Military Review

Programa de investigación de aviones de investigación de sistemas de aterrizaje de la NASA (EE. UU.)

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Durante el desarrollo y la operación de la nave espacial reutilizable Space Shuttle, la NASA ha llevado a cabo una gran cantidad de diversos programas de apoyo a la investigación. Estudiamos varios aspectos del diseño, fabricación y operación de tecnología prometedora. El propósito de algunos de estos programas era mejorar ciertas características de rendimiento de la tecnología espacial. Por lo tanto, el comportamiento del chasis en diferentes modos fue estudiado bajo el programa LSRA.


A principios de los años noventa, los barcos del transbordador espacial se habían convertido en uno de los principales medios estadounidenses de entregar mercancías en órbita. Al mismo tiempo, el desarrollo del proyecto no se detuvo, afectando ahora las características principales de la operación de dicho equipo. En particular, desde el principio los barcos se enfrentaron a ciertas restricciones en las condiciones de aterrizaje. No se pudieron plantar con nubes por debajo de 8 mil pies (un poco más de 2,4 km) y con un viento lateral más fuerte que los nodos 15 (7,7 m / s). Extender el rango de condiciones meteorológicas permitidas podría tener consecuencias positivas conocidas.


Laboratorio de vuelo CV-990 LSRA, julio 1992


Las restricciones en el viento lateral se asociaron principalmente con la resistencia del chasis. La velocidad de aterrizaje del Shuttle alcanzó los nudos 190 (aproximadamente 352 km / h), debido a que el deslizamiento, compensando el viento lateral, creó cargas excesivas en los racks y las ruedas. Si supera un cierto límite, dichas cargas podrían provocar la destrucción de los neumáticos y algunos accidentes. Sin embargo, la reducción en los requisitos de rendimiento de aterrizaje debería haber tenido resultados positivos. Debido a esto, a principios de los años noventa, se lanzó un nuevo proyecto de investigación.

El nuevo programa de investigación recibió su nombre por su componente principal: Aeronaves de investigación de sistemas de aterrizaje (“Investigación de trenes de aterrizaje de aeronaves”). Dentro de su marco, se suponía que debía preparar un laboratorio de vuelo especial, con la ayuda de la cual sería posible verificar las peculiaridades del funcionamiento del chasis Shuttle en todos los modos y en diversas condiciones. Además, para resolver los problemas planteados, fue necesario llevar a cabo algunas investigaciones teóricas y prácticas, así como preparar una serie de muestras de equipos especiales.


Vista general de la máquina con equipo especial.


Uno de los resultados del estudio teórico de los problemas de mejora de las características de aterrizaje fue la modernización de la pista del Centro Espacial para ellos. J.F. Kennedy (pc. Florida). Durante la reconstrucción, se restauró la banda de concreto con una longitud de 4,6 km, y ahora una parte significativa de ella se distinguió por una nueva configuración. Las parcelas con una longitud de 1 km cerca de ambos extremos de la tira recibieron un gran número de pequeños surcos transversales. Con su ayuda, se propuso desviar el agua, lo que redujo las restricciones asociadas con la precipitación.

Ya en la pista reconstruida, se planeó probar el laboratorio de vuelo LSRA. Debido a las diversas características de su diseño, tuvo que imitar completamente el comportamiento de la nave espacial. El uso de la banda de trabajo involucrada en el programa espacial también contribuyó a obtener los resultados más realistas.


El laboratorio volador realiza el aterrizaje con el stand extendido. 21 diciembre 1992


Para ahorrar y acelerar el trabajo, decidieron reconstruir el avión existente para el laboratorio de vuelo. El transportista del equipo especial se convirtió en el antiguo avión de pasajeros Convair 990 / CV-990 Coronado. La máquina de la NASA fue construida y transferida a una de las aerolíneas en 1962, y fue operada en líneas civiles hasta mediados de la próxima década. En 1975, el avión fue comprado por la Agencia Aeroespacial y enviado al centro de investigación Ames. Posteriormente, se convirtió en la base de varios laboratorios de vuelo para diferentes propósitos y, a principios de los años noventa, se decidió construir una máquina LSRA en su base.

El propósito del proyecto LSRA fue estudiar el comportamiento del chasis del Shuttle en diferentes modos y, por lo tanto, la aeronave CV-990 recibió el equipo apropiado. En la parte central del fuselaje, entre los soportes principales regulares, hay un compartimento para instalar un bastidor que simula una unidad de naves espaciales. Debido a los volúmenes limitados del fuselaje, dicho bastidor se fijó rígidamente y no pudo salir del vuelo. Sin embargo, el bastidor estaba equipado con un accionamiento hidráulico, cuya tarea era mover las unidades verticalmente.


CV-990 en vuelo, abril 1993


El laboratorio de vuelo de un nuevo tipo ha recibido el bastidor principal de la nave del Transbordador espacial. El soporte en sí tenía una estructura bastante complicada con amortiguadores y varios puntales, sin embargo, era notable por la resistencia necesaria. En la parte inferior del bastidor, se colocó un eje para una rueda grande con un neumático reforzado. Se establecieron unidades prestadas del "Transbordador", complementadas con numerosos sensores y otros equipos que monitorean el trabajo de los sistemas.

