Uudelleenkäytettävän avaruusaluksen kehittämisen ja käytön aikana NASA on toteuttanut laajan valikoiman apututkimusohjelmia. Tutkittiin erilaisia näkökohtia kehittyneen teknologian suunnittelusta, valmistuksesta ja toiminnasta. Joidenkin ohjelmien tarkoituksena oli parantaa tiettyjä avaruusteknologian toimintaominaisuuksia. Niinpä alustan käyttäytymistä eri tiloissa tutkittiin LSRA -ohjelman puitteissa.
Avaruussukkula -aluksista oli 1990 -luvun alussa tullut yksi tärkeimmistä amerikkalaisista keinoista kuljettaa rahtia kiertoradalle. Samaan aikaan hankkeen kehittäminen ei pysähtynyt, koskien nyt tällaisten laitteiden toiminnan pääpiirteitä. Erityisesti alusta alkaen aluksilla oli tiettyjä rajoituksia laskeutumisolosuhteissa. Niitä ei voitu istuttaa alle 8 000 jalan (hieman yli 2,4 km) pilviin ja yli 15 solmun (7,7 m / s) sivutuuleen. Sallittujen sääolojen laajeneminen voi johtaa tunnettuihin myönteisiin seurauksiin.
Lentävä laboratorio CV-990 LSRA, heinäkuu 1992
Sivutuulirajoitukset liittyivät pääasiassa alustan lujuuteen. Sukkulan laskeutumisnopeus oli 190 solmua (noin 352 km / h), minkä vuoksi sivutuulta kompensoiva liukuminen aiheutti tarpeettomia kuormia tukiin ja pyöriin. Jos tietty raja ylittyy, tällaiset kuormat voivat johtaa renkaiden tuhoutumiseen ja tiettyihin onnettomuuksiin. Laskeutumiskykyvaatimusten vähentämisellä olisi kuitenkin pitänyt olla myönteisiä tuloksia. Tämän vuoksi 1990 -luvun alussa käynnistettiin uusi tutkimushanke.
Uusi tutkimusohjelma on nimetty sen pääkomponentin - Landing Systems Research Aircraft - mukaan. Sen puitteissa sen piti valmistaa erityinen lentävä laboratorio, jonka avulla olisi mahdollista tarkistaa sukkulan laskutelineen käytön erityispiirteet kaikissa tiloissa ja eri olosuhteissa. Lisäksi määrättyjen tehtävien ratkaisemiseksi oli tarpeen suorittaa joitakin teoreettisia ja käytännön tutkimuksia sekä valmistaa useita näytteitä erikoislaitteista.
Yleiskuva koneesta erikoislaitteilla
Yksi laskuominaisuuksien parantamista koskevien teoreettisten tutkimusten tuloksista oli avaruuskeskuksen kiitotien nykyaikaistaminen. J. F. Kennedy, Florida. Jälleenrakennuksen aikana betoniliuska, jonka pituus oli 4,6 km, palautettiin, ja nyt merkittävä osa siitä erottui uudella kokoonpanolla. 1 km pitkät osat nauhan molempien päiden lähellä saivat suuren määrän pieniä sivusuuria. Heidän avullaan ehdotettiin veden ohjaamista, mikä vähensi sateeseen liittyviä rajoituksia.
Jo rekonstruoidulla kiitotiellä oli tarkoitus suorittaa LSRA -lentolaboratorion testit. Sen suunnittelun eri ominaisuuksien vuoksi sen täytyi simuloida täysin avaruusaluksen käyttäytymistä. Avaruusohjelmassa käytetyn työnauhan käyttö auttoi myös saamaan realistisimmat tulokset.
