Au cours du développement et de l'exploitation du vaisseau spatial réutilisable de la navette spatiale, la NASA a mené une grande variété de programmes de recherche auxiliaires. Divers aspects de la conception, de la fabrication et du fonctionnement de la technologie de pointe ont été étudiés. Certains de ces programmes visaient à améliorer certaines caractéristiques opérationnelles de la technologie spatiale. Ainsi, le comportement du châssis dans différents modes a été étudié dans le cadre du programme LSRA.
Au début des années 90, les navettes spatiales étaient devenues l'un des principaux moyens américains de transporter des marchandises en orbite. Dans le même temps, le développement du projet ne s'est pas arrêté, abordant maintenant les principales caractéristiques du fonctionnement d'un tel équipement. En particulier, dès le début, les navires ont été confrontés à certaines restrictions sur les conditions de débarquement. Ils ne pouvaient pas être plantés avec des nuages en dessous de 8 000 pieds (un peu plus de 2,4 km) et avec un vent de travers supérieur à 15 nœuds (7,7 m/s). L'élargissement de la gamme des conditions météorologiques autorisées pourrait avoir des conséquences positives connues.
Laboratoire volant CV-990 LSRA, juillet 1992
Les restrictions de vent de travers étaient principalement liées à la résistance du châssis. La vitesse d'atterrissage de la navette a atteint 190 nœuds (environ 352 km / h), à cause de laquelle le glissement, compensant le vent latéral, a créé des charges inutiles sur les jambes de force et les roues. Si une certaine limite était dépassée, de telles charges pourraient entraîner la destruction de pneumatiques et certains accidents. Cependant, la réduction des exigences de performance d'atterrissage aurait dû avoir des résultats positifs. Pour cette raison, un nouveau projet de recherche a été lancé au début des années 90.
Le nouveau programme de recherche porte le nom de sa composante principale - Landing Systems Research Aircraft. Dans son cadre, il était censé préparer un laboratoire volant spécial, à l'aide duquel il serait possible de vérifier les particularités du fonctionnement du train d'atterrissage de la navette dans tous les modes et dans diverses conditions. En outre, pour résoudre les tâches assignées, il était nécessaire d'effectuer des recherches théoriques et pratiques, ainsi que de préparer un certain nombre d'échantillons d'équipements spéciaux.
Vue générale de la machine avec équipement spécial
L'un des résultats de l'étude théorique des problèmes d'amélioration des caractéristiques d'atterrissage a été la modernisation de la piste du Centre spatial. J. F. Kennedy, Floride. Lors de la reconstruction, la bande de béton d'une longueur de 4,6 km a été restaurée et une partie importante de celle-ci se distingue désormais par une nouvelle configuration. Les sections de 1 km de long près des deux extrémités de la bande ont reçu un grand nombre de petites rainures latérales. Avec leur aide, il a été proposé de détourner l'eau, ce qui a réduit les restrictions associées aux précipitations.
Déjà sur la piste reconstituée, il était prévu de réaliser des tests du laboratoire volant du LSRA. En raison des diverses caractéristiques de sa conception, il devait simuler complètement le comportement d'un engin spatial. L'utilisation de la bande de travail utilisée dans le programme spatial a également contribué à l'obtention des résultats les plus réalistes.
Le laboratoire volant atterrit avec la jambe de force déployée. 21 décembre 1992
Afin d'économiser et d'accélérer le travail dans le laboratoire volant, il a été décidé de reconstruire l'avion existant. L'ancien paquebot Convair 990 / CV-990 Coronado est devenu le transporteur de l'équipement spécial. L'avion à la disposition de la NASA a été construit et transféré à l'une des compagnies aériennes en 1962, et a été exploité sur des lignes civiles jusqu'au milieu de la décennie suivante. En 1975, l'avion a été acheté par l'Agence aérospatiale et envoyé au centre de recherche Ames. Par la suite, il est devenu la base de plusieurs laboratoires volants à des fins diverses, et au début des années 90, il a été décidé d'assembler une machine LSRA sur sa base.
L'objectif du projet LSRA était d'étudier le comportement du train d'atterrissage de la navette dans différents modes, et donc l'avion CV-990 a reçu l'équipement approprié. Dans la partie centrale du fuselage, entre les supports principaux standard, un compartiment était situé pour installer un rack qui simule un assemblage de vaisseau spatial. En raison du volume limité du fuselage, une telle jambe de force était fixée de manière rigide et ne pouvait pas être retirée en vol. Cependant, le rack était équipé d'un entraînement hydraulique, dont la tâche était de déplacer les unités verticalement.
CV-990 en vol, avril 1993
Le laboratoire volant du nouveau type a reçu la jambe de force principale de la navette spatiale. Le support lui-même avait une structure assez complexe avec des amortisseurs et plusieurs entretoises, mais il se distinguait par la résistance nécessaire. Dans la partie inférieure du rack, il y avait un axe pour une grande roue avec un pneu renforcé. Les unités standard empruntées à la navette ont été complétées par de nombreux capteurs et autres équipements qui surveillent le fonctionnement des systèmes.
