Trong quá trình phát triển và vận hành tàu vũ trụ tái sử dụng Space Shuttle, NASA đã thực hiện rất nhiều chương trình nghiên cứu phụ trợ. Một loạt các khía cạnh của thiết kế, sản xuất và vận hành công nghệ tiên tiến đã được nghiên cứu. Mục đích của một số chương trình này là để cải thiện một số đặc điểm hoạt động của công nghệ vũ trụ. Vì vậy, hoạt động của khung xe ở các chế độ khác nhau đã được nghiên cứu trong khuôn khổ của chương trình LSRA.
Vào đầu những năm 90, tàu Con thoi đã trở thành một trong những phương tiện chính của Mỹ để vận chuyển hàng hóa vào quỹ đạo. Đồng thời, sự phát triển của dự án không dừng lại, bây giờ chạm vào các tính năng chính của hoạt động của thiết bị đó. Đặc biệt, ngay từ đầu, các con tàu đã phải đối mặt với những hạn chế nhất định về điều kiện cập bến. Chúng không thể được trồng với những đám mây dưới 8.000 feet (hơn 2,4 km một chút) và với gió lớn hơn 15 hải lý (7,7 m / s). Việc mở rộng phạm vi điều kiện khí tượng cho phép có thể dẫn đến những hậu quả tích cực đã biết.
Phòng thí nghiệm bay CV-990 LSRA, tháng 7 năm 1992
Các hạn chế về gió ngang chủ yếu liên quan đến sức mạnh của khung xe. Tốc độ hạ cánh của tàu con thoi đạt 190 hải lý / giờ (khoảng 352 km / h), do đó độ trượt, bù cho gió bên đã tạo ra tải trọng không cần thiết lên thanh chống và bánh xe. Nếu vượt quá một giới hạn nhất định, tải trọng đó có thể dẫn đến phá hủy lốp xe và gây ra một số tai nạn nhất định. Tuy nhiên, việc giảm yêu cầu hiệu suất hạ cánh lẽ ra phải có kết quả tích cực. Bởi vì điều này, một dự án nghiên cứu mới đã được đưa ra vào đầu những năm chín mươi.
Chương trình nghiên cứu mới được đặt tên theo thành phần chính của nó - Máy bay Nghiên cứu Hệ thống Hạ cánh. Trong khuôn khổ của nó, nó được cho là phải chuẩn bị một phòng thí nghiệm bay đặc biệt, với sự trợ giúp của nó có thể kiểm tra tính đặc thù của hoạt động của thiết bị hạ cánh Con thoi ở mọi chế độ và trong các điều kiện khác nhau. Ngoài ra, để giải quyết các nhiệm vụ được giao, cần phải thực hiện một số nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn, cũng như chuẩn bị một số mẫu thiết bị đặc biệt.
Nhìn chung về máy với thiết bị đặc biệt
Một trong những kết quả nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề cải thiện đặc tính hạ cánh là hiện đại hóa đường băng của Trung tâm Vũ trụ. J. F. Kennedy, Florida. Trong quá trình tái thiết, dải bê tông với chiều dài 4, 6 km đã được khôi phục, và bây giờ một phần đáng kể của nó đã được phân biệt bằng một cấu hình mới. Các đoạn dài 1 km gần cả hai đầu dải nhận được một số lượng lớn các rãnh nhỏ bên. Với sự giúp đỡ của họ, nó đã được đề xuất để chuyển hướng nước, làm giảm các hạn chế liên quan đến lượng mưa.
Đã có trên đường băng được xây dựng lại, nó đã được lên kế hoạch để tiến hành các cuộc thử nghiệm của phòng thí nghiệm bay LSRA. Do các tính năng khác nhau trong thiết kế của nó, nó phải mô phỏng hoàn toàn hoạt động của một con tàu vũ trụ. Việc sử dụng dải làm việc được sử dụng trong chương trình không gian cũng góp phần thu được kết quả thực tế nhất.
Phòng thí nghiệm bay đang hạ cánh với thanh chống được mở rộng. Ngày 21 tháng 12 năm 1992
Để tiết kiệm và tăng tốc độ làm việc trong phòng thí nghiệm bay, người ta quyết định chế tạo lại chiếc máy bay hiện có. Chiếc chuyên cơ chở khách cũ Convair 990 / CV-990 Coronado đã trở thành người vận chuyển thiết bị đặc biệt. Chiếc máy bay do NASA định đoạt được chế tạo và chuyển giao cho một trong các hãng hàng không vào năm 1962, và được vận hành trên đường dân dụng cho đến giữa thập kỷ tiếp theo. Năm 1975, chiếc máy bay này được Cơ quan Hàng không Vũ trụ mua và gửi đến trung tâm nghiên cứu Ames. Sau đó, nó trở thành cơ sở cho một số phòng thí nghiệm bay cho nhiều mục đích khác nhau, và vào đầu những năm chín mươi, nó đã quyết định lắp ráp một cỗ máy LSRA trên cơ sở của nó.
