Durant el desenvolupament i funcionament de la nau espacial reutilitzable del transbordador espacial, la NASA ha dut a terme una gran varietat de programes auxiliars de recerca. Es van estudiar diversos aspectes del disseny, fabricació i operació de tecnologia avançada. La finalitat d'alguns d'aquests programes era millorar certes característiques operatives de la tecnologia espacial. Per tant, el comportament del xassís en diferents modes es va estudiar en el marc del programa LSRA.
A principis dels anys noranta, els vaixells del transbordador espacial s’havien convertit en un dels principals mitjans nord-americans per lliurar mercaderies en òrbita. Al mateix temps, el desenvolupament del projecte no s'aturà, tocant ara les principals característiques del funcionament d'aquests equips. En particular, des del principi, els vaixells es van enfrontar a certes restriccions a les condicions d'aterratge. No es podien plantar amb núvols inferiors a 8.000 peus (una mica més de 2,4 km) i amb un vent transversal superior a 15 nusos (7,7 m / s). Ampliar el ventall de condicions meteorològiques permeses podria provocar conseqüències positives conegudes.
Laboratori de vol CV-990 LSRA, juliol de 1992
Les restriccions de vent creuat estaven relacionades principalment amb la resistència del xassís. La velocitat d’aterratge de la llançadora va assolir els 190 nusos (uns 352 km / h), a causa dels quals la relliscada, compensant el vent lateral, va crear càrregues innecessàries als puntals i rodes. Si es superés un límit determinat, aquestes càrregues podrien provocar la destrucció de pneumàtics i determinats accidents. No obstant això, la reducció dels requisits de rendiment de l'aterratge hauria d'haver tingut resultats positius. Per això, es va iniciar un nou projecte de recerca a principis dels anys noranta.
El nou programa d’investigació rep el nom del seu component principal: avions de recerca de sistemes d’aterratge. En el seu marc, se suposava que havia de preparar un laboratori especial de vol, amb l'ajut del qual seria possible comprovar les peculiaritats del funcionament del tren d'aterratge de la llançadora en tots els modes i en diverses condicions. A més, per resoldre les tasques assignades, era necessari dur a terme algunes investigacions teòriques i pràctiques, així com preparar diverses mostres d'equips especials.
Vista general de la màquina amb equips especials
Un dels resultats de l’estudi teòric sobre les qüestions de la millora de les característiques de l’aterratge va ser la modernització de la pista del Centre Espacial. J. F. Kennedy, Florida. Durant la reconstrucció, es va restaurar la franja de formigó amb una longitud de 4,6 km, i ara una part important de la mateixa es va distingir per una nova configuració. Els trams d’1 km a prop dels dos extrems de la franja van rebre un gran nombre de petites ranures laterals. Amb la seva ajuda, es va proposar desviar l'aigua, cosa que va reduir les restriccions associades a les precipitacions.
Ja a la pista reconstruïda, estava previst realitzar proves del laboratori de vol LSRA. A causa de les diverses característiques del seu disseny, va haver de simular completament el comportament d'una nau espacial. L’ús de la tira de treball utilitzada al programa espacial també va contribuir a obtenir els resultats més realistes.
El laboratori volador aterra amb el puntal estès. 21 de desembre de 1992
Per tal d'estalviar i accelerar el treball al laboratori de vol, es va decidir reconstruir l'avió existent. L'antic transatlàntic Convair 990 / CV-990 Coronado es va convertir en el transportista de l'equipament especial. L’avió a disposició de la NASA es va construir i va transferir a una de les companyies aèries el 1962 i va operar en línies civils fins a mitjan dècada següent. El 1975, l'avió va ser comprat per l'Agència Aeroespacial i enviat al centre de recerca d'Ames. Posteriorment, es va convertir en la base de diversos laboratoris voladors per a diversos propòsits i, a principis dels anys noranta, es va decidir muntar una màquina LSRA a la seva base.
L'objectiu del projecte LSRA era estudiar el comportament del tren d'aterratge Shuttle en diferents modes i, per tant, l'avió CV-990 va rebre l'equipament adequat. A la part central del fuselatge, entre els suports principals estàndard, es va ubicar un compartiment per instal·lar un bastidor que simula un conjunt de naus espacials. A causa del volum limitat del fuselatge, aquest puntal es fixava rígidament i no es podia treure en vol. No obstant això, el bastidor estava equipat amb un accionament hidràulic, la tasca del qual era moure les unitats verticalment.
CV-990 en vol, abril de 1993
El laboratori volador del nou tipus ha rebut l’eix principal del transbordador espacial. El suport tenia una estructura força complexa amb amortidors i diversos puntals, però es distingia per la força necessària. A la part inferior del bastidor, hi havia un eix per a una roda gran amb un pneumàtic reforçat. Les unitats estàndard manllevades del Shuttle es van complementar amb nombrosos sensors i altres equips que controlen el funcionament dels sistemes.