Tel que conçu par les auteurs du projet Landing Systems Research Aircraft, le laboratoire volant CV-990 était censé décoller à l'aide de son propre train d'atterrissage et, après avoir effectué les virages nécessaires, atterrir. Juste avant l'atterrissage, le support central, emprunté à la technologie spatiale, a été arraché. Au moment de toucher les jambes de force de l'avion et de comprimer leurs amortisseurs, l'hydraulique a dû abaisser le support de la navette et simuler le toucher du train d'atterrissage. La course après l'atterrissage a été partiellement effectuée à l'aide du châssis d'essai. Après avoir réduit la vitesse à un niveau prédéterminé, l'hydraulique a dû relever à nouveau le support d'essai.
Mise en place du train d'atterrissage principal et de l'équipement de recherche. avril 1993
Avec la jambe de force "alien" et ses commandes, l'avion expérimental a reçu d'autres moyens. En particulier, il était nécessaire d'installer un ballast à l'aide duquel la charge sur le châssis, inhérente à la technologie spatiale, était simulée.
Même pendant la phase de développement de l'équipement de test, il est devenu évident que travailler avec le châssis de test pouvait être dangereux. Les roues chaudes à haute pression interne, qui ont subi de graves contraintes mécaniques, pourraient simplement exploser avec l'un ou l'autre impact externe. Une telle explosion menaçait de blesser des personnes dans un rayon de 15 m. À deux fois la distance, les testeurs risquaient des dommages auditifs. Ainsi, un équipement spécial était nécessaire pour travailler avec des roues dangereuses.
Une solution originale à ce problème a été proposée par l'employé de la NASA David Carrett. Il a acheté un modèle RC à l'échelle 1:16 d'un char de la Seconde Guerre mondiale et a utilisé son châssis à chenilles. Au lieu d'une tour standard, une caméra vidéo avec des moyens de transmission de signaux, ainsi qu'une perceuse électrique radiocommandée, ont été installées sur la coque. La machine compacte, appelée Tire Assault Vehicle, devait s'approcher indépendamment du châssis d'un laboratoire CV-990 froissé et percer des trous dans le pneu. Grâce à cela, la pression dans la roue a été réduite à un niveau sûr et les spécialistes ont pu s'approcher du châssis. Si la roue ne pouvait pas supporter la charge et explosait, les gens restaient en sécurité.
Atterrissage d'essai, le 17 mai 1994
La préparation de tous les composants du nouveau système d'essai a été achevée au début de 1993. En avril, le laboratoire volant CV-990 LSRA a pris son envol pour la première fois pour tester les performances aérodynamiques. Pendant le premier vol et les tests ultérieurs, le laboratoire était exploité par le pilote Charles Gordon. Fullerton. Il a été rapidement établi que le support fixe de la navette, en général, n'altère pas l'aérodynamisme et les caractéristiques de vol du porteur. Après ces vérifications, il a été possible de procéder à des tests complets qui correspondaient aux objectifs initiaux du projet.
Les tests d'atterrissage du nouveau châssis ont commencé par un contrôle de l'usure des pneus. Un grand nombre d'atterrissages ont été effectués à différentes vitesses dans la plage acceptable. De plus, le comportement des roues sur diverses surfaces a été étudié, pour lequel le laboratoire volant Convair 990 LSRA a été envoyé à plusieurs reprises sur différents aérodromes utilisés par la NASA. Ces études préliminaires ont permis de recueillir les informations nécessaires et d'ajuster d'une certaine manière le plan de tests ultérieurs. De plus, même eux ont pu influencer le fonctionnement ultérieur du complexe de la navette spatiale.
Le produit Tire Assault Vehicle fonctionne avec le pneu testé. 27 juil. 1995
Au début de 1994, les spécialistes de la NASA ont commencé à tester d'autres capacités technologiques. Maintenant, les atterrissages ont été effectués à différentes forces du vent latéral, y compris celles dépassant celle autorisée pour l'atterrissage de la navette. La vitesse d'atterrissage élevée, combinée au glissement au toucher, aurait dû entraîner une abrasion accrue du caoutchouc, et de nouveaux tests étaient attendus pour étudier attentivement ce phénomène.
Une série de vols d'essai et d'atterrissages, effectués sur plusieurs mois, a permis de trouver les modes optimaux dans lesquels l'impact négatif sur la conception de la roue était minime. Avec leur utilisation, il était possible d'obtenir la possibilité d'atterrir en toute sécurité par vent de travers jusqu'à 20 nœuds (10, 3 m / s) dans toute la plage de vitesses d'atterrissage. Des tests ont montré que le caoutchouc des pneus était partiellement abrasé, parfois jusqu'au câble métallique. Malgré cette usure, les pneus ont conservé leur résistance et ont permis de terminer la course en toute sécurité.
