أثناء تطوير وتشغيل مركبة الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام لمكوك الفضاء ، أجرت وكالة ناسا مجموعة كبيرة ومتنوعة من برامج البحث المساعدة. تمت دراسة مجموعة متنوعة من جوانب تصميم وتصنيع وتشغيل التكنولوجيا المتقدمة. كان الغرض من بعض هذه البرامج هو تحسين بعض الخصائص التشغيلية لتكنولوجيا الفضاء. لذلك ، تمت دراسة سلوك الشاسيه في أوضاع مختلفة في إطار برنامج LSRA.
بحلول أوائل التسعينيات ، أصبحت سفن مكوك الفضاء إحدى الوسائل الأمريكية الرئيسية لنقل البضائع إلى المدار. في الوقت نفسه ، لم يتوقف تطوير المشروع ، حيث يتطرق الآن إلى السمات الرئيسية لتشغيل هذه المعدات. على وجه الخصوص ، منذ البداية ، واجهت السفن قيودًا معينة على شروط الهبوط. لا يمكن زراعتها بسحب أقل من 8000 قدم (أكثر بقليل من 2.4 كم) وبرياح عرضية أكبر من 15 عقدة (7.7 م / ث). يمكن أن يؤدي توسيع نطاق ظروف الأرصاد الجوية المسموح بها إلى نتائج إيجابية معروفة.
مختبر الطيران CV-990 LSRA ، يوليو 1992
كانت قيود الرياح المستعرضة مرتبطة بشكل أساسي بقوة الهيكل. وصلت سرعة هبوط المكوك إلى 190 عقدة (حوالي 352 كم / ساعة) ، مما أدى إلى الانزلاق ، للتعويض عن الرياح الجانبية ، مما أدى إلى حدوث أحمال غير ضرورية على الدعامات والعجلات. إذا تم تجاوز حد معين ، يمكن أن تؤدي هذه الأحمال إلى تدمير الإطارات ووقوع حوادث معينة. ومع ذلك ، كان ينبغي أن يكون للحد من متطلبات أداء الهبوط نتائج إيجابية. لهذا السبب ، تم إطلاق مشروع بحثي جديد في أوائل التسعينيات.
تمت تسمية برنامج البحث الجديد على اسم مكونه الرئيسي - طائرات أبحاث أنظمة الهبوط. في إطاره ، كان من المفترض إعداد مختبر طيران خاص ، يمكن من خلاله التحقق من خصوصيات تشغيل مكوك الهبوط في جميع الأوضاع وفي ظل ظروف مختلفة. كذلك ، لحل المهام الموكلة ، كان من الضروري إجراء بعض الأبحاث النظرية والعملية ، وكذلك إعداد عدد من العينات من المعدات الخاصة.
منظر عام للآلة مع معدات خاصة
كانت إحدى نتائج الدراسة النظرية لقضايا تحسين خصائص الهبوط هي تحديث مدرج مركز الفضاء. ج. كينيدي ، فلوريدا. أثناء إعادة الإعمار ، تمت استعادة الشريط الخرساني بطول 4 و 6 كم ، وتميز الآن جزء كبير منه بتكوين جديد. تلقت المقاطع التي يبلغ طولها كيلومتر واحد بالقرب من طرفي الشريط عددًا كبيرًا من الأخاديد الجانبية الصغيرة. بمساعدتهم ، تم اقتراح تحويل المياه ، مما قلل من القيود المرتبطة بهطول الأمطار.
بالفعل على المدرج الذي أعيد بناؤه ، تم التخطيط لإجراء اختبارات لمختبر الطيران LSRA. نظرًا للسمات المختلفة لتصميمها ، كان عليها محاكاة سلوك مركبة فضائية تمامًا. كما ساهم استخدام شريط العمل المستخدم في برنامج الفضاء في الحصول على أكثر النتائج واقعية.
المختبر الطائر يهبط مع الدعامة ممتدة. 21 ديسمبر 1992
من أجل حفظ وتسريع العمل في مختبر الطيران ، تقرر إعادة بناء الطائرة الحالية.أصبحت سفينة الركاب السابقة Convair 990 / CV-990 Coronado حاملة المعدات الخاصة. تم بناء الطائرة الموجودة تحت تصرف ناسا ونقلها إلى إحدى شركات الطيران في عام 1962 ، وتم تشغيلها على خطوط مدنية حتى منتصف العقد التالي. في عام 1975 ، تم شراء الطائرة من قبل وكالة الفضاء وإرسالها إلى مركز أبحاث أميس. بعد ذلك ، أصبح أساسًا للعديد من مختبرات الطيران لأغراض مختلفة ، وفي أوائل التسعينيات تقرر تجميع آلة LSRA على قاعدتها.
