Military Review

Proyecto de jetpack espacial de SMU / AMU de Chance-Vought

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Jetpacks de los años cincuenta del siglo pasado no pudo presumir de alto rendimiento. Aquellos dispositivos que aún lograron subir al aire tenían un consumo de combustible demasiado alto, lo que afectó negativamente la duración máxima posible del vuelo. Además, hubo algunos otros problemas con diferentes diseños. Con el tiempo, los militares y los ingenieros se desilusionaron con esta técnica, que antes se consideraba prometedora y prometedora. Sin embargo, esto no llevó a una parada completa del trabajo. A finales de los años cincuenta, la organización de la NASA se interesó en este tema y esperaba usar nueva tecnología en los programas espaciales.


En el futuro previsible, los expertos de la NASA esperaban no solo enviar a un hombre al espacio, sino también resolver otros problemas. En particular, consideraron la posibilidad de trabajar en el espacio exterior, fuera de la nave. Para una solución completa de tareas en tales condiciones, se requería un cierto aparato con el cual el astronauta podía moverse libremente en la dirección correcta, maniobrar, etc. A principios de los años sesenta, la NASA solicitó asistencia de la Fuerza Aérea, que en este momento logró llevar a cabo varios programas similares. Además, contrató a varias empresas. aviación industria, que se propuso desarrollar sus propias versiones de un avión personal para el programa espacial. Entre otros, tal oferta fue recibida por Chance-Vought.

De acuerdo con los datos disponibles, incluso en la etapa de estudios preliminares, los expertos de la NASA llegaron a conclusiones sobre el factor de forma óptimo de la tecnología prometedora. Resultó que el medio de transporte individual más conveniente sería una mochila con un conjunto de motores a reacción de baja potencia. Son estos dispositivos los encargados de las empresas contratantes. Cabe señalar que también se consideraron otras variantes del dispositivo, sin embargo, fue precisamente la mochila que se colocó en la espalda del astronauta que se reconoció como óptima.

Proyecto de jetpack espacial de SMU / AMU de Chance-Vought
Vista general del traje espacial de Chance-Vought y el aparato SMU. Foto de la ciencia popular


Durante los próximos años, Chance-Vout realizó una serie de estudios y dio forma al vehículo para el espacio. El proyecto recibió la designación SMU (Unidad de auto-maniobra - "Dispositivo de auto-maniobra"). En las últimas etapas del desarrollo del proyecto y durante las pruebas, se aplicó una nueva designación. El dispositivo pasó a llamarse AMU (Unidad de maniobra de astronautas - "Dispositivo para maniobrar un astronauta").

Probablemente, los autores del proyecto SMU conocían los desarrollos del equipo de Wendell Moore de Bell Aerosystems y también conocían otros desarrollos en esta área. El hecho es que las mochilas propulsoras de la compañía Bell y las naves espaciales que aparecieron poco después tenían que tener los mismos motores, aunque tenían características diferentes. Se propuso que el producto SMU estuviera equipado con motores a reacción que funcionaran con peróxido de hidrógeno y usaran su descomposición catalítica.

El proceso de descomposición catalítica del peróxido de hidrógeno en este momento se utilizó activamente en varias técnicas, incluso en algunas mochilas propulsoras tempranas. La esencia de esta idea es suministrar "combustible" a un catalizador especial que causa la descomposición de una sustancia en agua y oxígeno. La mezcla de gas-vapor resultante tiene una temperatura suficientemente alta, y también se expande a alta velocidad, lo que permite que se use como fuente de energía, incluso en motores a reacción.

Cabe señalar que la descomposición del peróxido de hidrógeno no es la fuente de energía más económica en el contexto de las mochilas reactivas. Para la formación de empuje, suficiente para elevar a una persona en el aire, requiere demasiado "combustible". Por lo tanto, en los proyectos de Bell, el tanque de 20 litros permitió que el piloto no tuviera más de 25-30 en el aire. Sin embargo, esto solo era válido para volar en la Tierra. En el caso de espacio abierto o la superficie de la luna, debido al peso más bajo (o ausente) del astronauta, fue posible proporcionar las características requeridas del dispositivo sin un consumo inaceptablemente alto de peróxido de hidrógeno.

En el curso del proyecto, la SMU tuvo que resolver varios problemas importantes, el principal de los cuales, por supuesto, era el tipo de motor a reacción. Además, fue necesario determinar el diseño óptimo de todo el dispositivo, la composición del equipo necesario y una serie de otras características del proyecto. Según los informes, el estudio de estos problemas llevó al diseño del traje espacial original, que se propuso utilizar con el producto SMU / AMU.

