Atkārtoti izmantojamo kosmosa kuģu Space Shuttle izstrādes un ekspluatācijas laikā NASA ir veikusi ļoti dažādas papildu pētniecības programmas. Tika pētīti dažādi progresīvu tehnoloģiju projektēšanas, ražošanas un darbības aspekti. Dažu no šīm programmām mērķis bija uzlabot noteiktas kosmosa tehnoloģiju darbības īpašības. Tātad LSRA programmas ietvaros tika pētīta šasijas uzvedība dažādos režīmos.
Deviņdesmito gadu sākumā Space Shuttle kuģi bija kļuvuši par vienu no galvenajiem amerikāņu līdzekļiem kravu nogādāšanai orbītā. Tajā pašā laikā projekta attīstība neapstājās, tagad pieskaroties šādu iekārtu darbības galvenajām iezīmēm. Jo īpaši no paša sākuma kuģi saskārās ar noteiktiem ierobežojumiem attiecībā uz nosēšanās nosacījumiem. Tos nevarēja apstādīt ar mākoņiem zem 8000 pēdām (nedaudz vairāk par 2,4 km) un ar sānu vēju, kas lielāks par 15 mezgliem (7,7 m / s). Atļauto meteoroloģisko apstākļu diapazona paplašināšana var radīt zināmas pozitīvas sekas.
Lidojošā laboratorija CV-990 LSRA, 1992. gada jūlijs
Sānu vēja ierobežojumi galvenokārt bija saistīti ar šasijas izturību. Shuttle nosēšanās ātrums sasniedza 190 mezglus (aptuveni 352 km / h), kā dēļ slīdēšana, kompensējot sānu vēju, radīja nevajadzīgas slodzes uz balstiem un riteņiem. Ja tiek pārsniegta noteikta robeža, šādas slodzes var izraisīt riepu iznīcināšanu un noteiktus negadījumus. Tomēr nosēšanās veiktspējas prasību samazināšanai vajadzēja būt pozitīviem rezultātiem. Šī iemesla dēļ deviņdesmito gadu sākumā tika uzsākts jauns pētniecības projekts.
Jaunā pētniecības programma ir nosaukta pēc tās galvenās sastāvdaļas - nosēšanās sistēmu izpētes lidmašīnas. Tās ietvaros tai vajadzēja sagatavot īpašu lidojošu laboratoriju, ar kuras palīdzību būtu iespējams pārbaudīt Shuttle šasijas darbības īpatnības visos režīmos un dažādos apstākļos. Tāpat, lai atrisinātu uzdotos uzdevumus, bija nepieciešams veikt dažus teorētiskus un praktiskus pētījumus, kā arī sagatavot vairākus speciāla aprīkojuma paraugus.
Mašīnas vispārējs skats ar īpašu aprīkojumu
Viens no teorētiskā pētījuma rezultātiem par nosēšanās īpašību uzlabošanas jautājumiem bija Kosmosa centra skrejceļa modernizācija. J. F. Kenedijs, Florida. Rekonstrukcijas laikā tika atjaunota betona sloksne 4,6 km garumā, un tagad ievērojama tās daļa tika izcelta ar jaunu konfigurāciju. 1 km posmos netālu no abiem sloksnes galiem tika saņemts liels skaits mazu sānu rievu. Ar viņu palīdzību tika ierosināts novirzīt ūdeni, kas samazināja ierobežojumus, kas saistīti ar nokrišņiem.
Jau uz rekonstruētā skrejceļa bija paredzēts veikt LSRA lidojošās laboratorijas testus. Tā konstrukcijas dažādo iezīmju dēļ tai bija pilnībā jāsimulē kosmosa kuģa uzvedība. Kosmosa programmā izmantotās darba sloksnes izmantošana arī palīdzēja iegūt reālistiskākos rezultātus.
