Durante lo sviluppo e il funzionamento del veicolo spaziale riutilizzabile dello Space Shuttle, la NASA ha svolto una grande varietà di programmi di ricerca ausiliari. Sono stati studiati vari aspetti della progettazione, produzione e funzionamento della tecnologia avanzata. Lo scopo di alcuni di questi programmi era migliorare alcune caratteristiche operative della tecnologia spaziale. Quindi, il comportamento del telaio in diverse modalità è stato studiato nell'ambito del programma LSRA.
All'inizio degli anni novanta, le navi dello Space Shuttle erano diventate uno dei principali mezzi americani per trasportare merci in orbita. Allo stesso tempo, lo sviluppo del progetto non si è fermato, toccando ora le caratteristiche principali del funzionamento di tali apparecchiature. In particolare, fin dall'inizio, le navi hanno dovuto affrontare alcune restrizioni sulle condizioni di sbarco. Non potevano essere piantati con nuvole al di sotto degli 8.000 piedi (poco più di 2,4 km) e con un vento al traverso maggiore di 15 nodi (7,7 m/s). L'ampliamento della gamma delle condizioni meteorologiche consentite potrebbe portare a conseguenze positive note.
Laboratorio volante CV-990 LSRA, luglio 1992
Le restrizioni al vento al traverso erano principalmente legate alla resistenza del telaio. La velocità di atterraggio dello Shuttle ha raggiunto i 190 nodi (circa 352 km / h), per cui lo slittamento, compensando il vento laterale, ha creato carichi inutili sui montanti e sulle ruote. Se un certo limite è stato superato, tali carichi potrebbero portare alla distruzione dei pneumatici e ad alcuni incidenti. Tuttavia, la riduzione dei requisiti di prestazione di atterraggio avrebbe dovuto avere risultati positivi. Per questo, all'inizio degli anni novanta, è stato avviato un nuovo progetto di ricerca.
Il nuovo programma di ricerca prende il nome dal suo componente principale - Landing Systems Research Aircraft. All'interno del suo quadro, doveva preparare uno speciale laboratorio di volo, con l'aiuto del quale sarebbe stato possibile verificare le peculiarità del funzionamento del carrello di atterraggio dello Shuttle in tutte le modalità e in varie condizioni. Inoltre, per risolvere i compiti assegnati, è stato necessario svolgere alcune ricerche teoriche e pratiche, nonché preparare una serie di campioni di attrezzature speciali.
Vista generale della macchina con attrezzatura speciale
Uno dei risultati dello studio teorico delle questioni relative al miglioramento delle caratteristiche di atterraggio è stata la modernizzazione della pista del Centro Spaziale. JF Kennedy, Florida. Durante la ricostruzione, è stata ripristinata la striscia di cemento con una lunghezza di 4, 6 km, e ora una parte significativa di essa è stata caratterizzata da una nuova configurazione. Le sezioni di 1 km vicino a entrambe le estremità della striscia hanno ricevuto un gran numero di piccoli solchi laterali. Con il loro aiuto, è stato proposto di deviare l'acqua, riducendo le restrizioni associate alle precipitazioni.
Già sulla pista ricostruita, è stato pianificato di condurre test del laboratorio di volo LSRA. A causa delle varie caratteristiche del suo design, doveva simulare completamente il comportamento di un veicolo spaziale. Anche l'uso della striscia di lavoro utilizzata nel programma spaziale ha contribuito all'ottenimento dei risultati più realistici.
Il laboratorio di volo sta atterrando con lo strut esteso. 21 dicembre 1992
Per risparmiare e velocizzare il lavoro nel laboratorio di volo si è deciso di ricostruire il velivolo esistente. L'ex nave passeggeri Convair 990 / CV-990 Coronado divenne il vettore dell'attrezzatura speciale. L'aereo a disposizione della NASA è stato costruito e trasferito ad una delle compagnie aeree nel 1962, ed è stato operato su linee civili fino alla metà del decennio successivo. Nel 1975 il velivolo fu acquistato dall'Agenzia Aerospaziale e inviato al centro di ricerca Ames. Successivamente divenne la base per diversi laboratori di volo per vari scopi, e nei primi anni novanta si decise di assemblare sulla sua base una macchina LSRA.
L'obiettivo del progetto LSRA era studiare il comportamento del carrello di atterraggio dello Shuttle in diverse modalità, e quindi l'aereo CV-990 ha ricevuto l'attrezzatura appropriata. Nella parte centrale della fusoliera, tra i supporti principali standard, era situato un vano per l'installazione di un rack che simula un assemblaggio di veicoli spaziali. A causa del volume limitato della fusoliera, tale puntone era fissato rigidamente e non poteva essere rimosso in volo. Tuttavia, lo scaffale era dotato di un azionamento idraulico, il cui compito era quello di spostare le unità verticalmente.
CV-990 in volo, aprile 1993
Il laboratorio volante del nuovo tipo ha ricevuto il montante principale dello Space Shuttle. Il supporto stesso aveva una struttura piuttosto complessa con ammortizzatori e diversi montanti, ma si distingueva per la forza necessaria. Nella parte inferiore della cremagliera c'era un asse per una grande ruota con un pneumatico rinforzato. Le unità standard prese in prestito dallo Shuttle sono state integrate con numerosi sensori e altre apparecchiature che monitorano il funzionamento dei sistemi.