El trabajo de diseño principal se completó en la primera mitad de 1962; poco después, Chance-Vought fabricó un prototipo de jetpack espacial. En el otoño del mismo año, el aparato fue mostrado por primera vez a la prensa. En la edición de noviembre de Popular Science, las imágenes del sistema propuesto se publicaron por primera vez. Además, el artículo en esta revista esbozó el diseño y algunas características básicas.

En una de las fotos publicadas por Popular Science, un astronauta fue representado en un nuevo traje espacial, en cuya parte posterior había una máquina SMU. El traje espacial propuesto tenía un casco esférico con un escudo facial bajado y una parte inferior bien desarrollada, con la que se suponía que debía descansar sobre los hombros del astronauta. También había varios conectores para conectar el traje espacial con los sistemas jetpack. El traje de Chance-Vought era muy diferente de los productos modernos para este propósito. Se llevó a cabo lo más liviano posible y, aparentemente, no estaba equipado con un conjunto de equipos de protección necesarios para cumplir con los requisitos actuales.

La mochila misma era un bloque rectangular con una pared frontal cóncava y un conjunto de herramientas para montar en la espalda del astronauta. Entonces, en la parte superior de la pared frontal había dos "ganchos" característicos con los cuales la bolsa descansaba sobre los hombros del astronauta. En la parte media había un cinturón de regazo, en el que se encontraba un panel de control cilíndrico con varias palancas. También se proporcionaron varios cables y tuberías flexibles para conectar la mochila al traje espacial.

La necesidad de garantizar el trabajo a largo plazo fuera de la nave espacial, así como la imperfección de las tecnologías de la época, afectaron el diseño del dispositivo. En la parte superior del producto SMU había un gran bloque de un sistema de oxígeno de ciclo cerrado. Este dispositivo fue diseñado para suministrar una mezcla de respiración al casco de un astronauta, seguido del bombeo de los gases exhalados y la eliminación del dióxido de carbono. A diferencia de las mangueras para suministrar la mezcla respiratoria desde un barco o cilindros de gas comprimido, el sistema con absorbentes de dióxido de carbono no afectó la maniobrabilidad del astronauta y permitió que permaneciera en un espacio abierto durante mucho tiempo.


SMU sin panel posterior. Foto de la ciencia popular


Según los informes, durante la manifestación a periodistas, la SMU no estaba equipada con un sistema de soporte de vida laboral. Este equipo aún no estaba listo para trabajar y necesitaba verificaciones adicionales, por lo que fue reemplazado por un simulador de peso y dimensiones similares en un prototipo. Fue en esta configuración que el dispositivo participó en las primeras pruebas. Además, el trabajo en esta dirección se retrasó seriamente, debido a que incluso un prototipo posterior, construido al final de 1962, se probó sin un sistema de oxígeno y estaba equipado solo con su simulador.

La parte inferior izquierda del cuerpo (en relación con el piloto) se dio para la colocación del tanque de peróxido de hidrógeno. A la derecha de él había un conjunto de otros equipos para diversos fines. En la parte superior del compartimento inferior derecho había una estación de radio que proporcionaba comunicación de voz bidireccional, debajo se instalaron baterías y la fuente de alimentación para el equipo, así como un cilindro para el nitrógeno comprimido en el sistema de suministro de combustible y un regulador de gas.

En las caras laterales de la superficie superior del jetpack, se proporcionaron cuatro motores en miniatura con sus propias boquillas (dos a cada lado). Los mismos motores estaban en la superficie inferior de la caja. Además, dos motores de diseño similar estaban ubicados en el centro de la superficie inferior. En total, los motores 10 estaban disponibles para emitir gases reactivos. Las boquillas de todos los motores se giraron e inclinaron hacia diferentes lados y tuvieron que ser responsables de crear el empuje dirigido en la dirección correcta.

Cada motor, según la información disponible, era un bloque pequeño con un catalizador de placa que provoca la descomposición del combustible. Antes del catalizador había una válvula controlada por un solenoide. Se propuso que los diez motores estuvieran conectados con el tanque de combustible, que, a su vez, estaba conectado a un cilindro para gas comprimido.

El principio de funcionamiento de los motores era simple. Bajo la presión del nitrógeno comprimido, se suponía que el peróxido de hidrógeno debía ingresar a las tuberías y llegar a los motores. Al comando del sistema de control, los solenoides del motor deberían haber abierto las válvulas y asegurar el acceso del "combustible" a los catalizadores. La siguiente fue la reacción de descomposición con la liberación de la mezcla de gas y vapor a través de la boquilla y la formación de empuje.

Las boquillas estaban dispuestas de tal manera que, mediante el cambio síncrono o asimétrico de los motores, era posible moverse en la dirección correcta, girar o ajustar su posición. Por ejemplo, el encendido simultáneo de todos los motores dirigidos hacia atrás permitió avanzar, y el giro se llevó a cabo debido al encendido asimétrico de los motores de diferentes lados.