Lidojošā laboratorija nolaižas ar izstieptu statni. 1992. gada 21. decembris
Lai taupītu un paātrinātu darbu lidojošajā laboratorijā, tika nolemts atjaunot esošo lidmašīnu. Bijušais pasažieru laineris Convair 990 / CV-990 Coronado kļuva par īpašā aprīkojuma pārvadātāju. NASA rīcībā esošais lidaparāts tika uzbūvēts un 1962. gadā nodots kādai no aviosabiedrībām, un līdz nākamās desmitgades vidum tas tika ekspluatēts pa civilām līnijām. 1975. gadā lidmašīnu iegādājās Aerospace Agency un nosūtīja uz Ames pētniecības centru. Pēc tam tas kļuva par pamatu vairākām lidojošām laboratorijām dažādiem mērķiem, un deviņdesmito gadu sākumā tika nolemts uz tā bāzes samontēt LSRA mašīnu.
LSRA projekta mērķis bija izpētīt Shuttle šasijas uzvedību dažādos režīmos, un tāpēc lidmašīna CV-990 saņēma atbilstošu aprīkojumu. Korpusa centrālajā daļā starp standarta galvenajiem balstiem atradās nodalījums plaukta uzstādīšanai, kas imitē kosmosa kuģa montāžu. Ierobežotā fizelāžas tilpuma dēļ šāds statnis bija stingri nostiprināts un to nevarēja noņemt lidojuma laikā. Tomēr statīvs bija aprīkots ar hidraulisko piedziņu, kuras uzdevums bija pārvietot vienības vertikāli.
CV-990 lidojumā, 1993. gada aprīlī
Jaunā tipa lidojošā laboratorija ir saņēmusi kosmosa kuģa galveno balstu. Atbalstam bija diezgan sarežģīta struktūra ar amortizatoriem un vairākiem balstiem, taču tas izcēlās ar nepieciešamo izturību. Plaukta apakšējā daļā bija ass vienam lielam ritenim ar pastiprinātu riepu. Standarta vienības, kas aizgūtas no Shuttle, tika papildinātas ar daudziem sensoriem un citu aprīkojumu, kas uzrauga sistēmu darbību.
Kā izdomāja projekta “Nosēšanās sistēmu izpētes lidaparāts” autori, lidojošajai laboratorijai CV-990 vajadzēja pacelties, izmantojot savu šasiju, un, pabeidzot nepieciešamos pagriezienus, nolaisties. Tūlīt pirms nosēšanās centrālais atbalsts, kas aizgūts no kosmosa tehnoloģijām, tika uzvilkts. Pieskaroties lidmašīnas galvenajiem statņiem un saspiežot to amortizatorus, hidraulikai bija jāsamazina šatla balsts un jāsimulē šasijas pieskaršanās. Brauciens pēc nosēšanās tika daļēji veikts, izmantojot testa šasiju. Pēc ātruma samazināšanas līdz iepriekš noteiktam līmenim hidraulikai atkal bija jāpaaugstina testa balsts.
Izveidota galvenā šasija un izpētes aprīkojums. 1993. gada aprīlis
Kopā ar "svešo" statni un tā vadības ierīcēm eksperimentālā lidmašīna saņēma citus līdzekļus. Jo īpaši bija nepieciešams uzstādīt balastu, ar kura palīdzību tika imitēta kosmosa tehnoloģijai raksturīgā slodze uz šasiju.
Pat testa aprīkojuma izstrādes posmā kļuva skaidrs, ka darbs ar testa šasiju var būt bīstams. Karsti riteņi ar augstu iekšējo spiedienu, kas piedzīvojuši nopietnu mehānisku slodzi, var vienkārši eksplodēt ar vienu vai otru ārēju triecienu. Šāds sprādziens draudēja ievainot cilvēkus 15 m rādiusā. Divreiz lielākā attālumā testētāji riskēja dzirdes bojājumus. Tādējādi darbam ar bīstamiem riteņiem bija nepieciešams īpašs aprīkojums.