Tal como fue concebido por los autores del proyecto de Aviones de Investigación de Aterrizaje, el laboratorio de vuelo CV-990 debía despegar con su propio chasis y, después de hacer los giros necesarios, acercarse al aterrizaje. Inmediatamente antes de aterrizar, el soporte central, tomado de la tecnología espacial, fue retirado. En el momento de tocar las patas principales de la aeronave y comprimir sus amortiguadores, el sistema hidráulico tuvo que bajar el soporte del Shuttle y simular el toque del tren de aterrizaje. La carrera después del aterrizaje se realizó parcialmente con el chasis probado. Después de reducir la velocidad a un nivel predeterminado, el sistema hidráulico tuvo que volver a elevar el soporte probado.


Establecido tren de aterrizaje principal y equipo de investigación. Abril 1993


Junto con el contador "extranjero" y sus controles, el prototipo recibió otros medios. En particular, fue necesario instalar un balasto, con la ayuda de la cual se imitó la carga en el chasis, típica de la tecnología espacial.

En la etapa de desarrollo del equipo de prueba, quedó claro que trabajar con un chasis de prueba podría suponer un cierto peligro. Las ruedas con calefacción con alta presión interna, que experimentaron serias cargas mecánicas, podrían simplemente explotar bajo una influencia externa particular. Tal explosión amenazó con dañar a las personas en el radio 15. Al doble de la distancia, los evaluadores corrían el riesgo de sufrir daños auditivos. Por lo tanto, para trabajar con ruedas peligrosas se requiere equipo especial.

El empleado de la NASA David Carrott propuso una solución original a este problema. Adquirió un modelo prefabricado de radiocontrol tanque tiempos de la Segunda Guerra Mundial en una escala de 1:16, y utilizó su chasis con orugas. En lugar de una torre estándar, se instaló una cámara de video con medios de transmisión de señal, así como un taladro eléctrico controlado por radio. La máquina compacta, llamada Tire Assault Vehicle, tuvo que acercarse independientemente al chasis del reducido laboratorio CV-990 y perforar agujeros en el neumático. Gracias a esto, la presión en la rueda se redujo a segura, y los especialistas pudieron acercarse al chasis. Si la rueda no podía soportar la carga y explotaba, entonces las personas permanecían a salvo.


Prueba de aterrizaje, 17 Mayo 1994


La preparación de todos los componentes del nuevo sistema de prueba se completó a principios de 1993 del año. En abril, el laboratorio de vuelo CV-990 LSRA voló por primera vez para verificar el rendimiento aerodinámico. En el primer vuelo y en las pruebas posteriores, el piloto fue controlado por el piloto Charles Gordon. Fullerton Se estableció lo suficientemente rápido que el soporte no extraíble de la lanzadera, en general, no perjudica la aerodinámica y las características de vuelo del transportista. Después de tales controles, fue posible proceder a pruebas completas que correspondían a los objetivos originales del proyecto.

Las pruebas en un nuevo tren de aterrizaje comenzaron con una revisión del desgaste de los neumáticos. Un gran número de aterrizajes se realizaron a diferentes velocidades dentro del rango permitido. Además, se estudió el comportamiento de las ruedas en diversas superficies, por lo que el laboratorio de vuelo del Convair 990 LSRA se envió repetidamente a diferentes aeródromos utilizados por la NASA. Dichos estudios preliminares nos permitieron reunir la información necesaria y, de cierta manera, ajustar el plan para otras pruebas. Además, incluso ellos pudieron influir en el funcionamiento adicional del complejo Space Shuttle.


El producto Tire Assault Vehicle funciona con el neumático en estudio. 27 julio 1995


A principios de 1994, los expertos de la NASA comenzaron a probar otras capacidades de la tecnología. Ahora, el aterrizaje se llevó a cabo con una fuerza de viento lateral diferente, incluida la superación de la permitida para el aterrizaje del Transbordador. La alta velocidad de aterrizaje en combinación con el deslizamiento al tacto debería haber llevado a una mayor abrasión del caucho, y en el curso de nuevas pruebas se propuso estudiar a fondo este fenómeno.

Una serie de vuelos de prueba y aterrizajes realizados durante varios meses nos permitió encontrar los modos óptimos en los que el impacto negativo en el diseño de la rueda fue mínimo. Con su uso, fue posible obtener la posibilidad de un aterrizaje seguro con vientos laterales hasta nodos 20 (10,3 m / s) en todo el rango de velocidades de aterrizaje. Como se muestra en las pruebas, los neumáticos se borraron parcialmente, y algunas veces hasta el cable metálico. Sin embargo, a pesar de ese desgaste, los neumáticos conservaron su resistencia y permitieron completar la carrera de forma segura.