Come concepito dagli autori del progetto Landing Systems Research Aircraft, il laboratorio di volo CV-990 doveva decollare utilizzando il proprio carrello di atterraggio e, dopo aver completato le virate necessarie, atterrare. Immediatamente prima dell'atterraggio, il supporto centrale, preso in prestito dalla tecnologia spaziale, è stato sollevato. Al momento di toccare i montanti principali dell'aereo e comprimere i loro ammortizzatori, l'idraulica ha dovuto abbassare il supporto della navetta e simulare il contatto con il carrello di atterraggio. La corsa post-atterraggio è stata parzialmente eseguita utilizzando il telaio di prova. Dopo aver ridotto la velocità a un livello predeterminato, l'impianto idraulico ha dovuto sollevare nuovamente il supporto di prova.
Stabilito il carrello di atterraggio principale e l'attrezzatura di ricerca. aprile 1993
Insieme al montante "alieno" e ai suoi controlli, l'aereo sperimentale ha ricevuto altri mezzi. In particolare, è stato necessario installare una zavorra, con l'aiuto della quale è stato simulato il carico sul telaio, inerente alla tecnologia spaziale.
Anche durante la fase di sviluppo dell'attrezzatura di prova, è apparso chiaro che lavorare con il telaio di prova poteva essere pericoloso. Le ruote calde con un'elevata pressione interna, che hanno subito gravi sollecitazioni meccaniche, potrebbero semplicemente esplodere con l'uno o l'altro impatto esterno. Una tale esplosione ha minacciato di ferire le persone entro un raggio di 15 m. A una distanza doppia, i tester hanno rischiato di danneggiare l'udito. Pertanto, era necessaria un'attrezzatura speciale per lavorare con ruote pericolose.
Una soluzione originale a questo problema è stata proposta dal dipendente della NASA David Carrott. Ha acquistato un modello RC in scala 1:16 di un carro armato della seconda guerra mondiale e ha utilizzato il suo telaio cingolato. Al posto di una torre standard, sullo scafo sono state installate una videocamera con mezzi di trasmissione del segnale e un trapano elettrico radiocomandato. La macchina compatta, chiamata Tire Assault Vehicle, doveva avvicinarsi in modo indipendente al telaio del laboratorio CV-990 accartocciato e praticare dei fori nel pneumatico. Grazie a ciò, la pressione nella ruota è stata ridotta a un livello di sicurezza e gli specialisti hanno potuto avvicinarsi al telaio. Se la ruota non ha potuto sopportare il carico ed è esplosa, le persone sono rimaste al sicuro.
Atterraggio di prova, 17 maggio 1994
La preparazione di tutti i componenti del nuovo sistema di prova è stata completata all'inizio del 1993. Ad aprile, il laboratorio volante CV-990 LSRA ha preso il volo per la prima volta per testare le prestazioni aerodinamiche. Durante il primo volo e ulteriori test, il laboratorio è stato gestito dal pilota Charles Gordon. Fullerton. È stato rapidamente stabilito che il supporto fisso della navetta, in generale, non compromette l'aerodinamica e le caratteristiche di volo del vettore. Dopo tali verifiche è stato possibile procedere a veri e propri test che corrispondevano agli obiettivi originari del progetto.
I test di atterraggio del nuovo telaio sono iniziati con un controllo dell'usura degli pneumatici. Un gran numero di atterraggi è stato eseguito a varie velocità entro l'intervallo accettabile. Inoltre, è stato studiato il comportamento delle ruote su varie superfici, per le quali il laboratorio di volo Convair 990 LSRA è stato più volte inviato a diversi aeroporti utilizzati dalla NASA. Tali studi preliminari hanno permesso di raccogliere le informazioni necessarie e in qualche modo adeguare il piano per ulteriori prove. Inoltre, anche loro sono stati in grado di influenzare l'ulteriore funzionamento del complesso dello Space Shuttle.
Il prodotto Tire Assault Vehicle funziona con il pneumatico in prova. 27 luglio 1995
All'inizio del 1994, gli specialisti della NASA hanno iniziato a testare altre capacità tecnologiche. Ora gli atterraggi sono stati effettuati con diverse intensità del vento laterale, comprese quelle eccedenti quella ammissibile per l'atterraggio dello Shuttle. L'elevata velocità di atterraggio, combinata con lo scivolamento al tatto, avrebbe dovuto comportare una maggiore abrasione della gomma e si prevedevano nuovi test per studiare attentamente questo fenomeno.
Una serie di voli e atterraggi di prova, effettuati nell'arco di diversi mesi, ha permesso di trovare le modalità ottimali in cui l'impatto negativo sul design della ruota fosse minimo. Con il loro utilizzo è stato possibile ottenere la possibilità di un atterraggio sicuro con vento al traverso fino a 20 nodi (10, 3 m / s) nell'intera gamma di velocità di atterraggio. I test hanno dimostrato che la gomma dei pneumatici è stata parzialmente abrasa, a volte fino al cordone metallico. Nonostante questa usura, tuttavia, le gomme hanno mantenuto la loro forza e hanno permesso un completamento sicuro della corsa.
