Durante el desarrollo y operación de la nave espacial reutilizable del Transbordador Espacial, la NASA ha llevado a cabo una gran variedad de programas de investigación auxiliares. Se estudiaron diversos aspectos del diseño, la fabricación y el funcionamiento de tecnología avanzada. El propósito de algunos de estos programas era mejorar ciertas características operacionales de la tecnología espacial. Así, se estudió el comportamiento del chasis en diferentes modos en el marco del programa LSRA.
A principios de los noventa, los transbordadores espaciales se habían convertido en uno de los principales medios estadounidenses para poner carga en órbita. Al mismo tiempo, el desarrollo del proyecto no se detuvo, ahora tocando las principales características del funcionamiento de dicho equipo. En particular, desde el principio, los barcos se enfrentaron a ciertas restricciones en las condiciones de aterrizaje. No se pudieron plantar con nubes por debajo de 8.000 pies (poco más de 2,4 km) y con un viento cruzado superior a 15 nudos (7,7 m / s). Ampliar la gama de condiciones meteorológicas permitidas podría tener consecuencias positivas conocidas.
Laboratorio de vuelo CV-990 LSRA, julio de 1992
Las restricciones de viento cruzado se relacionaron principalmente con la resistencia del chasis. La velocidad de aterrizaje del Shuttle alcanzó los 190 nudos (aproximadamente 352 km / h), por lo que el deslizamiento, que compensaba el viento lateral, creó cargas innecesarias en los puntales y las ruedas. Si se excede un cierto límite, tales cargas podrían provocar la destrucción de neumáticos y ciertos accidentes. Sin embargo, la reducción de los requisitos de rendimiento en el aterrizaje debería haber tenido resultados positivos. Por ello, a principios de los noventa se puso en marcha un nuevo proyecto de investigación.
El nuevo programa de investigación lleva el nombre de su componente principal: aviones de investigación de sistemas de aterrizaje. En su marco, se suponía que debía preparar un laboratorio de vuelo especial, con la ayuda del cual sería posible verificar las peculiaridades del funcionamiento del tren de aterrizaje Shuttle en todos los modos y en diversas condiciones. Asimismo, para resolver las tareas asignadas, fue necesario realizar algunas investigaciones teóricas y prácticas, así como preparar una serie de muestras de equipos especiales.
Vista general de la máquina con equipamiento especial
Uno de los resultados del estudio teórico de los problemas de mejora de las características del aterrizaje fue la modernización de la pista del Centro Espacial. J. F. Kennedy, Florida. Durante la reconstrucción, se restauró la franja de hormigón con una longitud de 4, 6 km, y ahora una parte significativa de ella se distinguió por una nueva configuración. Las secciones de 1 km cerca de ambos extremos de la franja recibieron una gran cantidad de pequeñas ranuras laterales. Con su ayuda, se propuso desviar el agua, lo que redujo las restricciones asociadas con las precipitaciones.
Ya en la pista reconstruida, se planeó realizar pruebas del laboratorio de vuelo LSRA. Debido a las diversas características de su diseño, tuvo que simular completamente el comportamiento de una nave espacial. El uso de la franja de trabajo utilizada en el programa espacial también contribuyó a obtener los resultados más realistas.
El laboratorio de vuelo aterriza con el puntal extendido. 21 de diciembre de 1992
Para ahorrar y acelerar el trabajo en el laboratorio de vuelo, se decidió reconstruir el avión existente. El antiguo transatlántico de pasajeros Convair 990 / CV-990 Coronado se convirtió en el transportista del equipo especial. El avión a disposición de la NASA fue construido y transferido a una de las aerolíneas en 1962, y fue operado en líneas civiles hasta mediados de la próxima década. En 1975, el avión fue comprado por la Agencia Aeroespacial y enviado al centro de investigación Ames. Posteriormente, se convirtió en la base de varios laboratorios de vuelo para diversos fines, y a principios de los noventa se decidió montar una máquina LSRA en su base.
El objetivo del proyecto LSRA era estudiar el comportamiento del tren de aterrizaje Shuttle en diferentes modos, por lo que la aeronave CV-990 recibió el equipamiento adecuado. En la parte central del fuselaje, entre los soportes principales estándar, se ubicó un compartimento para instalar un rack que simula un montaje de nave espacial. Debido al volumen limitado del fuselaje, dicho puntal se fijó rígidamente y no se pudo quitar en vuelo. Sin embargo, el bastidor estaba equipado con un accionamiento hidráulico, cuya tarea era mover las unidades verticalmente.
CV-990 en vuelo, abril de 1993
El laboratorio de vuelo del nuevo tipo ha recibido el puntal principal del transbordador espacial. El soporte en sí tenía una estructura bastante compleja con amortiguadores y varios puntales, pero se distinguía por la resistencia necesaria. En la parte inferior del portaequipajes, había un eje para una rueda grande con un neumático reforzado. Las unidades estándar tomadas prestadas del Shuttle se complementaron con numerosos sensores y otros equipos que monitorean el funcionamiento de los sistemas.