La primera versión del dispositivo SMU recibió un panel de control relativamente simple, hecho en una caja cilíndrica y ubicado en el cinturón. En el lateral, debajo de la mano derecha, había una palanca para controlar el movimiento hacia adelante o hacia atrás. En la pared frontal colocó la palanca para controlar el cabeceo y la orientación. Arriba había otra palanca que era responsable del control de balanceo. Además, se proporcionaron interruptores de palanca para encender el motor, la estación de radio y el piloto automático. Con la ayuda de tales controles, el piloto podría entregar el peróxido de hidrógeno a los motores correctos y así controlar sus movimientos.

Además del control manual, la SMU tenía dispositivos automáticos diseñados para facilitar el trabajo de un astronauta. Si fuera necesario, podría encender el piloto automático, que con la ayuda de un giroscopio y un sistema electrónico relativamente simple tenía que controlar la posición del jet pack en el espacio, corrigiéndolo si era necesario. Se supuso que un régimen de este tipo se aplicaría durante un trabajo largo en un lugar, por ejemplo, al realizar el mantenimiento de instrumentos en la superficie exterior de una nave espacial. En este caso, el astronauta tuvo la oportunidad de realizar varios trabajos, y los automáticos tuvieron que vigilar el mantenimiento de la posición deseada.

Presentado a los periodistas, la versión del paquete jet de SMU pesaba aproximadamente 160 libras (aproximadamente 72 kg). Cuando se usó en la Luna, el peso del aparato se redujo a 25 libras (11,5 kg), y cuando se opera en órbita terrestre, el peso debería haber estado completamente ausente.


Modelo de SMU jetpack durante las pruebas. Foto del informe.


Según la publicación de Popular Science, la muestra presentada del aparato SMU, según los cálculos, permitió al astronauta volar hasta los pies 1000 (304 m) con peróxido de hidrógeno en una estación de repostaje. Los motores de tracción, según los desarrolladores, son suficientes para mover una carga bastante grande. Por ejemplo, se afirmó la posibilidad de mover un objeto, como una nave espacial, que pesaba hasta 50 T. Al mismo tiempo, el astronauta tenía que desarrollar una velocidad del orden de un pie por segundo.

Unos meses antes de que se mostrara el aparato de SMU a los periodistas, en medio de 1962, el prototipo fue llevado a la Fuerza Aérea de Wright-Patterson, Ohio, donde se iba a probar. Para llevar a cabo todas las pruebas necesarias, especialistas del Ministerio de Defensa participaron en el proyecto, así como equipos especiales. Por ejemplo, una aeronave especial KC-135 Zero G, utilizada para la investigación en condiciones de ingravidez a corto plazo, fue elegida como la plataforma para las pruebas.

El primer vuelo con "gravedad cero" pasó a 25 en junio a 62, y durante los meses siguientes se llevaron a cabo varias docenas de pruebas del rendimiento del jetpack en condiciones sin peso. Durante este tiempo, fue posible establecer la posibilidad fundamental de usar tales sistemas en la práctica. Además, se confirmaron algunas características y datos de vuelo básicos. Entonces, el empuje del motor fue suficiente para volar en la atmósfera del aire y realizar algunas maniobras simples.

Pruebas exitosas de la SMU no detuvieron el trabajo de diseño. Al final de 1962, se lanzó el desarrollo de una versión actualizada del astronauta jet pack. En la versión modernizada del proyecto, se propuso cambiar el diseño del dispositivo, así como hacer algunos otros ajustes al diseño. Debido a todo esto, se suponía que debía mejorar el rendimiento, en primer lugar, el stock de "combustible" y los datos básicos de vuelo. Después del inicio del trabajo en el proyecto actualizado, apareció un nuevo nombre, AMU, que pronto comenzó a aplicarse en relación con el producto SMU anterior, debido a lo cual era posible cierta confusión.

Según los informes, la AMU mejorada hacia el exterior casi no difirió de la SMU base. El exterior del casco no ha sufrido grandes cambios, el sistema de sujeción del dispositivo en la espalda del astronauta sigue siendo el mismo. Al mismo tiempo, el diseño de los agregados internos cambió drásticamente. El rango de vuelo en el nivel 300 m no se ajustaba a la NASA, por lo que se propuso utilizar un nuevo tanque de combustible. El jetpack de AMU recibió un gran tanque de peróxido de hidrógeno de gran longitud, que ocupaba toda la parte central del casco. El volumen del nuevo tanque era el cubo 660. pulgadas (10,81 L). A los lados de este tanque se ubican otros equipos.