Lentävä laboratorio laskeutuu tuen ollessa auki. 21. joulukuuta 1992
Lentävän laboratorion työn säästämiseksi ja nopeuttamiseksi päätettiin rakentaa olemassa olevat koneet uudelleen. Entisestä matkustajalaivasta Convair 990 / CV-990 Coronado tuli erikoislaitteiden kuljettaja. NASAn käytössä oleva lentokone rakennettiin ja siirrettiin yhdelle lentoyhtiöistä vuonna 1962, ja sitä käytettiin siviililinjoilla seuraavan vuosikymmenen puoliväliin saakka. Vuonna 1975 Aerospace Agency osti koneen ja lähetti sen Amesin tutkimuskeskukseen. Myöhemmin siitä tuli perusta useille eri tarkoituksiin lentäville laboratorioille, ja 1990 -luvun alussa päätettiin koota sen pohjaan LSRA -kone.
LSRA-projektin tavoitteena oli tutkia Shuttle-laskutelineen käyttäytymistä eri tiloissa, ja siksi CV-990-kone sai asianmukaisen varustuksen. Rungon keskiosassa, vakioiden päätukien välissä, oli lokero avaruusaluksen kokoonpanoa simuloivan telineen asentamiseksi. Rungon rajoitetun tilavuuden vuoksi tällainen tuki oli kiinteästi kiinnitetty eikä sitä voitu poistaa lennon aikana. Teline oli kuitenkin varustettu hydraulikäytöllä, jonka tehtävänä oli siirtää yksiköitä pystysuoraan.
CV-990 lennossa, huhtikuu 1993
Uuden tyyppinen lentävä laboratorio on saanut avaruussukkulan tukijalan. Itse tuella oli melko monimutkainen rakenne, jossa oli iskunvaimentimet ja useita tukia, mutta se erottui tarvittavasta lujuudesta. Telineen alaosassa oli akseli yhdelle suurelle pyörälle vahvistetulla renkaalla. Shuttle -lainalta lainattuja vakioyksiköitä täydennettiin lukuisilla antureilla ja muilla laitteiden toiminnoilla.
Kuten Landing Systems Research Aircraft -projektin kirjoittajat ovat suunnitelleet, CV-990-lentävän laboratorion piti nousta lentoon käyttämällä omaa laskutelineään ja suoritettuaan tarvittavat käännökset laskeutua. Välittömästi ennen laskeutumista avattiin avaruusteknologiasta lainattu keskustuki. Heti kun kosketimme lentokoneen päätukia ja puristimme niiden iskunvaimentimia, hydrauliikan oli laskettava sukkulan tuki ja simuloitava laskutelineen koskettamista. Laskeutumisen jälkeinen ajo suoritettiin osittain käyttämällä testialustaa. Kun nopeus oli laskettu ennalta määrätylle tasolle, hydrauliikan oli nostettava testituki uudelleen.
Perustettu päälaskuteline ja tutkimuslaitteet. Huhtikuuta 1993
Yhdessä "ulkomaalaisen" tukijalan ja sen hallintalaitteiden kanssa koelentokone sai muita keinoja. Erityisesti oli tarpeen asentaa liitäntälaite, jonka avulla simuloitiin avaruustekniikalle ominaista alustan kuormitusta.
Jo testauslaitteiden kehitysvaiheessa kävi selväksi, että testausalustan kanssa työskentely voi olla vaarallista. Kuumat pyörät, joilla on korkea sisäinen paine ja jotka ovat kokeneet vakavaa mekaanista rasitusta, voivat yksinkertaisesti räjähtää yhden tai toisen ulkoisen iskun vaikutuksesta. Tällainen räjähdys uhkasi vahingoittaa ihmisiä 15 m säteellä. Kaksinkertaisella etäisyydellä testaajat riskivät kuulovaurioista. Näin ollen vaarallisten pyörien kanssa työskentelyyn tarvittiin erikoislaitteita.
Alkuperäisen ratkaisun tähän ongelmaan ehdotti NASAn työntekijä David Carrott. Hän osti 1:16 mittakaavan RC -mallin toisen maailmansodan säiliöstä ja käytti sen telaketjua. Tavallisen tornin sijaan runkoon asennettiin videokamera, jossa on signaalinsiirtovälineet, sekä radio-ohjattu sähköpora. Kompaktin koneen, nimeltään Renkaiden hyökkäysauto, piti itsenäisesti lähestyä rypistyneen CV-990-laboratorion runkoa ja porata reikiä renkaaseen. Tämän ansiosta pyörän paine laski turvalliselle tasolle ja asiantuntijat voivat lähestyä alusta. Jos pyörä ei kestänyt kuormaa ja räjähti, ihmiset pysyivät turvassa.