كان الهدف من مشروع LSRA هو دراسة سلوك معدات هبوط المكوك في أوضاع مختلفة ، وبالتالي تلقت الطائرة CV-990 المعدات المناسبة. في الجزء المركزي من جسم الطائرة ، بين الدعامات الرئيسية القياسية ، تم وضع حجرة لتركيب رف يحاكي تجميع مركبة فضائية. نظرًا للحجم المحدود لجسم الطائرة ، تم تثبيت مثل هذه الدعامة بشكل صارم ولا يمكن إزالتها أثناء الطيران. ومع ذلك ، فقد تم تجهيز الحامل بمحرك هيدروليكي ، وكانت مهمته هي تحريك الوحدات عموديًا.
CV-990 في الرحلة ، أبريل 1993
تلقى المختبر الطائر من النوع الجديد الدعامة الرئيسية لمكوك الفضاء. كان للدعم نفسه هيكل معقد إلى حد ما مع امتصاص الصدمات والعديد من الدعامات ، لكنه تميز بالقوة اللازمة. في الجزء السفلي من الرف ، كان هناك محور لعجلة واحدة كبيرة بإطار مقوى. تم استكمال الوحدات القياسية المستعارة من المكوك بالعديد من أجهزة الاستشعار والمعدات الأخرى التي تراقب تشغيل الأنظمة.
كما تصور مؤلفو مشروع Landing Systems Research Aircraft ، كان من المفترض أن يقلع مختبر الطيران CV-990 باستخدام معدات الهبوط الخاصة به ، وبعد الانتهاء من المنعطفات اللازمة ، للهبوط. مباشرة قبل الهبوط ، تم سحب الدعم المركزي ، المستعير من تكنولوجيا الفضاء. في لحظة لمس الدعامات الرئيسية للطائرة وضغط ماصات الصدمات ، كان على المكونات الهيدروليكية خفض دعم المكوك ومحاكاة لمس معدات الهبوط. تم إجراء تشغيل ما بعد الهبوط جزئيًا باستخدام هيكل الاختبار. بعد تقليل السرعة إلى مستوى محدد مسبقًا ، كان على المكونات الهيدروليكية رفع دعم الاختبار مرة أخرى.
إنشاء معدات الهبوط الرئيسية ومعدات البحث. أبريل 1993
جنبا إلى جنب مع الدعامة "الغريبة" وضوابطها ، تلقت الطائرة التجريبية بعض الوسائل الأخرى. على وجه الخصوص ، كان من الضروري تثبيت الصابورة ، والتي تم من خلالها محاكاة الحمل على الهيكل ، المتأصل في تكنولوجيا الفضاء.
حتى أثناء مرحلة تطوير معدات الاختبار ، أصبح من الواضح أن العمل مع هيكل الاختبار قد يكون خطيرًا. يمكن للعجلات الساخنة ذات الضغط الداخلي المرتفع ، والتي تعرضت لضغط ميكانيكي خطير ، أن تنفجر ببساطة مع تأثير خارجي أو آخر. كان مثل هذا الانفجار يهدد بإصابة الأشخاص في دائرة نصف قطرها 15 مترًا. وعلى بعد ضعف المسافة ، كان المختبرون يخاطرون بضرر السمع. وبالتالي ، كانت هناك حاجة إلى معدات خاصة للعمل مع عجلات خطيرة.
تم اقتراح حل أصلي لهذه المشكلة من قبل موظف ناسا ديفيد كاروت. قام بشراء نموذج RC بمقياس 1:16 من دبابة الحرب العالمية الثانية واستخدم هيكلها المتعقب. بدلاً من البرج القياسي ، تم تثبيت كاميرا فيديو بوسائل نقل الإشارة ، بالإضافة إلى مثقاب كهربائي يتم التحكم فيه عن طريق الراديو ، على الهيكل. كان على الماكينة المدمجة ، المسماة Tyre Assault Vehicle ، أن تقترب بشكل مستقل من هيكل المختبر CV-990 المجعد وحفر ثقوب في الإطار. بفضل هذا ، تم تقليل الضغط في العجلة إلى مستوى آمن ، ويمكن للمتخصصين الاقتراب من الهيكل المعدني. إذا لم تستطع العجلة تحمل الحمل وانفجرت ، فسيظل الناس في أمان.
