По време на разработването и експлоатацията на космически кораб за многократна употреба космическа совалка НАСА е извършила голямо разнообразие от помощни изследователски програми. Проучени са различни аспекти на проектирането, производството и експлоатацията на съвременни технологии. Целта на някои от тези програми беше да подобрят определени експлоатационни характеристики на космическите технологии. Така че поведението на шасито в различни режими е проучено в рамките на програмата LSRA.
До началото на деветдесетте години космическите совалки се превърнаха в едно от основните американски средства за доставка на товари в орбита. В същото време развитието на проекта не спира, сега се докосва до основните характеристики на експлоатацията на такова оборудване. По -специално, от самото начало корабите са изправени пред определени ограничения на условията за кацане. Те не могат да бъдат засадени с облаци под 8 000 фута (малко над 2,4 км) и с боков вятър по -голям от 15 възела (7,7 м / сек). Разширяването на обхвата на разрешените метеорологични условия може да доведе до известни положителни последици.
Летяща лаборатория CV-990 LSRA, юли 1992 г.
Ограниченията на боковия вятър бяха свързани преди всичко със здравината на шасито. Скоростта на кацане на совалката достига 190 възела (около 352 км / ч), поради което приплъзването, компенсирайки страничния вятър, създава ненужни натоварвания на подпорите и колелата. Ако се превиши определена граница, това натоварване може да доведе до разрушаване на гумите и до определени инциденти. Намаляването на изискванията за кацане обаче трябваше да има положителни резултати. Поради това в началото на деветдесетте години стартира нов изследователски проект.
Новата изследователска програма е кръстена на основния си компонент - Изследователски самолети за кацане на системи. В неговите рамки е трябвало да се подготви специална летяща лаборатория, с помощта на която би било възможно да се проверят особеностите на работата на шасито на шатлите във всички режими и при различни условия. Също така, за да се решат поставените задачи, беше необходимо да се извършат някои теоретични и практически изследвания, както и да се подготвят редица проби от специално оборудване.
Общ изглед на машината със специално оборудване
Един от резултатите от теоретичното проучване на въпросите за подобряване на характеристиките за кацане беше модернизирането на пистата на Космическия център. J. F. Кенеди, Флорида. По време на реконструкцията бетоновата ивица с дължина 4, 6 км е възстановена, а сега значителна част от нея се отличава с нова конфигурация. Отсечките от 1 км близо до двата края на ивицата получиха голям брой малки странични канали. С тяхна помощ беше предложено да се отклони водата, което намали ограниченията, свързани с валежите.
Още на реконструираната писта беше планирано да се проведат тестове на летящата лаборатория LSRA. Поради различните характеристики на своя дизайн, той трябваше да симулира напълно поведението на космически кораб. Използването на работната лента, използвана в космическата програма, също допринесе за постигане на най -реалистични резултати.
Летящата лаборатория каца с удължена стойка. 21 декември 1992 г.
За да се спестят и ускорят работата в летящата лаборатория, беше взето решение за възстановяване на съществуващите самолети. Бившият пътнически лайнер Convair 990 / CV-990 Coronado стана носител на специално оборудване. Самолетът, с който разполага НАСА, е построен и прехвърлен на една от авиокомпаниите през 1962 г. и е експлоатиран по граждански линии до средата на следващото десетилетие. През 1975 г. самолетът е закупен от космическата агенция и изпратен в изследователския център на Еймс. Впоследствие той става основа за няколко летящи лаборатории с различни цели, а в началото на деветдесетте години е решено да се сглоби машина LSRA на неговата база.
Целта на проекта LSRA беше да се проучи поведението на шасито на шасито в различни режими и затова самолетът CV-990 получи съответното оборудване. В централната част на фюзелажа, между стандартните основни опори, беше разположено отделение за инсталиране на стелаж, който симулира възел на космически кораб. Поради ограничения обем на фюзелажа, такава подпора е фиксирана здраво и не може да бъде свалена по време на полет. Стойката обаче беше оборудвана с хидравлично задвижване, чиято задача беше да премества агрегатите вертикално.
CV-990 в полет, април 1993 г.
