Durante o desenvolvimento e operação da espaçonave reutilizável do Ônibus Espacial, a NASA realizou uma grande variedade de programas auxiliares de pesquisa. Uma variedade de aspectos do projeto, fabricação e operação de tecnologia avançada foram estudados. O objetivo de alguns desses programas era melhorar certas características operacionais da tecnologia espacial. Assim, o comportamento do chassi em diferentes modos foi estudado no âmbito do programa LSRA.
No início dos anos 90, as naves do ônibus espacial se tornaram um dos principais meios americanos de colocar cargas em órbita. Ao mesmo tempo, o desenvolvimento do projeto não parava, passando agora às principais características do funcionamento desses equipamentos. Em particular, desde o início, os navios enfrentaram certas restrições nas condições de desembarque. Eles não podem ser plantados com nuvens abaixo de 8.000 pés (pouco mais de 2,4 km) e com um vento cruzado maior que 15 nós (7,7 m / s). Expandir a gama de condições meteorológicas permitidas pode levar a consequências positivas conhecidas.
Laboratório voador CV-990 LSRA, julho de 1992
As restrições de vento cruzado estavam principalmente relacionadas à resistência do chassi. A velocidade de pouso do Shuttle chegou a 190 nós (cerca de 352 km / h), devido ao qual o deslizamento, compensando o vento lateral, gerou cargas desnecessárias nas escoras e nas rodas. Se um determinado limite fosse excedido, tais cargas poderiam levar à destruição de pneus e a certos acidentes. No entanto, a redução nos requisitos de desempenho de pouso deveria ter tido resultados positivos. Por conta disso, um novo projeto de pesquisa foi lançado no início dos anos noventa.
O novo programa de pesquisa leva o nome de seu principal componente - Landing Systems Research Aircraft. No seu quadro, pretendia-se preparar um laboratório especial de voo, com o qual seria possível verificar as peculiaridades de funcionamento do trem de aterragem do Shuttle em todos os modos e sob várias condições. Além disso, para resolver as tarefas atribuídas, foi necessário realizar alguma pesquisa teórica e prática, bem como preparar uma série de amostras de equipamentos especiais.
Visão geral da máquina com equipamentos especiais
Um dos resultados do estudo teórico das questões de melhoria das características de aterragem foi a modernização da pista do Centro Espacial. J. F. Kennedy, Flórida. Durante a reconstrução, a faixa de concreto com 4,6 km de comprimento foi restaurada, e agora uma parte significativa dela foi distinguida por uma nova configuração. Os trechos de 1 km próximos a ambas as extremidades da faixa receberam um grande número de pequenos sulcos laterais. Com a ajuda deles, foi proposto desviar a água, o que reduziu as restrições associadas à precipitação.
Já na pista reconstruída, foi planejada a realização de testes do laboratório de vôo LSRA. Devido às várias características de seu design, ele teve que simular completamente o comportamento de uma nave espacial. O uso da faixa de trabalho utilizada no programa espacial também contribuiu para a obtenção de resultados mais realistas.
O laboratório voador está pousando com o suporte estendido. 21 de dezembro de 1992
A fim de economizar e acelerar o trabalho no laboratório de vôo, decidiu-se reconstruir a aeronave existente. O antigo navio de passageiros Convair 990 / CV-990 Coronado tornou-se o transportador do equipamento especial. A aeronave à disposição da NASA foi construída e transferida para uma das companhias aéreas em 1962, e foi operada em linhas civis até meados da década seguinte. Em 1975, a aeronave foi adquirida pela Agência Aeroespacial e enviada ao centro de pesquisas Ames. Posteriormente, tornou-se a base para vários laboratórios de vôo para vários fins e, no início dos anos 90, foi decidido montar uma máquina LSRA em sua base.
O objetivo do projeto LSRA era estudar o comportamento do trem de pouso do Shuttle em diferentes modos e, portanto, a aeronave CV-990 recebeu o equipamento adequado. Na parte central da fuselagem, entre os suportes principais padrão, foi localizado um compartimento para instalação de um rack que simula um conjunto de espaçonave. Devido ao volume limitado da fuselagem, tal estrutura foi fixada rigidamente e não pôde ser removida em vôo. No entanto, a cremalheira estava equipada com um acionamento hidráulico, cuja tarefa era movimentar as unidades verticalmente.
CV-990 em voo, abril de 1993
O laboratório voador do novo tipo recebeu o suporte principal do Ônibus Espacial. O próprio suporte tinha uma estrutura bastante complexa com amortecedores e várias escoras, mas que se distinguia pela resistência necessária. Na parte inferior da cremalheira, havia um eixo para uma grande roda com pneu reforçado. As unidades padrão emprestadas do Shuttle foram complementadas com vários sensores e outros equipamentos que monitoram a operação dos sistemas.