Según lo concebido por los autores del proyecto Landing Systems Research Aircraft, se suponía que el laboratorio de vuelo CV-990 despegaría utilizando su propio tren de aterrizaje y, habiendo completado los giros necesarios, aterrizaría. Inmediatamente antes del aterrizaje, se levantó el soporte central, tomado de la tecnología espacial. Al momento de tocar los puntales principales de la aeronave y comprimir sus amortiguadores, la hidráulica tuvo que bajar el soporte del transbordador y simular tocar el tren de aterrizaje. La carrera posterior al aterrizaje se realizó parcialmente utilizando el chasis de prueba. Después de reducir la velocidad a un nivel predeterminado, la hidráulica tuvo que levantar nuevamente el soporte de prueba.
Se estableció el tren de aterrizaje principal y el equipo de investigación. Abril de 1993
Junto con el puntal "alienígena" y sus controles, el avión experimental recibió algunos otros medios. En particular, fue necesario instalar balasto, con la ayuda del cual se simuló la carga en el chasis, inherente a la tecnología espacial.
Incluso durante la fase de desarrollo del equipo de prueba, quedó claro que trabajar con el chasis de prueba podía ser peligroso. Las ruedas calientes con alta presión interna, que han experimentado una tensión mecánica grave, podrían simplemente explotar con uno u otro impacto externo. Una explosión de este tipo amenazaba con herir a personas en un radio de 15 m. Al doble de la distancia, los probadores se arriesgaban a sufrir daños auditivos. Por lo tanto, se requería un equipo especial para trabajar con ruedas peligrosas.
El empleado de la NASA, David Carrott, propuso una solución original a este problema. Compró un modelo RC a escala 1:16 de un tanque de la Segunda Guerra Mundial y usó su chasis con orugas. En lugar de una torre estándar, se instalaron en el casco una cámara de video con medios de transmisión de señales, así como un taladro eléctrico controlado por radio. La máquina compacta, llamada Tire Assault Vehicle, tuvo que acercarse de forma independiente al chasis del laboratorio CV-990 arrugado y perforar agujeros en el neumático. Gracias a esto, la presión en la rueda se redujo a un nivel seguro y los especialistas pudieron acercarse al chasis. Si la rueda no podía soportar la carga y explotaba, la gente seguía a salvo.
Aterrizaje de prueba, 17 de mayo de 1994
La preparación de todos los componentes del nuevo sistema de prueba se completó a principios de 1993. En abril, el laboratorio de vuelo CV-990 LSRA despegó por primera vez para probar el rendimiento aerodinámico. Durante el primer vuelo y las pruebas posteriores, el laboratorio fue operado por el piloto Charles Gordon. Fullerton. Rápidamente se estableció que el soporte fijo del transbordador, en general, no afecta la aerodinámica y las características de vuelo del portaaviones. Después de tales controles, fue posible proceder con pruebas completas que correspondían a los objetivos originales del proyecto.
Las pruebas de aterrizaje del nuevo chasis comenzaron con una revisión del desgaste de los neumáticos. Se realizó un gran número de aterrizajes a varias velocidades dentro del rango aceptable. Además, se estudió el comportamiento de las ruedas en diversas superficies, para lo cual el laboratorio de vuelo Convair 990 LSRA fue enviado repetidamente a diferentes aeródromos utilizados por la NASA. Dichos estudios preliminares permitieron recopilar la información necesaria y, de alguna manera, ajustar el plan para más pruebas. Además, incluso ellos pudieron influir en el funcionamiento posterior del complejo del Transbordador Espacial.
El producto Tire Assault Vehicle funciona con el neumático bajo prueba. 27 de julio de 1995
A principios de 1994, los especialistas de la NASA comenzaron a probar otras capacidades tecnológicas. Ahora los aterrizajes se realizaron con diferentes fuerzas de viento lateral, incluidas aquellas que excedían la permitida para el aterrizaje del Shuttle. La alta velocidad de aterrizaje, combinada con el deslizamiento al tacto, debería haber resultado en una mayor abrasión del caucho, y se esperaba que nuevas pruebas estudiaran cuidadosamente este fenómeno.
Una serie de vuelos de prueba y aterrizajes, llevados a cabo durante varios meses, permitió encontrar los modos óptimos en los que el impacto negativo en el diseño de la rueda era mínimo. Con su uso, fue posible obtener la posibilidad de un aterrizaje seguro en un viento cruzado de hasta 20 nudos (10, 3 m / s) en todo el rango de velocidades de aterrizaje. Las pruebas han demostrado que la goma de los neumáticos estaba parcialmente desgastada, a veces hasta el cordón de metal. Sin embargo, a pesar de este desgaste, los neumáticos mantuvieron su resistencia y permitieron una finalización segura de la carrera.