Летящата лаборатория от новия тип получи основната опора на космическата совалка. Самата опора имаше доста сложна структура с амортисьори и няколко подпори, но се отличаваше с необходимата здравина. В долната част на багажника имаше ос за едно голямо колело с подсилена гума. Стандартните единици, заимствани от Shuttle, бяха допълнени с многобройни сензори и друго оборудване, което следи работата на системите.
Както е замислено от авторите на проекта за кацане на системите за кацане на системи, летящата лаборатория CV-990 е трябвало да излети с помощта на собствени шасита и след като завърши необходимите завои, да кацне. Непосредствено преди кацането централната опора, заимствана от космическите технологии, беше изтеглена. В момента на докосване на основните подпори на самолета и компресиране на техните амортисьори, хидравликата трябваше да спусне опората на совалката и да симулира докосване на шасито. Пробегът след кацане беше частично извършен с помощта на тестовото шаси. След намаляване на скоростта до предварително определено ниво, хидравликата трябваше отново да повдигне тестовата опора.
Създадени основни колесници и изследователско оборудване. Април 1993 г.
Заедно със стойката на „извънземните“и нейните органи за управление, експерименталният самолет получава някои други средства. По -специално беше необходимо да се инсталира баласт, с помощта на който се симулира натоварването на шасито, присъщо на космическите технологии.
Още по време на фазата на разработване на тестовото оборудване стана ясно, че работата с тестовото шаси може да бъде опасно. Горещите колела с високо вътрешно налягане, които са претърпели сериозно механично напрежение, могат просто да експлодират с едно или друго външно въздействие. Подобна експлозия заплашва да нарани хора в радиус от 15 м. На два пъти по -голямо разстояние изпитателите рискуват да увредят слуха. По този начин е необходимо специално оборудване за работа с опасни колела.
Оригинално решение на този проблем беше предложено от служителя на НАСА Дейвид Карот. Той закупи RC модел с мащаб 1:16 на танк от Втората световна война и използва шасито с гусени ходове. Вместо стандартна кула, на корпуса са монтирани видеокамера със средства за предаване на сигнал, както и радиоуправляема електрическа бормашина. Компактната машина, наречена Tire Assault Vehicle, трябваше самостоятелно да се доближи до шасито на смачканата лаборатория CV-990 и да пробие дупки в гумата. Благодарение на това налягането в колелото беше намалено до безопасно ниво и специалистите можеха да се приближат до шасито. Ако колелото не издържа на натоварването и избухва, хората остават в безопасност.
Пробно кацане, 17 май 1994 г.
Подготовката на всички компоненти на новата тестова система приключи в началото на 1993 г. През април летящата лаборатория CV-990 LSRA излетя за пръв път във въздуха, за да тества аеродинамичните характеристики. По време на първия полет и по -нататъшните тестове лабораторията се управлява от пилота Чарлз Гордън. Фулъртън. Бързо беше установено, че неподвижната опора на совалката като цяло не уврежда аеродинамиката и летателните характеристики на превозвача. След такива проверки беше възможно да се пристъпи към пълноценни тестове, които съответстват на първоначалните цели на проекта.
Тестовете за кацане на новото шаси започнаха с проверка на износването на гумите. Голям брой кацания бяха извършени с различни скорости в допустимите граници. Освен това беше изследвано поведението на колелата на различни повърхности, за което летящата лаборатория Convair 990 LSRA беше многократно изпращана на различни летища, използвани от НАСА. Подобни предварителни проучвания дадоха възможност да се събере необходимата информация и по определен начин да се коригира планът за по -нататъшни тестове. Освен това дори те успяха да повлияят на по -нататъшното функциониране на комплекса космическа совалка.
Продуктът Tire Assault Vehicle работи с тестваната гума. 27 юли 1995 г.
До началото на 1994 г. специалистите на НАСА започнаха да тестват други технологични възможности. Сега кацанията бяха извършени при различна сила на страничния вятър, включително тези, надвишаващи допустимата за кацане на совалката. Високата скорост на кацане, съчетана с приплъзване при допир, трябваше да доведе до повишено износване на гумата и се очакваше нови тестове да проучат внимателно този феномен.