Mục tiêu của dự án LSRA là nghiên cứu hoạt động của thiết bị hạ cánh Con thoi ở các chế độ khác nhau, và do đó máy bay CV-990 đã nhận được thiết bị thích hợp. Ở phần trung tâm của thân máy bay, giữa các giá đỡ chính tiêu chuẩn, một khoang được bố trí để lắp giá đỡ mô phỏng tổ hợp tàu vũ trụ. Do khối lượng thân máy bay có hạn, một thanh chống như vậy được cố định cứng và không thể tháo rời khi đang bay. Tuy nhiên, giá đỡ được trang bị một bộ truyền động thủy lực, nhiệm vụ của nó là di chuyển các đơn vị theo phương thẳng đứng.
CV-990 trong chuyến bay, tháng 4 năm 1993
Phòng thí nghiệm bay kiểu mới đã nhận được thanh chống chính của Tàu con thoi. Bản thân giá đỡ có cấu trúc khá phức tạp với các bộ giảm xóc và một số thanh chống, nhưng nó được phân biệt bởi độ bền cần thiết. Ở phần dưới của giá, có một trục cho một bánh xe lớn với một lốp được gia cố. Các đơn vị tiêu chuẩn mượn từ Shuttle được bổ sung thêm nhiều cảm biến và thiết bị khác giám sát hoạt động của hệ thống.
Như được hình thành bởi các tác giả của dự án Máy bay Nghiên cứu Hệ thống Hạ cánh, phòng thí nghiệm bay CV-990 được cho là cất cánh bằng thiết bị hạ cánh của chính nó và sau khi hoàn thành các vòng quay cần thiết, sẽ hạ cánh. Ngay trước khi hạ cánh, giá đỡ trung tâm, mượn từ công nghệ vũ trụ, đã được kéo lên. Tại thời điểm chạm vào các thanh chống chính của máy bay và nén bộ giảm xóc của chúng, hệ thống thủy lực phải hạ giá đỡ tàu con thoi và mô phỏng việc chạm vào thiết bị hạ cánh. Quá trình chạy sau hạ cánh được thực hiện một phần bằng khung gầm thử nghiệm. Sau khi giảm tốc độ đến mức định trước, thủy lực phải nâng giá đỡ thử nghiệm một lần nữa.
Thiết bị hạ cánh chính và thiết bị nghiên cứu được thành lập. Tháng 4 năm 1993
Cùng với thanh chống "người ngoài hành tinh" và các bộ phận điều khiển của nó, chiếc máy bay thử nghiệm đã nhận được một số phương tiện khác. Đặc biệt, cần phải lắp đặt chấn lưu, với sự trợ giúp của tải trọng trên khung xe, vốn có trong công nghệ vũ trụ, được mô phỏng.
Ngay cả trong giai đoạn phát triển của thiết bị thử nghiệm, rõ ràng là làm việc với khung thử nghiệm có thể nguy hiểm. Bánh xe nóng có áp suất bên trong cao, đã trải qua ứng suất cơ học nghiêm trọng, có thể chỉ phát nổ với một hoặc một tác động bên ngoài khác. Một vụ nổ như vậy có nguy cơ làm bị thương người trong bán kính 15 m. Ở khoảng cách xa gấp đôi, những người thử nghiệm có nguy cơ bị tổn thương thính giác. Do đó, cần phải có thiết bị đặc biệt để làm việc với các bánh xe nguy hiểm.
Một giải pháp ban đầu cho vấn đề này đã được đề xuất bởi David Carrott, nhân viên NASA. Anh ấy đã mua một mô hình RC tỷ lệ 1:16 của một chiếc xe tăng trong Thế chiến II và sử dụng khung gầm theo dõi của nó. Thay vì một tháp tiêu chuẩn, một máy quay video với các phương tiện truyền tín hiệu, cũng như một máy khoan điện điều khiển bằng sóng vô tuyến, đã được lắp đặt trên thân tàu. Cỗ máy nhỏ gọn, được gọi là Xe tấn công lốp, phải độc lập tiếp cận khung gầm của phòng thí nghiệm CV-990 nhàu nát và khoan lỗ trên lốp. Nhờ đó, áp suất trong bánh xe được giảm xuống mức an toàn và các chuyên gia có thể tiếp cận khung xe. Nếu bánh xe không chịu được tải và nổ tung thì mọi người vẫn bình an vô sự.