Koeajo, 17. toukokuuta 1994
Uuden testijärjestelmän kaikkien komponenttien valmistelu valmistui vuoden 1993 alussa. Huhtikuussa CV-990 LSRA -lentolaboratorio nousi ensimmäistä kertaa ilmaan testaamaan aerodynaamista suorituskykyä. Ensimmäisen lennon ja lisätestien aikana laboratoriota käytti lentäjä Charles Gordon. Fullerton. Nopeasti todettiin, että sukkulan kiinteä tuki ei yleensä heikennä kuljettajan aerodynamiikkaa ja lento -ominaisuuksia. Näiden tarkastusten jälkeen oli mahdollista jatkaa täysimittaisia testejä, jotka vastasivat hankkeen alkuperäisiä tavoitteita.
Uuden alustan laskeutumistestit alkoivat renkaiden kulumisen tarkistuksella. Suuri määrä laskuja suoritettiin eri nopeuksilla hyväksyttävän alueen sisällä. Lisäksi tutkittiin pyörien käyttäytymistä eri pinnoilla, joita varten Convair 990 LSRA -lentolaboratorio lähetettiin toistuvasti eri NASAn käyttämille lentopaikoille. Tällaiset alustavat tutkimukset mahdollistivat tarvittavien tietojen keräämisen ja tietyllä tavalla suunnitelman mukauttamisen lisätestejä varten. Lisäksi jopa he pystyivät vaikuttamaan avaruussukkulakompleksin jatkotoimintaan.
Tire Assault Vehicle -tuote toimii testattavan renkaan kanssa. 27. heinäkuuta 1995
Vuoden 1994 alussa NASAn asiantuntijat alkoivat testata muita teknologisia ominaisuuksia. Laskut suoritettiin nyt eri tuulen voimakkuuksilla, mukaan lukien ne, jotka ylittivät sukkulan laskeutumisen sallitun. Suuren laskeutumisnopeuden yhdistettynä liukastumiseen kosketukseen olisi pitänyt lisätä kumin kulumista, ja uusien testien odotettiin tutkivan tätä ilmiötä huolellisesti.
Useiden kuukausien aikana tehtyjen koelentojen ja laskeutumisten sarja mahdollisti optimaalisten toimintatilojen löytämisen, joissa negatiivinen vaikutus pyörän rakenteeseen oli minimaalinen. Niiden avulla oli mahdollista saada turvallinen lasku jopa 20 solmun (10, 3 m / s) sivutuulessa koko laskeutumisnopeusalueella. Testit ovat osoittaneet, että renkaiden kumi on osittain hankautunut, joskus metallilankaan asti. Tästä kulumisesta huolimatta renkaat kuitenkin säilyttivät lujuutensa ja mahdollistivat ajon turvallisen suorittamisen.
Laskeutuminen renkaan tuhoutumisen myötä. 2. elokuuta 1995
Olemassa olevien renkaiden käyttäytymistä eri nopeuksilla ja eri sivutuulilla tutkittiin useissa NASAn kohteissa. Tämän ansiosta oli mahdollista löytää paras pintojen ja ominaisuuksien yhdistelmä sekä antaa suosituksia laskeutumisesta eri kiitotielle. Päätuloksena oli yksinkertaistaa avaruusteknologian toimintaa. Ensinnäkin ns. laskeutumisikkunat - aikavälejä hyväksyttävillä sääolosuhteilla. Lisäksi avaruusaluksen hätälaskeutumisella oli joitakin myönteisiä seurauksia välittömästi laukaisun jälkeen.