هبوط تجريبي 17 مايو 1994
تم الانتهاء من إعداد جميع مكونات نظام الاختبار الجديد في أوائل عام 1993. في أبريل ، أخذ مختبر الطيران CV-990 LSRA في الهواء لأول مرة لاختبار الأداء الديناميكي الهوائي.خلال الرحلة الأولى والمزيد من الاختبارات ، تم تشغيل المختبر من قبل الطيار تشارلز جوردون. فوليرتون. سرعان ما تم التأكد من أن الدعم الثابت للمكوك ، بشكل عام ، لا يضعف الديناميكا الهوائية وخصائص الرحلة للناقل. بعد هذه الفحوصات ، كان من الممكن المضي قدمًا في اختبارات كاملة تتوافق مع الأهداف الأصلية للمشروع.
بدأت اختبارات الهبوط للهيكل الجديد بفحص تآكل الإطار. تم إجراء عدد كبير من عمليات الإنزال بسرعات مختلفة ضمن النطاق المقبول. بالإضافة إلى ذلك ، تمت دراسة سلوك العجلات على الأسطح المختلفة ، حيث تم إرسال مختبر الطيران Convair 990 LSRA مرارًا وتكرارًا إلى المطارات المختلفة التي تستخدمها وكالة ناسا. جعلت هذه الدراسات الأولية من الممكن جمع المعلومات اللازمة وبطريقة معينة تعديل الخطة لمزيد من الاختبارات. بالإضافة إلى ذلك ، حتى أنهم كانوا قادرين على التأثير في مزيد من تشغيل مجمع مكوك الفضاء.
يعمل منتج Tyre Assault Vehicle مع الإطار قيد الاختبار. 27 يوليو 1995
مع بداية عام 1994 ، بدأ متخصصو ناسا في اختبار قدرات تكنولوجية أخرى. الآن تم تنفيذ عمليات الإنزال في مستويات مختلفة من قوة الرياح الجانبية ، بما في ذلك تلك التي تتجاوز الحد المسموح به لهبوط المكوك. كان من المفترض أن تؤدي سرعة الهبوط العالية ، جنبًا إلى جنب مع الانزلاق على اللمس ، إلى زيادة تآكل المطاط ، وكان من المتوقع أن تدرس الاختبارات الجديدة هذه الظاهرة بعناية.
أتاحت سلسلة من الرحلات التجريبية والهبوط ، التي أجريت على مدى عدة أشهر ، العثور على الأوضاع المثلى التي كان فيها التأثير السلبي على تصميم العجلة ضئيلًا. مع استخدامها ، كان من الممكن الحصول على إمكانية الهبوط الآمن في رياح متقاطعة تصل إلى 20 عقدة (10 ، 3 م / ث) في النطاق الكامل لسرعات الهبوط. أظهرت الاختبارات أن مطاط الإطارات متآكل جزئيًا ، وأحيانًا إلى السلك المعدني. على الرغم من هذا البلى ، إلا أن الإطارات احتفظت بقوتها وسمحت بإكمال السباق بشكل آمن.
الهبوط مع تدمير الإطارات. 2 أغسطس 1995
تم إجراء دراسة لسلوك الإطارات الموجودة بسرعات مختلفة ورياح متقاطعة مختلفة في العديد من مواقع ناسا. بفضل هذا ، كان من الممكن العثور على أفضل مزيج من الأسطح والخصائص ، وكذلك تقديم توصيات للهبوط على مدارج مختلفة. كانت النتيجة الرئيسية لذلك تبسيط تشغيل تكنولوجيا الفضاء. بادئ ذي بدء ، ما يسمى ب. نوافذ الهبوط - فترات زمنية مع ظروف جوية مقبولة. بالإضافة إلى ذلك ، كانت هناك بعض النتائج الإيجابية في سياق الهبوط الاضطراري للمركبة الفضائية فور الإطلاق.