Tal com van idear els autors del projecte Landing Systems Research Aircraft, se suposava que el laboratori volador CV-990 s’enlairaria amb el seu propi tren d’aterratge i, després d’haver completat els girs necessaris, va aterrar. Immediatament abans d'aterrar, el suport central, manllevat de la tecnologia espacial, es va retirar. En el moment de tocar els puntals principals de l'avió i comprimir els seus amortidors, la hidràulica va haver de baixar el suport de la llançadora i simular tocar el tren d'aterratge. La prova posterior a l'aterratge es va fer parcialment amb el xassís de prova. Després de reduir la velocitat a un nivell predeterminat, la hidràulica va haver de pujar de nou el suport de prova.
Es va establir el principal tren d’aterratge i equips de recerca. Abril de 1993
Juntament amb el puntal "alienígena" i els seus controls, l'avió experimental va rebre alguns altres mitjans. En particular, era necessari instal·lar llast, amb l'ajut del qual es simulava la càrrega del xassís, inherent a la tecnologia espacial.
Fins i tot durant la fase de desenvolupament de l’equip de prova, va quedar clar que treballar amb el xassís de prova podria ser perillós. Les rodes calentes amb alta pressió interna, que han experimentat una forta tensió mecànica, simplement podrien explotar amb un o altre impacte extern. Aquesta explosió amenaçava de ferir persones en un radi de 15 m. A dos cops de distància, els verificadors es van arriscar a patir danys auditius. Per tant, calia equipament especial per treballar amb rodes perilloses.
L’empleat de la NASA David Carrott va proposar una solució original a aquest problema. Va comprar un model RC a escala 1:16 d'un tanc de la Segona Guerra Mundial i va utilitzar el seu xassís rastrejat. En lloc d'una torre estàndard, es va instal·lar al casc una càmera de vídeo amb mitjans de transmissió de senyal, així com un trepant elèctric radiocontrolat. La màquina compacta, anomenada Tire Assault Vehicle, va haver d'apropar-se de manera independent al xassís del laboratori arrugat CV-990 i practicar forats al pneumàtic. Gràcies a això, la pressió a la roda es va reduir a un nivell segur i els especialistes van poder acostar-se al xassís. Si la roda no va poder suportar la càrrega i va explotar, la gent es mantindria segura.
Aterratge de prova, 17 de maig de 1994
La preparació de tots els components del nou sistema de proves es va completar a principis de 1993. A l’abril, el laboratori de vol CV-990 LSRA va sortir a l’aire per primera vegada per provar el rendiment aerodinàmic. Durant el primer vol i altres proves, el pilot va ser operat pel pilot Charles Gordon. Fullerton. Ràpidament es va establir que el suport fix de la llançadora, en general, no perjudica l’aerodinàmica i les característiques de vol del transportista. Després d’aquestes comprovacions, es va poder procedir amb proves de ple dret que es corresponien amb els objectius originals del projecte.
Les proves d’aterratge del nou xassís van començar amb una comprovació del desgast dels pneumàtics. Es va realitzar un gran nombre d'aterratges a diverses velocitats dins del rang acceptable. A més, es va estudiar el comportament de les rodes en diverses superfícies, per a les quals el laboratori volador Convair 990 LSRA va ser enviat repetidament a diferents aeròdroms utilitzats per la NASA. Aquests estudis preliminars van permetre recopilar la informació necessària i ajustar el pla de manera determinada per a futures proves. A més, fins i tot van ser capaços d’influir en el funcionament posterior del complex del transbordador espacial.
El producte Tire Assault Vehicle funciona amb el pneumàtic sotmès a prova. 27 de juliol de 1995
A principis de 1994, els especialistes de la NASA van començar a provar altres capacitats tecnològiques. Ara els aterratges es realitzaven a diferents punts forts del vent lateral, inclosos els que excedien el permès per a l'aterratge del transbordador. L'alta velocitat d'aterratge, combinada amb la relliscada al tacte, hauria d'haver provocat una major abrasió de la goma, i s'esperava que noves proves estudiessin acuradament aquest fenomen.
Una sèrie de vols de prova i aterratges, realitzats durant diversos mesos, van permetre trobar els modes òptims en què l’impacte negatiu sobre el disseny de les rodes era mínim. Amb el seu ús, es va poder obtenir la possibilitat d'un aterratge segur en un vent transversal de fins a 20 nusos (10, 3 m / s) en tota la gamma de velocitats d'aterratge. Les proves han demostrat que la goma dels pneumàtics estava parcialment esgarrapada, de vegades fins al cable de metall. Tot i aquest desgast, els pneumàtics van conservar la seva resistència i van permetre completar la carrera amb seguretat.
