguranță.


Aterizare cu distrugerea anvelopei. 2 august 1995


Studiul comportamentului anvelopelor existente la viteze diferite cu vânturi transversale diferite a fost efectuat la mai multe site-uri NASA. Drept urmare, a fost posibil să se găsească cea mai bună combinație de suprafețe și caracteristici, precum și să se facă recomandări pentru aterizarea pe diverse piste. Principalul rezultat al acestui lucru a fost simplificarea funcționării tehnologiei spațiale. În primul rând, așa-zisul. ferestre de plantare - perioade de timp cu condiții meteorologice acceptabile. În plus, au existat câteva consecințe pozitive în contextul aterizării de urgență a navei spațiale imediat după lansare.

După finalizarea programului principal de cercetare, care avea o legătură directă cu funcționarea practică a tehnologiei, a început următoarea etapă de testare. Acum tehnica a fost testată la limită, ceea ce a dus la consecințe de înțeles. Ca parte a mai multor aterizări de testare, au fost atinse vitezele și sarcinile maxime posibile pe șasiul navei spațiale. În plus, a fost studiat comportamentul la alunecare depășește limitele admisibile. Componentele șasiului nu au făcut întotdeauna față sarcinilor emergente.


Roata cercetată după o aterizare de urgență. 2 august 1995


Deci, pe 2 august 1995, la aterizarea cu viteză mare, anvelopa a fost distrusă. Cauciucul era rupt; cordonul metalic gol nu putea rezista nici la sarcină. După ce și-a pierdut sprijinul, janta a alunecat de-a lungul suprafeței pistei și s-a uzat aproape până la ax. Unele părți ale raftului au fost, de asemenea, deteriorate. Toate aceste procese au fost însoțite de un zgomot monstruos, scântei și o dâră de foc care se întindea în spatele tejghelei. Unele piese nu au mai fost supuse restaurării, dar experții au putut stabili limitele roții.

Aterizarea de probă din 11 august s-a încheiat și ea cu distrugere, dar de data aceasta majoritatea unităților au rămas intacte. Deja la sfârșitul cursei, anvelopa nu a rezistat încărcăturii și a explodat. De la mișcarea ulterioară, cea mai mare parte a cauciucului și a cordonului au fost rupte. După terminarea cursei, pe disc a rămas doar o mizerie de cauciuc și sârmă, deloc ca o anvelopă.


Rezultatul aterizării pe 11 august 1995


Din primăvara anului 1993 până în toamna anului 1995, piloții de testare NASA au efectuat 155 de aterizări de testare ale laboratorului de zbor Convair CV-990 LSRA. În acest timp, au fost efectuate numeroase studii și a fost colectată o mare cantitate de date. Fără a aștepta sfârșitul testelor, experții din industria aerospațială au început să rezuma rezultatele programului. Nu mai târziu de începutul anului 1994, s-au format noi recomandări pentru aterizarea și întreținerea ulterioară a tehnologiei spațiale. Curând toate aceste idei au fost implementate și au adus unul sau altul beneficii practice.

Lucrările în cadrul programului de cercetare a aeronavelor de cercetare a sistemelor de aterizare au continuat câțiva ani. În acest timp, a fost posibil să se colecteze o mulțime de informații necesare și să se determine potențialul sistemelor existente. În practică, a fost confirmată posibilitatea îmbunătățirii unor caracteristici de aterizare fără utilizarea de noi unități, ceea ce a redus cerințele pentru condițiile de aterizare și a simplificat operarea navetelor. Deja la mijlocul anilor XNUMX, toate concluziile principale ale programului LSRA au fost utilizate în elaborarea documentelor de orientare existente.


Aterizare de probă 12 august 1995


Singurul laborator zburător bazat pe o linie de pasageri, folosit în cadrul proiectului LSRA, a revenit curând pentru restructurare. Aeronava CV-990 a păstrat o parte semnificativă din resursa alocată și, prin urmare, ar putea fi folosită într-un rol sau altul. Bancul de cercetare pentru montarea roților a fost îndepărtat de pe acesta și s-a refăcut pielea. Mai târziu, această mașină a fost din nou folosită în cursul diferitelor studii.

Complexul navetei spațiale a fost în funcțiune de la începutul anilor XNUMX, dar în primii câțiva ani, echipajele și organizatorii misiunilor au trebuit să respecte niște reguli destul de stricte legate de aterizare. Programul de cercetare Landing Systems Research Aircraft a făcut posibilă clarificarea capacităților reale ale tehnologiei și extinderea intervalelor de performanță permise. Curând aceste studii au condus la rezultate reale și au avut un impact pozitiv asupra funcționării ulterioare a echipamentului.


Conform site-urilor:
https://nasa.gov/
https://dfrc.nasa.gov/
https://flightglobal.com/
1 comentariu
informații
Dragă cititor, pentru a lăsa comentarii la o publicație, trebuie login.
  1. +5
    14 noiembrie 2017 15:56
    Interesant articol. Multumesc Kirill. Un plus. De obicei, astfel de lucrări nu sunt acoperite pe scară largă, deși fără ele multe ar fi imposibile.