Aterrizando con la destrucción de los neumáticos. 2 agosto 1995


El estudio del comportamiento de los neumáticos existentes a diferentes velocidades con diferentes vientos laterales se llevó a cabo en varios sitios de la NASA. Debido a esto, fue posible encontrar la mejor combinación de superficies y características, así como hacer recomendaciones para aterrizar en varias pistas. El principal resultado de esto fue la simplificación del funcionamiento de la tecnología espacial. En primer lugar, la llamada Ventanas de aterrizaje - intervalos de tiempo con condiciones climáticas aceptables. Además, hubo algunas consecuencias positivas en el contexto de un aterrizaje de emergencia de una nave espacial inmediatamente después del lanzamiento.

Después de la finalización del programa principal de investigación, que tenía una conexión directa con la operación práctica del equipo, comenzó la siguiente etapa de prueba. Ahora la técnica se probó en el límite de posibilidades, lo que llevó a consecuencias comprensibles. En el marco de varios aterrizajes de prueba, se lograron las velocidades y cargas máximas posibles en el chasis de la nave espacial. Además, el comportamiento del deslizamiento, superando los límites permisibles. No siempre los componentes del chasis para hacer frente a las cargas emergentes.


Rueda investigada después de un aterrizaje de emergencia. 2 agosto 1995


Entonces, 2 de agosto 1995, al aterrizar a alta velocidad, ocurrió la destrucción del neumático. El caucho se rasgó; cable de metal desnudo tampoco podía soportar la carga. Habiendo perdido apoyo, la llanta se deslizó a lo largo de la pista y casi alcanzó el eje. También sufrió algunas partes del bastidor. Todos estos procesos fueron acompañados por un ruido monstruoso, chispas y un sendero ardiente que se extiende detrás de la barra. Parte de las partes no se pudo restaurar, pero los expertos pudieron determinar los límites de la capacidad de la rueda.

El aterrizaje de prueba de 11 agosto también terminó en destrucción, pero esta vez la mayoría de las unidades permanecieron intactas. Ya al ​​final de la carrera, el neumático no pudo soportar la carga y explotó. Por un movimiento adicional, la mayor parte del caucho y el cordón se arrancaron. Después de la finalización de la carrera, solo quedaba una mezcla de goma y alambre, a diferencia de una llanta.


El resultado del aterrizaje 11 agosto 1995.


Desde la primavera 1993 hasta el otoño 1995, los pilotos de pruebas de la NASA realizaron aterrizajes de prueba 155 en el laboratorio de vuelo Convair CV-990 LSRA. Durante este tiempo, se han realizado numerosos estudios y se ha recopilado una gran cantidad de datos. Sin esperar el final de las pruebas, los expertos aeroespaciales comenzaron a resumir el programa. No más tarde del comienzo de 1994, se hicieron nuevas recomendaciones para el aterrizaje y el mantenimiento posterior de la tecnología espacial. Pronto, todas estas ideas fueron implementadas y trajeron algunos beneficios prácticos.

El trabajo en el marco del programa de investigación de aeronaves de investigación de sistemas de aterrizaje continuó durante varios años. Durante este tiempo, logramos recopilar mucha información necesaria y determinar el potencial de los sistemas existentes. En la práctica, se confirmó que es posible aumentar algunas de las características de aterrizaje sin utilizar nuevos agregados, lo que redujo los requisitos para las condiciones de aterrizaje y simplificó el funcionamiento de los lanzaderas. Ya a mediados de los años noventa, todas las conclusiones principales del programa LSRA se usaron en el desarrollo de los documentos de orientación existentes.


Prueba de aterrizaje 12 Agosto 1995 g.


El único laboratorio volador basado en el transatlántico de pasajeros, utilizado en el proyecto LSRA, pronto volvió a la reestructuración. El avión CV-990 retuvo una parte significativa del recurso asignado y, por lo tanto, podría utilizarse en uno u otro rol. Con él sacó el stand de investigación para montar las ruedas y restauró el guarnecido. Más tarde, esta máquina fue utilizada de nuevo en el curso de ciertos estudios.

El complejo del Transbordador espacial ha estado en funcionamiento desde principios de los años ochenta, pero durante los primeros años, las tripulaciones y los organizadores de las misiones tuvieron que observar algunos de los difíciles asociados con el aterrizaje. El programa de investigación de aviones de investigación de sistemas de aterrizaje nos permitió aclarar las capacidades reales de la tecnología y ampliar los rangos de características permitidos. Pronto, estos estudios llevaron a resultados reales y tuvieron un impacto positivo en la operación adicional de los equipos.


En los materiales de los sitios:
https://nasa.gov/
https://dfrc.nasa.gov/
https://flightglobal.com/
autor:
Fotos utilizadas:
Nasa / nasa.gov
1 comentario
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  1. Antiguo26
    Antiguo26 14 noviembre 2017 15: 56 nuevo
    +5
    Artículo interesante. Gracias cirilo. Un plus. Por lo general, tales trabajos no están ampliamente cubiertos, aunque sin ellos mucho hubiera sido imposible