Conforme concebido pelos autores do projeto Landing Systems Research Aircraft, o laboratório de vôo CV-990 deveria decolar usando seu próprio trem de pouso e, após completar as curvas necessárias, pousar. Imediatamente antes do pouso, o suporte central, emprestado da tecnologia espacial, foi retirado. No momento de tocar as escoras principais da aeronave e comprimir seus amortecedores, a hidráulica teve que abaixar o suporte da lançadeira e simular o toque no trem de pouso. A corrida pós-pouso foi parcialmente feita usando o chassi de teste. Depois de reduzir a velocidade para um nível predeterminado, o sistema hidráulico teve que levantar o suporte de teste novamente.
Estabeleceu o trem de pouso principal e o equipamento de pesquisa. Abril de 1993
Junto com o suporte "alien" e seus controles, a aeronave experimental recebeu alguns outros meios. Em particular, foi necessária a instalação de lastro, com a ajuda do qual foi simulada a carga sobre o chassi, inerente à tecnologia espacial.
Mesmo durante a fase de desenvolvimento do equipamento de teste, ficou claro que trabalhar com o chassi de teste pode ser perigoso. Rodas quentes com alta pressão interna, que sofreram forte estresse mecânico, podem simplesmente explodir com um ou outro impacto externo. Essa explosão ameaçou ferir pessoas em um raio de 15 m. Com o dobro da distância, os testadores arriscaram danos auditivos. Assim, foi necessário equipamento especial para trabalhar com rodas perigosas.
Uma solução original para este problema foi proposta pelo funcionário da NASA David Carrott. Ele comprou um modelo RC em escala 1:16 de um tanque da Segunda Guerra Mundial e usou seu chassi com esteiras. Em vez de uma torre padrão, uma câmera de vídeo com meios de transmissão de sinal, bem como uma furadeira elétrica controlada por rádio, foram instaladas no casco. A máquina compacta, chamada de Tyre Assault Vehicle, teve que se aproximar independentemente do chassi do laboratório CV-990 amassado e fazer furos no pneu. Graças a isso, a pressão na roda foi reduzida a um nível seguro e especialistas puderam se aproximar do chassi. Se a roda não suportasse a carga e explodisse, as pessoas permaneceriam seguras.
Teste de pouso, 17 de maio de 1994
A preparação de todos os componentes do novo sistema de teste foi concluída no início de 1993. Em abril, o laboratório de vôo CV-990 LSRA voou pela primeira vez para testar o desempenho aerodinâmico. Durante o primeiro vôo e outros testes, o laboratório foi operado pelo piloto Charles Gordon. Fullerton. Rapidamente ficou estabelecido que o apoio fixo do ônibus espacial, em geral, não prejudica a aerodinâmica e as características de vôo da transportadora. Após essas verificações, foi possível proceder a testes completos que correspondiam aos objetivos originais do projeto.
Os testes de aterrissagem do novo chassi começaram com uma verificação do desgaste dos pneus. Um grande número de pousos foi executado em várias velocidades dentro da faixa aceitável. Além disso, o comportamento das rodas em várias superfícies foi estudado, para o qual o laboratório de vôo Convair 990 LSRA foi repetidamente enviado para diferentes aeródromos usados pela NASA. Esses estudos preliminares permitiram coletar as informações necessárias e, de certa forma, adequar o plano para novos testes. Além disso, até eles foram capazes de influenciar o funcionamento do complexo do Ônibus Espacial.
O produto Tyre Assault Vehicle funciona com o pneu em teste. 27 de julho de 1995
No início de 1994, os especialistas da NASA começaram a testar outras capacidades tecnológicas. Agora, os pousos foram realizados em diferentes intensidades do vento lateral, incluindo aqueles que excedem o permitido para o pouso do ônibus espacial. A alta velocidade de pouso, combinada com o deslizamento ao toque, deveria ter resultado no aumento da abrasão da borracha, e novos testes eram esperados para estudar cuidadosamente esse fenômeno.
Uma série de voos de teste e pousos, realizados ao longo de vários meses, tornou possível encontrar os modos ótimos em que o impacto negativo no projeto da roda foi mínimo. Com a sua utilização, foi possível obter a possibilidade de pouso seguro com vento cruzado de até 20 nós (10,3 m / s) em toda a faixa de velocidades de pouso. Testes demonstraram que a borracha dos pneus estava parcialmente desgastada, às vezes até a corda de metal. Apesar deste desgaste, os pneus mantiveram a resistência e permitiram uma conclusão segura da corrida.