Hạ cánh thử nghiệm, ngày 17 tháng 5 năm 1994
Việc chuẩn bị tất cả các thành phần của hệ thống thử nghiệm mới đã được hoàn thành vào đầu năm 1993. Vào tháng 4, phòng thí nghiệm bay CV-990 LSRA đã lần đầu tiên bay lên không trung để kiểm tra hiệu suất khí động học. Trong chuyến bay đầu tiên và các thử nghiệm tiếp theo, phòng thí nghiệm được điều hành bởi phi công Charles Gordon. Fullerton. Người ta nhanh chóng khẳng định rằng sự hỗ trợ cố định của tàu con thoi nói chung không làm ảnh hưởng đến khí động học và các đặc tính bay của tàu sân bay. Sau khi kiểm tra như vậy, có thể tiến hành các thử nghiệm chính thức tương ứng với các mục tiêu ban đầu của dự án.
Các cuộc thử nghiệm hạ cánh của khung gầm mới bắt đầu bằng việc kiểm tra độ mòn của lốp. Một số lượng lớn các cuộc đổ bộ đã được thực hiện ở nhiều tốc độ khác nhau trong phạm vi chấp nhận được. Ngoài ra, hành vi của các bánh xe trên các bề mặt khác nhau đã được nghiên cứu, trong đó phòng thí nghiệm bay Convair 990 LSRA đã nhiều lần được gửi đến các sân bay khác nhau được NASA sử dụng. Những nghiên cứu sơ bộ như vậy giúp cho việc thu thập thông tin cần thiết và theo một cách nào đó có thể điều chỉnh kế hoạch cho các thử nghiệm tiếp theo. Ngoài ra, thậm chí chúng còn có thể ảnh hưởng đến hoạt động xa hơn của tổ hợp Tàu con thoi.
Sản phẩm Xe tấn công lốp hoạt động với lốp đang được thử nghiệm. 27 tháng 7 năm 1995
Đến đầu năm 1994, các chuyên gia NASA bắt đầu thử nghiệm các khả năng công nghệ khác. Giờ đây, các cuộc đổ bộ được thực hiện ở các cường độ gió bên khác nhau, bao gồm cả những cường độ vượt quá mức cho phép đối với việc hạ cánh của Tàu con thoi. Tốc độ hạ cánh cao, kết hợp với hiện tượng trượt khi chạm, lẽ ra phải làm tăng độ mài mòn của cao su, và các cuộc thử nghiệm mới được cho là sẽ nghiên cứu kỹ hiện tượng này.
Một loạt các chuyến bay thử nghiệm và hạ cánh, được thực hiện trong nhiều tháng, giúp tìm ra các chế độ tối ưu mà tác động tiêu cực đến thiết kế bánh xe là tối thiểu. Với việc sử dụng chúng, có thể đạt được khả năng hạ cánh an toàn trong điều kiện gió giật lên đến 20 hải lý / giờ (10, 3 m / s) trong toàn bộ dải tốc độ hạ cánh. Các cuộc kiểm tra cho thấy cao su của vỏ xe đã bị mài mòn một phần, đôi khi xuống cả dây kim loại. Tuy nhiên, mặc dù có sự hao mòn này, lốp xe vẫn giữ được độ bền và cho phép hoàn thành cuộc chạy một cách an toàn.
Hạ cánh bằng lốp phá hủy. 2 tháng 8, 1995
Nghiên cứu về hoạt động của các lốp xe hiện có ở các tốc độ khác nhau với các vòng tua máy khác nhau đã được thực hiện tại một số địa điểm của NASA. Nhờ đó, người ta có thể tìm ra sự kết hợp tốt nhất giữa các bề mặt và đặc điểm, cũng như đưa ra các khuyến nghị cho việc hạ cánh trên các đường băng khác nhau. Kết quả chính của việc này là đơn giản hóa hoạt động của công nghệ vũ trụ. Trước hết, cái gọi là. cửa sổ hạ cánh - khoảng thời gian với điều kiện thời tiết có thể chấp nhận được. Ngoài ra, đã có một số hậu quả tích cực trong bối cảnh tàu vũ trụ phải hạ cánh khẩn cấp ngay sau khi phóng.