Aterrizaje con destrucción de neumáticos. 2 de agosto de 1995
El estudio del comportamiento de los neumáticos existentes a diferentes velocidades con diferentes vientos cruzados se llevó a cabo en varios sitios de la NASA. Gracias a esto, fue posible encontrar la mejor combinación de superficies y características, así como hacer recomendaciones para aterrizar en varias pistas. El principal resultado de esto fue simplificar el funcionamiento de la tecnología espacial. En primer lugar, el llamado. ventanas de aterrizaje: intervalos de tiempo con condiciones climáticas aceptables. Además, hubo algunas consecuencias positivas en el contexto del aterrizaje de emergencia de la nave espacial inmediatamente después del lanzamiento.
Después de la finalización del programa de investigación principal, que tenía una conexión directa con la operación práctica del equipo, comenzó la siguiente etapa de prueba. Ahora, la técnica se probó al límite de las posibilidades, lo que condujo a consecuencias comprensibles. En el marco de varios aterrizajes de prueba, se lograron las máximas velocidades y cargas posibles en el chasis de la nave espacial. Además, se estudió el comportamiento de deslizamiento por encima de los límites permitidos. Los componentes del chasis no siempre pudieron hacer frente a las cargas resultantes.
La rueda investigada tras un aterrizaje de emergencia. 2 de agosto de 1995
Entonces, el 2 de agosto de 1995, al aterrizar a gran velocidad, el neumático se destruyó. La goma estaba rota; el cable de metal expuesto tampoco resistió la carga. Habiendo perdido apoyo, la llanta se deslizó a lo largo de la superficie de la pista y se aplastó casi hasta el eje. Algunas partes del bastidor también resultaron dañadas. Todos estos procesos iban acompañados de monstruosos ruidos, chispas y una estela de fuego que se extendía detrás del mostrador. Algunas de las piezas ya no estaban sujetas a restauración, pero los expertos pudieron determinar los límites de las capacidades de la rueda.
El aterrizaje de prueba del 11 de agosto también terminó en destrucción, pero esta vez la mayoría de las unidades permanecieron intactas. Ya al final de la carrera, el neumático no pudo soportar la carga y explotó. Debido al movimiento posterior, la mayor parte de la goma y el cordón se rompieron. Después del final de la carrera, solo quedó un lío de goma y alambre en el disco, para nada como un neumático.
Resultado del aterrizaje el 11 de agosto de 1995
Desde la primavera de 1993 hasta el otoño de 1995, los pilotos de prueba de la NASA realizaron 155 aterrizajes de prueba del laboratorio de vuelo Convair CV-990 LSRA. Durante este tiempo se han realizado numerosos estudios y se ha recopilado una gran cantidad de datos. Sin esperar al final de las pruebas, expertos de la industria aeroespacial comenzaron a resumir los resultados del programa. A más tardar a principios de 1994, se formularon nuevas recomendaciones para el aterrizaje y posterior mantenimiento de la tecnología espacial. Pronto todas estas ideas se implementaron y trajeron algún tipo de beneficio práctico.
El trabajo en el marco del programa de investigación de Aeronaves de Investigación de Sistemas de Aterrizaje continuó durante varios años. Durante este tiempo, fue posible recopilar mucha información necesaria y determinar el potencial de los sistemas existentes. En la práctica, se confirmó la posibilidad de incrementar algunas de las características de aterrizaje sin el uso de nuevas unidades, lo que redujo los requisitos para las condiciones de aterrizaje y simplificó el funcionamiento de los Shuttles. Ya a mediados de los noventa, todos los hallazgos principales del programa LSRA se utilizaron en el desarrollo de los documentos de orientación existentes.
Aterrizaje de prueba 12 de agosto de 1995
El único laboratorio de vuelo sobre la base de un barco de pasajeros, utilizado como parte del proyecto LSRA, pronto volvió a la reconstrucción. La aeronave CV-990 retuvo una parte significativa del recurso asignado y, por lo tanto, podría usarse en una función u otra. Se quitó el soporte de investigación para el montaje de ruedas y se restauró la piel. Posteriormente, esta máquina se volvió a utilizar en el transcurso de varios estudios.
El complejo del Transbordador Espacial ha estado en funcionamiento desde principios de los años ochenta, pero durante los primeros años, las tripulaciones y los organizadores de la misión tuvieron que cumplir con algunos bastante duros relacionados con el aterrizaje. El programa de investigación de Aeronaves de Investigación de Sistemas de Aterrizaje permitió aclarar las capacidades reales de la tecnología y ampliar los rangos permisibles de características. Pronto, estos estudios condujeron a resultados reales y tuvieron un efecto positivo en el funcionamiento posterior del equipo.