Oriģinālu šīs problēmas risinājumu ierosināja NASA darbinieks Deivids Karots. Viņš iegādājās Otrā pasaules kara tanka RC modeli 1:16 un izmantoja tā kāpurķēžu šasiju. Standarta torņa vietā uz korpusa tika uzstādīta videokamera ar signāla pārraides līdzekļiem, kā arī radio vadāma elektriskā urbjmašīna. Kompaktajai mašīnai, ko sauca par riepu uzbrukuma transportlīdzekli, bija patstāvīgi jāpieiet pie saburzītās laboratorijas CV-990 šasijas un jāizurbj riepā caurumi. Pateicoties tam, spiediens ritenī tika samazināts līdz drošam līmenim, un speciālisti varēja pieiet pie šasijas. Ja ritenis neizturēja slodzi un eksplodēja, tad cilvēki palika drošībā.
Izmēģinājuma nosēšanās, 1994. gada 17. maijs
Visu jaunās testēšanas sistēmas sastāvdaļu sagatavošana tika pabeigta 1993. gada sākumā. Aprīlī CV-990 LSRA lidojošā laboratorija pirmo reizi pacēlās gaisā, lai pārbaudītu aerodinamiskos rādītājus. Pirmā lidojuma un turpmāko testu laikā laboratoriju vadīja pilots Čārlzs Gordons. Fullertons. Ātri tika konstatēts, ka šatla fiksētais balsts kopumā neietekmē pārvadātāja aerodinamiku un lidojuma īpašības. Pēc šādām pārbaudēm bija iespējams turpināt pilnvērtīgus testus, kas atbilda projekta sākotnējiem mērķiem.
Jaunās šasijas nosēšanās testi sākās ar riepu nodiluma pārbaudi. Liels skaits nosēšanās tika veikts ar dažādu ātrumu pieņemamā diapazonā. Turklāt tika pētīta riteņu uzvedība uz dažādām virsmām, kurām Convair 990 LSRA lidojošā laboratorija vairākkārt tika nosūtīta uz dažādiem lidlaukiem, kurus izmantoja NASA. Šādi sākotnējie pētījumi ļāva savākt nepieciešamo informāciju un noteiktā veidā pielāgot turpmāko testu plānu. Turklāt pat viņi spēja ietekmēt Space Shuttle kompleksa turpmāko darbību.
Riepu uzbrukuma transportlīdzekļa produkts darbojas ar pārbaudāmo riepu. 1995. gada 27. jūlijs
Līdz 1994. gada sākumam NASA speciālisti sāka pārbaudīt citas tehnoloģiju iespējas. Tagad nosēšanās tika veikta ar dažādu sānu vēja stiprumu, ieskaitot tos, kas pārsniedza Shuttle piezemēšanās pieļaujamo. Lielajam nosēšanās ātrumam kopā ar slīdēšanu uz pieskārienu vajadzēja palielināt gumijas nodilumu, un tika gaidīts, ka jauni testi rūpīgi izpētīs šo parādību.
Vairāku mēnešu laikā veikta virkne izmēģinājuma lidojumu un nosēšanās ļāva atrast optimālos režīmus, kuros negatīvā ietekme uz riteņu konstrukciju bija minimāla. Izmantojot tos, bija iespējams iegūt iespēju droši nolaisties sānvējā līdz 20 mezgliem (10, 3 m / s) visā nosēšanās ātruma diapazonā. Testi parādīja, ka riepu gumija bija daļēji noberzta, dažkārt līdz metāla auklai. Neskatoties uz šo nolietojumu, riepas tomēr saglabāja savu spēku un ļāva droši pabeigt skrējienu.
Nosēšanās ar riepu iznīcināšanu. 1995. gada 2. augusts
Esošo riepu uzvedības izpēte dažādos ātrumos ar dažādiem sānvējiem tika veikta vairākās NASA vietās. Pateicoties tam, bija iespējams atrast labāko virsmu un īpašību kombināciju, kā arī sniegt ieteikumus par nosēšanos uz dažādiem skrejceļiem. Galvenais rezultāts bija vienkāršot kosmosa tehnoloģiju darbību. Pirmkārt, t.s. nosēšanās logi - laika intervāli ar pieņemamiem laika apstākļiem. Turklāt kosmosa kuģa avārijas nosēšanās kontekstā tūlīt pēc starta bija dažas pozitīvas sekas.