Päätutkimusohjelman päätyttyä, jolla oli suora yhteys laitteiden käytännön toimintaan, alkoi seuraava testausvaihe. Nyt tekniikkaa testattiin mahdollisuuksien rajalla, mikä johti ymmärrettäviin seurauksiin. Useiden koelaskujen aikana saavutettiin suurimmat mahdolliset nopeudet ja kuormitukset avaruusaluksen runkoon. Lisäksi tutkittiin sallittujen rajojen ylittävää luistamista. Alustan osat eivät aina kyenneet kestämään syntyviä kuormia.
Tutkittu pyörä hätälaskun jälkeen. 2. elokuuta 1995
Joten rengas tuhoutui 2. elokuuta 1995 laskeutuessaan suurella nopeudella. Kumi oli repeytynyt; paljastunut metallijohto ei myöskään kestänyt kuormaa. Menetettyään tuen vanne liukui kiitotien pintaa pitkin ja jauhautui lähes akseliin asti. Myös osa telineestä vaurioitui. Kaikkia näitä prosesseja seurasi hirvittävä melu, kipinät ja tulipalo, joka ulottui tiskin taakse. Joitakin osia ei enää kunnostettu, mutta asiantuntijat pystyivät määrittämään pyörän kykyjen rajat.
Koelasku 11. elokuuta päättyi myös tuhoon, mutta tällä kertaa suurin osa yksiköistä pysyi ehjinä. Jo ajon lopussa rengas ei kestänyt kuormaa ja räjähti. Jatkoliikkeestä suurin osa kumista ja narusta revittiin irti. Ajon päätyttyä levylle jäi vain sotku kumia ja lankaa, ei ollenkaan kuin rengas.
Laskutulos 11. elokuuta 1995
Keväästä 1993 syksyyn 1995 NASAn lentäjät suorittivat 155 testilaskua Convair CV-990 LSRA -lentolaboratoriossa. Tänä aikana on tehty lukuisia tutkimuksia ja kerätty suuri määrä tietoja. Odottamatta testien päättymistä ilmailuteollisuuden asiantuntijat alkoivat tehdä yhteenvedon ohjelman tuloksista. Viimeistään vuoden 1994 alussa laadittiin uusia suosituksia avaruusteknologian laskeutumisesta ja myöhemmästä ylläpidosta. Pian kaikki nämä ideat toteutettiin ja toivat jonkinlaista käytännön hyötyä.
Työskentely Landing Systems Research Aircraft -tutkimusohjelmassa jatkui useita vuosia. Tänä aikana oli mahdollista kerätä paljon tarvittavaa tietoa ja määrittää olemassa olevien järjestelmien mahdollisuudet. Käytännössä vahvistettiin mahdollisuus lisätä joitakin laskeutumisominaisuuksia ilman uusia yksiköitä, mikä vähensi laskeutumisolosuhteita koskevia vaatimuksia ja yksinkertaisti sukkulan toimintaa. Jo 1990-luvun puolivälissä kaikkia LSRA-ohjelman tärkeimpiä havaintoja käytettiin olemassa olevien ohjeasiakirjojen kehittämisessä.
Koeajo 12. elokuuta 1995
Ainoa LSRA -hankkeessa käytetty matkustajalaivan pohjalta lentävä laboratorio palasi pian uudelleenrakentamiseen. CV-990-ilma-alus säilytti merkittävän osan osoitetusta resurssista, ja siksi sitä voitiin käyttää roolissa. Pyörän kiinnitysteline poistettiin siitä ja iho palautettiin. Myöhemmin tätä konetta käytettiin uudelleen eri tutkimusten aikana.
Avaruussukkulakompleksi on ollut toiminnassa 80 -luvun alusta lähtien, mutta ensimmäisten vuosien aikana miehistön ja operaation järjestäjien oli noudatettava joitakin melko kovia laskeutumiseen liittyviä. Landing Systems Research Aircraft -tutkimusohjelma mahdollisti tekniikan todellisten kykyjen selventämisen ja ominaisuuksien sallittujen alueiden laajentamisen. Pian nämä tutkimukset johtivat todellisiin tuloksiin ja vaikuttivat myönteisesti laitteiden jatkokäyttöön.