Aterratge amb destrucció de pneumàtics. 2 d’agost de 1995
L'estudi del comportament dels pneumàtics existents a diferents velocitats amb diferents vents transversals es va dur a terme a diversos llocs de la NASA. Gràcies a això, es va poder trobar la millor combinació de superfícies i característiques, així com fer recomanacions per aterrar a diverses pistes. El principal resultat d'això va ser simplificar el funcionament de la tecnologia espacial. En primer lloc, els anomenats. finestres de replà: intervals de temps amb condicions meteorològiques acceptables. A més, hi va haver algunes conseqüències positives en el context de l’aterratge d’emergència de la nau immediatament després del llançament.
Després de completar el principal programa de recerca, que tenia una connexió directa amb el funcionament pràctic dels equips, va començar la següent etapa de proves. Ara la tècnica es va provar al límit de possibilitats, cosa que va provocar conseqüències comprensibles. En el marc de diversos aterratges de prova, es van aconseguir les velocitats i càrregues màximes possibles al xassís de la nau espacial. A més, es va estudiar un comportament de relliscament superior als límits permesos. Els components del xassís no sempre van poder fer front a les càrregues resultants.
La roda investigada després d'un aterratge d'emergència. 2 d’agost de 1995
Així, el 2 d’agost de 1995, quan va aterrar a gran velocitat, el pneumàtic va ser destruït. La goma es va esquinçar; el cable metàl·lic exposat tampoc va suportar la càrrega. Després d’haver perdut el suport, la vora va lliscar al llarg de la superfície de la pista i va moldre fins a l’eix. Algunes parts del bastidor també van resultar danyades. Tots aquests processos van anar acompanyats de sorolls monstruosos, espurnes i un rastre de foc que s’estenia darrere del taulell. Algunes de les peces ja no eren objecte de restauració, però els experts van poder determinar els límits de les capacitats de la roda.
L'aterratge de la prova de l'11 d'agost també va acabar amb la destrucció, però aquesta vegada la majoria de les unitats van romandre intactes. Ja al final de la carrera, el pneumàtic no va poder suportar la càrrega i va explotar. Després d’un moviment posterior, es va arrencar la major part de la goma i el cordó. Després del final de la carrera, només quedava un embolic de cautxú i filferro al disc, en absolut com un pneumàtic.
Resultat d’aterratge l’11 d’agost de 1995
Des de la primavera de 1993 fins a la tardor de 1995, els pilots de proves de la NASA van realitzar 155 aterratges de prova al laboratori de vol Convair CV-990 LSRA. Durant aquest temps, s’han dut a terme nombrosos estudis i s’ha recollit una gran quantitat de dades. Sense esperar al final de les proves, els experts de la indústria aeroespacial van començar a resumir els resultats del programa. No més tard a principis de 1994, es van formar noves recomanacions per a l’aterratge i el manteniment posterior de la tecnologia espacial. Aviat totes aquestes idees es van implementar i van aportar algun tipus de benefici pràctic.
El treball en el marc del programa de recerca sobre sistemes d’aterratge va continuar durant diversos anys. Durant aquest temps, es va poder recopilar molta informació necessària i determinar el potencial dels sistemes existents. A la pràctica, es va confirmar la possibilitat d'augmentar algunes de les característiques d'aterratge sense l'ús de noves unitats, cosa que va reduir els requisits per a les condicions d'aterratge i va simplificar el funcionament dels transbordadors. Ja a mitjan anys noranta, totes les conclusions principals del programa LSRA es van utilitzar en el desenvolupament de documents d'orientació existents.
Aterratge de prova el 12 d'agost de 1995
L'únic laboratori de vol basat en un transatlàntic, utilitzat com a part del projecte LSRA, aviat va tornar a la reconstrucció. L’avió CV-990 conservava una part important del recurs assignat i, per tant, es podia utilitzar en un paper o un altre. Se li va retirar el suport de recerca per al muntatge de les rodes i es va restaurar la pell. Més tard, aquesta màquina es va tornar a utilitzar durant diversos estudis.
El complex del transbordador espacial ha estat en funcionament des de principis dels anys vuitanta, però durant els primers anys, les tripulacions i els organitzadors de la missió van haver de complir-ne alguns de difícils relacionats amb l'aterratge. El programa d’investigació d’avions de Landing Systems Research va permetre aclarir les capacitats reals de la tecnologia i ampliar els rangs de característiques admissibles. Aviat, aquests estudis van donar resultats reals i van tenir un efecte positiu en el funcionament posterior de l'equip.