بعد الانتهاء من برنامج البحث الرئيسي ، والذي كان له صلة مباشرة بالتشغيل العملي للمعدات ، بدأت المرحلة التالية من الاختبار. الآن تم اختبار التقنية في حدود الاحتمالات ، مما أدى إلى عواقب مفهومة. في إطار العديد من عمليات الهبوط التجريبية ، تم تحقيق أقصى سرعات وأحمال ممكنة على هيكل المركبة الفضائية. بالإضافة إلى ذلك ، تمت دراسة سلوك الانزلاق الذي يتجاوز الحدود المسموح بها. لم تكن مكونات الهيكل دائمًا قادرة على التعامل مع الأحمال الناتجة.
عجلة التحقيق بعد هبوط اضطراري. 2 أغسطس 1995
لذلك ، في 2 أغسطس 1995 ، عند الهبوط بسرعة عالية ، تم تدمير الإطار. تمزق المطاط. فشل السلك المعدني المكشوف أيضًا في تحمل الحمل. بعد أن فقدت الدعم ، انزلقت الحافة على طول سطح المدرج وطحنت لأسفل تقريبًا إلى المحور. كما تضررت بعض أجزاء الرف. كانت كل هذه العمليات مصحوبة بضجيج وحشي وشرر وأثر نار امتد خلف المنضدة. لم تعد بعض الأجزاء خاضعة للترميم ، لكن الخبراء تمكنوا من تحديد حدود قدرات العجلة.
انتهى اختبار الهبوط في 11 أغسطس أيضًا بالتدمير ، لكن هذه المرة ظلت معظم الوحدات سليمة. بالفعل في نهاية السباق ، لم يستطع الإطار تحمل الحمل وانفجر.من مزيد من الحركة ، تمزق معظم المطاط والحبل. بعد نهاية السباق ، بقيت فوضى من المطاط والأسلاك على القرص ، ليس مثل الإطارات على الإطلاق.
نتيجة الهبوط في 11 أغسطس 1995
من ربيع عام 1993 إلى خريف عام 1995 ، أجرى طيارو الاختبار التابعون لوكالة ناسا 155 عملية هبوط تجريبية لمختبر طيران كونفير CV-990 LSRA. خلال هذا الوقت ، تم إجراء العديد من الدراسات وتم جمع كمية كبيرة من البيانات. دون انتظار انتهاء الاختبارات ، بدأ الخبراء في صناعة الطيران في تلخيص نتائج البرنامج. في موعد لا يتجاوز بداية عام 1994 ، تم تشكيل توصيات جديدة للهبوط والصيانة اللاحقة لتكنولوجيا الفضاء. سرعان ما تم تنفيذ كل هذه الأفكار وجلبت نوعًا من الفوائد العملية.
استمر العمل في إطار برنامج أبحاث الطائرات لأبحاث أنظمة الهبوط لعدة سنوات. خلال هذا الوقت ، كان من الممكن جمع الكثير من المعلومات الضرورية وتحديد إمكانات الأنظمة الحالية. من الناحية العملية ، تم تأكيد إمكانية زيادة بعض خصائص الهبوط دون استخدام وحدات جديدة ، مما قلل من متطلبات ظروف الهبوط وبسط تشغيل المكوكات. بالفعل في منتصف التسعينيات ، تم استخدام جميع النتائج الرئيسية لبرنامج LSRA في تطوير وثائق التوجيه الحالية.
اختبار الهبوط في 12 أغسطس 1995
سرعان ما عاد المختبر الطائر الوحيد على أساس سفينة الركاب ، والذي تم استخدامه كجزء من مشروع LSRA ، إلى إعادة البناء. احتفظت الطائرة CV-990 بجزء كبير من المورد المخصص ، وبالتالي يمكن استخدامها في دور أو آخر. تمت إزالة حامل البحث الخاص بتركيب العجلة منه وتم ترميم الجلد. في وقت لاحق ، تم استخدام هذه الآلة مرة أخرى في سياق الدراسات المختلفة.
تم تشغيل مجمع مكوك الفضاء منذ أوائل الثمانينيات ، ولكن خلال السنوات القليلة الأولى ، كان على أطقم العمل ومنظمي المهمة الامتثال لبعض القواعد الصعبة المتعلقة بالهبوط. أتاح برنامج أبحاث الطائرات لأنظمة الهبوط من الممكن توضيح القدرات الحقيقية للتكنولوجيا وتوسيع نطاقات الخصائص المسموح بها. سرعان ما أدت هذه الدراسات إلى نتائج حقيقية وكان لها تأثير إيجابي على التشغيل الإضافي للجهاز.