Atterraggio con distruzione di pneumatici. 2 agosto 1995
Lo studio del comportamento di pneumatici esistenti a diverse velocità con diversi venti trasversali è stato effettuato presso diversi siti della NASA. Grazie a ciò, è stato possibile trovare la migliore combinazione di superfici e caratteristiche, nonché formulare raccomandazioni per l'atterraggio su varie piste. Il risultato principale di questo è stato quello di semplificare il funzionamento della tecnologia spaziale. Innanzitutto il cosiddetto. finestre di atterraggio - intervalli di tempo con condizioni meteorologiche accettabili. Inoltre, ci sono state alcune conseguenze positive nel contesto dell'atterraggio di emergenza del veicolo spaziale subito dopo il lancio.
Dopo il completamento del principale programma di ricerca, che aveva un collegamento diretto con il funzionamento pratico delle apparecchiature, è iniziata la fase successiva dei test. Ora la tecnica è stata testata al limite delle possibilità, il che ha portato a comprensibili conseguenze. Nell'ambito di diversi atterraggi di prova, sono state raggiunte le velocità e i carichi massimi possibili sul telaio del veicolo spaziale. Inoltre, è stato studiato il comportamento di scivolamento oltre i limiti consentiti. I componenti del telaio non sono sempre stati in grado di far fronte ai carichi risultanti.
La ruota indagata dopo un atterraggio di emergenza. 2 agosto 1995
Quindi, il 2 agosto 1995, atterrando ad alta velocità, il pneumatico fu distrutto. La gomma era strappata; anche il cavo metallico esposto non è riuscito a sopportare il carico. Avendo perso il supporto, il cerchione scivolò lungo la superficie della pista e si strofinò quasi fino all'asse. Anche alcune parti del rack sono state danneggiate. Tutti questi processi erano accompagnati da rumori mostruosi, scintille e una scia di fuoco che si estendeva dietro il bancone. Alcune parti non sono state più soggette a restauro, ma gli esperti sono stati in grado di determinare i limiti delle capacità della ruota.
Anche l'atterraggio di prova dell'11 agosto si è concluso con la distruzione, ma questa volta la maggior parte delle unità è rimasta intatta. Già alla fine della corsa, il pneumatico non ha resistito al carico ed è esploso. Da un ulteriore movimento, la maggior parte della gomma e del cavo è stata strappata. Dopo la fine della corsa, sul disco è rimasto solo un pasticcio di gomma e filo, per niente come una gomma.
Risultato di atterraggio l'11 agosto 1995
Dalla primavera del 1993 all'autunno del 1995, i piloti collaudatori della NASA hanno condotto 155 atterraggi di prova del laboratorio di volo Convair CV-990 LSRA. In questo periodo sono stati condotti numerosi studi ed è stata raccolta una grande quantità di dati. Senza attendere la fine dei test, gli esperti del settore aerospaziale hanno iniziato a riassumere i risultati del programma. Non più tardi dell'inizio del 1994, sono state formulate nuove raccomandazioni per l'atterraggio e la successiva manutenzione della tecnologia spaziale. Presto tutte queste idee furono implementate e portarono qualche tipo di beneficio pratico.
Il lavoro nell'ambito del programma di ricerca sui velivoli di ricerca sui sistemi di atterraggio è proseguito per diversi anni. Durante questo periodo, è stato possibile raccogliere molte informazioni necessarie e determinare il potenziale dei sistemi esistenti. In pratica è stata confermata la possibilità di aumentare alcune caratteristiche di atterraggio senza l'utilizzo di nuove unità, che ha ridotto i requisiti per le condizioni di atterraggio e semplificato l'operatività degli Shuttle. Già a metà degli anni novanta, tutti i principali risultati del programma LSRA sono stati utilizzati nello sviluppo dei documenti di orientamento esistenti.
Atterraggio di prova 12 agosto 1995
L'unico laboratorio di volo sulla base di una nave passeggeri, utilizzato nell'ambito del progetto LSRA, è tornato presto a ricostruire. Il velivolo CV-990 conservava una parte significativa della risorsa assegnata e quindi poteva essere utilizzato in un ruolo o nell'altro. Il supporto di ricerca per il montaggio della ruota è stato rimosso da esso e la pelle è stata ripristinata. Successivamente, questa macchina è stata nuovamente utilizzata nel corso di vari studi.
Il complesso dello Space Shuttle è operativo dall'inizio degli anni ottanta, ma durante i primi anni gli equipaggi e gli organizzatori della missione hanno dovuto ottemperare ad alcune difficoltà legate all'atterraggio. Il programma di ricerca Landing Systems Research Aircraft ha permesso di chiarire le reali capacità della tecnologia ed espandere le gamme di caratteristiche consentite. Ben presto, questi studi hanno portato a risultati reali e hanno avuto un effetto positivo sull'ulteriore funzionamento dell'apparecchiatura.