Sau khi hoàn thành chương trình nghiên cứu chính, có liên quan trực tiếp đến hoạt động thực tế của thiết bị, giai đoạn thử nghiệm tiếp theo bắt đầu. Bây giờ kỹ thuật đã được thử nghiệm ở giới hạn khả năng, dẫn đến những hậu quả có thể hiểu được. Trong khuôn khổ của một số cuộc hạ cánh thử nghiệm, tốc độ và tải trọng tối đa có thể trên khung tàu vũ trụ đã đạt được. Ngoài ra, hành vi trượt vượt quá giới hạn cho phép đã được nghiên cứu. Các thành phần khung gầm không phải lúc nào cũng có thể đối phó với tải trọng.
Bánh xe điều tra sau khi hạ cánh khẩn cấp. 2 tháng 8 năm 1995
Vì vậy, ngày 2 tháng 8 năm 1995, khi hạ cánh với tốc độ cao, lốp xe đã bị phá hủy. Cao su đã bị rách; dây kim loại bị hở cũng không chịu được tải. Mất hỗ trợ, vành xe trượt dọc theo bề mặt đường băng và nghiền gần hết trục. Một số bộ phận của giá đỡ cũng bị hư hỏng. Tất cả những quá trình này đều kèm theo tiếng ồn khủng khiếp, tia lửa và một vệt lửa trải dài phía sau quầy. Một số bộ phận không còn được phục hồi, nhưng các chuyên gia đã có thể xác định giới hạn khả năng của bánh xe.
Cuộc đổ bộ thử nghiệm vào ngày 11 tháng 8 cũng kết thúc trong sự phá hủy, nhưng lần này hầu hết các đơn vị vẫn còn nguyên vẹn. Đã gần hết thời gian chạy, lốp không chịu được tải và bị nổ. Từ chuyển động xa hơn, hầu hết cao su và dây đã bị rách. Sau khi kết thúc cuộc chạy, trên đĩa chỉ còn lại một mớ cao su và dây điện, hoàn toàn không giống như một chiếc lốp.
Kết quả hạ cánh vào ngày 11 tháng 8 năm 1995
Từ mùa xuân năm 1993 đến mùa thu năm 1995, các phi công thử nghiệm của NASA đã thực hiện 155 lần hạ cánh thử nghiệm của phòng thí nghiệm bay Convair CV-990 LSRA. Trong thời gian này, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện và một lượng lớn dữ liệu đã được thu thập. Không đợi kết thúc các cuộc thử nghiệm, các chuyên gia trong ngành hàng không vũ trụ đã bắt đầu tóm tắt kết quả của chương trình. Không muộn hơn đầu năm 1994, các khuyến nghị mới đã được hình thành cho việc hạ cánh và bảo trì tiếp theo của công nghệ vũ trụ. Ngay sau đó tất cả những ý tưởng này đã được thực hiện và mang lại một số lợi ích thiết thực.
Chương trình nghiên cứu Máy bay tiếp tục làm việc trong khuôn khổ Chương trình Nghiên cứu Hệ thống Hạ cánh trong vài năm. Trong thời gian này, có thể thu thập rất nhiều thông tin cần thiết và xác định tiềm năng của các hệ thống hiện có. Trên thực tế, khả năng tăng một số đặc tính hạ cánh mà không cần sử dụng các đơn vị mới đã được xác nhận, điều này làm giảm các yêu cầu về điều kiện hạ cánh và đơn giản hóa hoạt động của các tàu con thoi. Vào giữa những năm chín mươi, tất cả các phát hiện chính của chương trình LSRA đã được sử dụng để xây dựng các tài liệu hướng dẫn hiện có.
Hạ cánh thử nghiệm ngày 12 tháng 8 năm 1995
Phòng thí nghiệm bay duy nhất trên cơ sở khoang chở khách, được sử dụng như một phần của dự án LSRA, đã sớm được xây dựng lại. Máy bay CV-990 đã giữ lại một phần đáng kể nguồn lực được giao, và do đó có thể được sử dụng trong vai trò này hay vai trò khác. Giá đỡ nghiên cứu để gắn bánh xe đã được tháo ra khỏi nó và da đã được phục hồi. Sau đó, chiếc máy này một lần nữa được sử dụng trong các nghiên cứu khác nhau.
Tổ hợp Tàu con thoi đã hoạt động từ đầu những năm 80, nhưng trong vài năm đầu, các phi hành đoàn và những người tổ chức sứ mệnh đã phải tuân thủ một số quy định khá khó khăn liên quan đến việc hạ cánh. Chương trình nghiên cứu Máy bay Nghiên cứu Hệ thống Hạ cánh giúp làm rõ khả năng thực sự của công nghệ và mở rộng phạm vi đặc tính cho phép. Chẳng bao lâu, những nghiên cứu này đã dẫn đến kết quả thực sự và có tác động tích cực đến hoạt động tiếp theo của thiết bị.