Поредица от тестови полети и кацания, проведени в продължение на няколко месеца, позволиха да се намерят оптималните режими, при които отрицателното въздействие върху конструкцията на колелата е минимално. С тяхното използване беше възможно да се получи възможност за безопасно кацане при боков вятър до 20 възела (10, 3 m / s) в целия диапазон от скорости на кацане. Тестовете показват, че гумата на гумите е била частично изтъркана, понякога до металния шнур. Въпреки това износване, гумите запазиха здравината си и позволиха безопасно завършване на пробега.
Кацане с разрушаване на гуми. 2 август 1995 г.
Проучването на поведението на съществуващите гуми при различни скорости при различни ветрове се извършва на няколко обекта на НАСА. Благодарение на това беше възможно да се намери най -добрата комбинация от повърхности и характеристики, както и да се направят препоръки за кацане на различни писти. Основният резултат от това беше опростяването на работата на космическите технологии. На първо място, т.нар. прозорци за кацане - времеви интервали с приемливи метеорологични условия. Освен това имаше някои положителни последици в контекста на аварийното кацане на космическия кораб веднага след изстрелването.
След завършването на основната изследователска програма, която имаше пряка връзка с практическата експлоатация на оборудването, започна следващият етап на тестване. Сега техниката беше тествана на границата на възможностите, което доведе до разбираеми последици. В рамките на няколко тестови кацания бяха постигнати максимално възможните скорости и натоварвания на шасито на космическия кораб. Освен това беше изследвано поведението на приплъзване над допустимите граници. Компонентите на шасито не винаги са били в състояние да се справят с произтичащите от това натоварвания.
Разследваното колело след аварийно кацане. 2 август 1995 г.
И така, на 2 август 1995 г. при кацане с висока скорост гумата беше унищожена. Гумата беше скъсана; откритият метален шнур също не издържа на натоварването. След като загуби опора, джантата се плъзна по повърхността на пистата и се смила почти до оста. Някои части на багажника също бяха повредени. Всички тези процеси бяха придружени от чудовищен шум, искри и огнена следа, която се простираше зад тезгяха. Някои от частите вече не подлежаха на възстановяване, но експертите успяха да определят границите на възможностите на колелото.
Тестовото кацане на 11 август също завърши с унищожение, но този път повечето от частите останаха непокътнати. Още в края на пробега гумата не издържа на натоварването и избухна. При по -нататъшно движение по -голямата част от гумата и шнура бяха откъснати. След края на пробега на диска остана само каша от каучук и тел, изобщо не като гума.
Резултат от кацане на 11 август 1995 г.
От пролетта на 1993 г. до есента на 1995 г. пилотите на НАСА проведоха 155 тестови кацания на летящата лаборатория Convair CV-990 LSRA. През това време са проведени множество проучвания и е събрано голямо количество данни. Без да чакат края на тестовете, експертите от космическата индустрия започнаха да обобщават резултатите от програмата. Не по -късно от началото на 1994 г. бяха формирани нови препоръки за кацане и последваща поддръжка на космическите технологии. Скоро всички тези идеи бяха приложени и донесоха някаква практическа полза.
Работата по програмата за изследване на самолетите за кацане на системи продължи няколко години. През това време беше възможно да се събере много необходима информация и да се определи потенциалът на съществуващите системи. На практика беше потвърдена възможността за увеличаване на някои от характеристиките за кацане без използването на нови агрегати, което намали изискванията за условията за кацане и опрости експлоатацията на совалките. Още в средата на деветдесетте години всички основни констатации на програмата LSRA бяха използвани при разработването на съществуващи документи с насоки.
Тестово кацане на 12 август 1995 г.
Единствената летяща лаборатория на базата на пътнически лайнер, използвана като част от проекта LSRA, скоро се върна към възстановяването. Самолетът CV-990 запазва значителна част от определения ресурс и следователно може да се използва в една или друга роля. Изследователската стойка за монтиране на колело беше премахната от нея и кожата беше възстановена. По -късно тази машина отново се използва в хода на различни изследвания.
Комплексът на космическата совалка е в експлоатация от началото на осемдесетте години, но през първите няколко години екипажите и организаторите на мисията трябваше да се съобразят с някои доста трудни, свързани с кацането. Програмата за изследване на самолети за кацане на системи даде възможност да се изяснят реалните възможности на технологията и да се разширят допустимите диапазони от характеристики. Скоро тези проучвания доведоха до реални резултати и оказаха положителен ефект върху по -нататъшната работа на оборудването.