Atterrissage avec destruction des pneus. 2 août 1995
L'étude du comportement des pneus existants à différentes vitesses avec différents vents latéraux a été réalisée sur plusieurs sites de la NASA. Grâce à cela, il a été possible de trouver la meilleure combinaison de surfaces et de caractéristiques, ainsi que de faire des recommandations pour l'atterrissage sur différentes pistes. Le principal résultat de ceci était de simplifier le fonctionnement de la technologie spatiale. Tout d'abord, le soi-disant. fenêtres d'atterrissage - intervalles de temps avec des conditions météorologiques acceptables. De plus, il y a eu des conséquences positives dans le contexte de l'atterrissage d'urgence du vaisseau spatial immédiatement après le lancement.
Après l'achèvement du programme de recherche principal, qui avait un lien direct avec le fonctionnement pratique de l'équipement, la prochaine étape des tests a commencé. Maintenant, la technique a été testée à la limite des possibilités, ce qui a conduit à des conséquences compréhensibles. Dans le cadre de plusieurs atterrissages d'essai, les vitesses et charges maximales possibles sur le châssis de l'engin spatial ont été atteintes. De plus, le comportement de glissement au-delà des limites admissibles a été étudié. Les composants du châssis n'étaient pas toujours en mesure de supporter les charges résultantes.
La roue enquêtée après un atterrissage d'urgence. 2 août 1995
Ainsi, le 2 août 1995, lors d'un atterrissage à grande vitesse, le pneu a été détruit. Le caoutchouc était déchiré; le cordon métallique exposé ne pouvait pas non plus supporter la charge. Ayant perdu son support, la jante a glissé le long de la surface de la piste et s'est écrasée presque jusqu'à l'essieu. Certaines parties du rack ont également été endommagées. Tous ces processus étaient accompagnés d'un bruit monstrueux, d'étincelles et d'une traînée de feu qui s'étendait derrière le comptoir. Certaines pièces ne faisaient plus l'objet de restauration, mais les experts ont pu déterminer les limites des capacités de la roue.
L'atterrissage d'essai du 11 août s'est également soldé par une destruction, mais cette fois la plupart des unités sont restées intactes. Déjà à la fin de la course, le pneu n'a pas pu supporter la charge et a explosé. Suite à un mouvement ultérieur, la plupart du caoutchouc et de la corde ont été arrachés. Après la fin de la course, seul un désordre de caoutchouc et de fil est resté sur le disque, pas du tout comme un pneu.
Résultat du débarquement le 11 août 1995
Du printemps 1993 à l'automne 1995, les pilotes d'essai de la NASA ont effectué 155 atterrissages d'essai du laboratoire volant Convair CV-990 LSRA. Pendant ce temps, de nombreuses études ont été menées et une grande quantité de données a été collectée. Sans attendre la fin des tests, des experts de l'industrie aérospatiale ont commencé à résumer les résultats du programme. Au plus tard au début de 1994, de nouvelles recommandations ont été formulées pour l'atterrissage et la maintenance ultérieure de la technologie spatiale. Bientôt, toutes ces idées ont été mises en œuvre et ont apporté une sorte d'avantage pratique.
Les travaux menés dans le cadre du programme de recherche Landing Systems Research Aircraft se sont poursuivis pendant plusieurs années. Pendant ce temps, il a été possible de collecter de nombreuses informations nécessaires et de déterminer le potentiel des systèmes existants. En pratique, la possibilité d'augmenter certaines des caractéristiques d'atterrissage sans l'utilisation de nouvelles unités a été confirmée, ce qui a réduit les exigences de conditions d'atterrissage et simplifié le fonctionnement des navettes. Déjà au milieu des années 90, toutes les principales conclusions du programme LSRA ont été utilisées dans l'élaboration de documents d'orientation existants.
Atterrissage d'essai le 12 août 1995
Le seul laboratoire volant sur la base d'un paquebot, utilisé dans le cadre du projet LSRA, est vite retourné en reconstruction. L'avion CV-990 conservait une part importante de la ressource assignée et pouvait donc être utilisé dans un rôle ou un autre. Le support de recherche pour le montage des roues en a été retiré et la peau a été restaurée. Plus tard, cette machine a été réutilisée au cours de diverses études.
Le complexe de la navette spatiale est en opération depuis le début des années 80, mais au cours des premières années, les équipages et les organisateurs de la mission ont dû se plier à des conditions assez difficiles liées à l'atterrissage. Le programme de recherche Landing Systems Research Aircraft a permis de clarifier les capacités réelles de la technologie et d'élargir les plages de caractéristiques admissibles. Bientôt, ces études ont abouti à des résultats concrets et ont eu un effet positif sur le fonctionnement ultérieur de l'équipement.