Pēc galvenās pētniecības programmas pabeigšanas, kurai bija tieša saistība ar iekārtu praktisko darbību, sākās nākamais pārbaudes posms. Tagad tehnika tika pārbaudīta uz iespēju robežas, kas noveda pie saprotamām sekām. Vairāku izmēģinājumu nosēšanās ietvaros tika sasniegts maksimālais iespējamais ātrums un slodze uz kosmosa kuģa šasiju. Turklāt tika pētīta slīdēšanas uzvedība, kas pārsniedz pieļaujamās robežas. Šasijas sastāvdaļas ne vienmēr spēja tikt galā ar radītajām slodzēm.
Izmeklētais ritenis pēc avārijas nosēšanās. 1995. gada 2. augusts
Tātad, 1995. gada 2. augustā, piezemējoties lielā ātrumā, riepa tika iznīcināta. Gumija bija saplēsta; atklātā metāla aukla arī neizturēja slodzi. Zaudējusi balstu, aplis slīdēja pa skrejceļa virsmu un noslīpēja gandrīz līdz asij. Bojātas arī dažas plaukta daļas. Visus šos procesus pavadīja briesmīgs troksnis, dzirksteles un uguns taka, kas stiepās aiz letes. Dažas detaļas vairs nebija pakļautas restaurācijai, bet eksperti spēja noteikt riteņa iespēju robežas.
Izmēģinājuma nosēšanās 11. augustā arī beidzās ar iznīcināšanu, taču šoreiz lielākā daļa vienību palika neskartas. Jau skrējiena beigās riepa neizturēja slodzi un uzsprāga. No tālākas kustības lielākā daļa gumijas un auklas tika norauta. Pēc skrējiena beigām uz diska palika tikai gumijas un stiepļu putra, nepavisam ne kā riepa.
Nosēšanās rezultāts 1995. gada 11. augustā
No 1993. gada pavasara līdz 1995. gada rudenim NASA izmēģinājuma piloti veica 155 izmēģinājuma nosēšanās Convair CV-990 LSRA lidojošajā laboratorijā. Šajā laikā ir veikti daudzi pētījumi un savākts liels datu apjoms. Negaidot testu beigas, aviācijas un kosmosa nozares eksperti sāka apkopot programmas rezultātus. Ne vēlāk kā 1994. gada sākumā tika izstrādāti jauni ieteikumi par kosmosa tehnoloģiju nosēšanos un turpmāku apkopi. Drīz visas šīs idejas tika īstenotas un nesa kaut kādu praktisku labumu.
Darbs saskaņā ar lidaparātu nosēšanās sistēmu izpētes programmu turpinājās vairākus gadus. Šajā laikā bija iespējams savākt daudz nepieciešamās informācijas un noteikt esošo sistēmu potenciālu. Praksē tika apstiprināta iespēja palielināt dažus nosēšanās raksturlielumus, neizmantojot jaunas vienības, kas samazināja prasības nosēšanās apstākļiem un vienkāršoja transporta kursēšanu. Jau deviņdesmito gadu vidū visi galvenie LSRA programmas atklājumi tika izmantoti esošo vadlīniju dokumentu izstrādē.
Izmēģinājuma nosēšanās 1995. gada 12. augustā
Vienīgā lidojošā laboratorija, kuras pamatā bija pasažieru laineris, tika izmantota kā daļa no LSRA projekta, drīz atgriezās pie atjaunošanas. Lidmašīna CV-990 saglabāja nozīmīgu piešķirto resursu daļu, un tāpēc to varēja izmantot vienā vai otrā lomā. No tā tika noņemts riteņu montāžas izpētes stends un atjaunota āda. Vēlāk šī mašīna atkal tika izmantota dažādu pētījumu gaitā.
Space Shuttle komplekss darbojas kopš astoņdesmito gadu sākuma, taču pirmajos gados apkalpēm un misijas organizatoriem bija jāievēro daži diezgan smagi, kas saistīti ar nosēšanos. Nosēšanās sistēmu izpētes lidaparātu izpētes programma ļāva noskaidrot tehnoloģijas reālās iespējas un paplašināt pieļaujamos raksturlielumus. Drīz šie pētījumi deva reālus rezultātus un pozitīvi ietekmēja iekārtas turpmāko darbību.