Pouso com destruição de pneus. 2 de agosto de 1995
O estudo do comportamento dos pneus existentes em diferentes velocidades com diferentes ventos laterais foi realizado em vários locais da NASA. Graças a isso, foi possível encontrar a melhor combinação de superfícies e características, além de fazer recomendações para pousos em várias pistas. O principal resultado disso foi simplificar a operação da tecnologia espacial. Em primeiro lugar, o chamado. janelas de pouso - intervalos de tempo com condições climáticas aceitáveis. Além disso, houve algumas consequências positivas no contexto do pouso de emergência da espaçonave imediatamente após o lançamento.
Após a conclusão do programa principal de pesquisa, que tinha uma conexão direta com a operação prática dos equipamentos, iniciou-se a próxima etapa de testes. Agora a técnica foi testada no limite das possibilidades, o que levou a consequências compreensíveis. No âmbito de vários pousos de teste, as velocidades e cargas máximas possíveis no chassi da espaçonave foram alcançadas. Além disso, o comportamento de deslizamento em excesso dos limites permitidos foi estudado. Os componentes do chassi nem sempre foram capazes de lidar com as cargas resultantes.
A roda investigada após um pouso de emergência. 2 de agosto de 1995
Assim, em 2 de agosto de 1995, ao pousar em alta velocidade, o pneu foi destruído. A borracha estava rasgada; o cabo de metal exposto também não conseguiu suportar a carga. Tendo perdido o suporte, o aro deslizou ao longo da superfície da pista e amassou quase até o eixo. Algumas partes do rack também foram danificadas. Todos esses processos foram acompanhados por ruídos monstruosos, faíscas e um rastro de fogo que se estendia por trás do balcão. Algumas das peças não estavam mais sujeitas a restauração, mas os especialistas foram capazes de determinar os limites das capacidades da roda.
O teste de pouso em 11 de agosto também terminou em destruição, mas desta vez a maioria das unidades permaneceu intacta. Já no final da corrida, o pneu não aguentou o peso e explodiu. Com o movimento posterior, a maior parte da borracha e do cabo foi arrancada. Após o fim da corrida, apenas uma bagunça de borracha e arame permaneceu no disco, nada parecido com um pneu.
Resultado da aterrissagem em 11 de agosto de 1995
Da primavera de 1993 ao outono de 1995, os pilotos de teste da NASA conduziram 155 pousos de teste do laboratório de vôo Convair CV-990 LSRA. Durante este tempo, vários estudos foram realizados e uma grande quantidade de dados foi coletada. Sem esperar o fim dos testes, especialistas da indústria aeroespacial começaram a resumir os resultados do programa. O mais tardar no início de 1994, novas recomendações foram feitas para o pouso e posterior manutenção da tecnologia espacial. Logo todas essas ideias foram implementadas e trouxeram algum tipo de benefício prático.
O trabalho no âmbito do programa de pesquisa de aeronaves de pesquisa de sistemas de pouso continuou por vários anos. Durante esse tempo, foi possível coletar muitas informações necessárias e determinar o potencial dos sistemas existentes. Na prática, foi confirmada a possibilidade de aumentar algumas das características de pouso sem a utilização de novas unidades, o que reduziu os requisitos de condições de pouso e simplificou a operação dos Shuttles. Já em meados dos anos noventa, todas as principais conclusões do programa LSRA foram usadas no desenvolvimento de documentos de orientação existentes.
Teste de pouso em 12 de agosto de 1995
O único laboratório voador com base em um transatlântico de passageiros, usado como parte do projeto LSRA, logo voltou a ser reconstruído. A aeronave CV-990 retinha uma parte significativa dos recursos atribuídos e, portanto, poderia ser usada em uma função ou outra. O estande de pesquisa para montagem da roda foi removido dele e a pele foi restaurada. Mais tarde, essa máquina foi novamente usada no decorrer de vários estudos.
O complexo do Ônibus Espacial está em operação desde o início dos anos 80, mas durante os primeiros anos, as tripulações e os organizadores da missão tiveram que cumprir algumas das mais difíceis relacionadas ao pouso. O programa de pesquisa de aeronaves de pesquisa de sistemas de pouso possibilitou esclarecer as reais capacidades da tecnologia e ampliar as faixas de características permitidas. Em breve, esses estudos levaram a resultados reais e tiveram um efeito positivo no funcionamento posterior do equipamento.