Entre otras unidades, se ha conservado el tanque para nitrógeno comprimido del sistema de presurización de peróxido de hidrógeno. De acuerdo con el proyecto, el nitrógeno debería haber sido suministrado al tanque de combustible bajo presión al nivel de 3500 psi (atmósfera 238). Sin embargo, se usó menos presión durante las pruebas: del orden de 200 psi (13,6 atm). El prototipo de la AMU estaba equipado con motores de diferente potencia. Por lo tanto, las boquillas responsables de mover hacia adelante y hacia atrás desarrollaron un empuje al nivel de las libras 20, que se usan para subir y bajar, en las libras 10.

En el futuro, la UMA podría haber recibido un sistema de soporte vital, pero incluso cuando comenzaron las pruebas, dicho equipo aún no estaba listo. Debido a esto, un AMU experimentado, como su predecesor, recibió solo el diseño del sistema deseado con dimensiones y peso similares. Después de completar todo el trabajo de diseño y las pruebas necesarias, el sistema de oxígeno podría instalarse en un jetpack espacial.

Poco después del final del ensamblaje, al final de 1962 o al comienzo de 1963, la AMU se envió a la base de Wright-Patterson para su prueba. Una aeronave KC-135 Zero G especialmente equipada se convirtió nuevamente en el "campo de pruebas" para sus inspecciones. Se realizaron varias comprobaciones hasta al menos el final del muelle 1963.

A mediados de mayo, 1963, los autores del proyecto prepararon un informe de prueba. En ese momento, como se indica en el documento, se realizaron más de cien vuelos a lo largo de una trayectoria parabólica, durante los cuales se verificó el funcionamiento de las mochilas propulsoras en condiciones de ingravidez. Durante las pruebas, a pesar de la corta duración de los vuelos con gravedad cero, fue posible controlar el control de ambos dispositivos, así como verificar su capacidad para transportar el piloto o la carga.


Una mochila AMU durante las pruebas. Foto del informe.


En la parte final del informe, se indicó que el jetpack de la AMU en su forma actual tiene características satisfactorias y se puede utilizar para resolver las tareas asignadas. También se observó que los motores de empuje de hasta 20 libras son suficientes para un vuelo controlado en la dirección correcta y para realizar varias maniobras. La ubicación seleccionada de las boquillas de los motores proporcionados, tal como está escrito en el informe, tiene un excelente control sobre el aparato al colocar el sistema de mochila de piloto a una distancia igual del centro de gravedad.

El piloto automático en su conjunto se mostró bien, pero necesitaba mejoras y pruebas adicionales. En algunas situaciones, este dispositivo no pudo responder correctamente al cambio en la posición de la mochila. Además, se propuso "enseñar" la automatización del control para ignorar pequeñas desviaciones (hasta 10 °) del aparato desde la posición especificada. Este modo permitió reducir significativamente el consumo de peróxido de hidrógeno.

Los astronautas, que en el futuro tenían que usar el producto AMU, tuvieron que someterse a un curso de entrenamiento especial, durante el cual no solo podían dominar el control, sino también aprender a "sentir" el dispositivo. La necesidad de esto ha sido comprobada por varios vuelos de prueba bajo el control de un piloto con un nivel de capacitación insuficiente. En tales casos, el piloto actuó lentamente y no difería en la precisión del control.

En general, los autores del informe apreciaron mucho tanto el dispositivo AMU como los resultados de sus pruebas. Se recomendó continuar trabajando en el proyecto, continuar mejorando toda la estructura y sus componentes individuales, y también prestar atención a algunos modos de vuelo. Todas estas medidas permitieron contar con la apariencia de un jetpack viable para los astronautas, totalmente adecuado para resolver todas las tareas asignadas.

La NASA y Chance-Vought, así como varias organizaciones relacionadas, tuvieron en cuenta el informe del evaluador y continuaron trabajando en proyectos prometedores. A mediados de la década, basándose en el diseño de SMU / AMU, se desarrolló un nuevo dispositivo, que incluso se planificó para ser probado en un espacio abierto.

El trabajo adicional en el campo de las mochilas espaciales fue coronado con éxito. A principios de los años ochenta, la primera nave espacial MMU utilizada en el equipo de la nave espacial Space Shuttle fue enviada al espacio. Este equipo fue utilizado activamente en varias misiones para resolver varias tareas. Por lo tanto, la idea de un jetpack, a pesar de muchos fallos, alcanzó una aplicación práctica. Es cierto que comenzaron a usarlo no en la Tierra, sino en el espacio.


Residencia en:
http://theverge.com/
http://dtic.mil/
http://flyingcarsandfoodpills.com/
Jet pack convierte a los astronautas en naves espaciales humanas. Ciencia popular. 1962, No.11
Letho S. The Great American Jet Pack: la búsqueda del mejor dispositivo de elevación individual. Chicago Review Press, 2013

Informe de prueba de SMU / AMU:
http://dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/403729.pdf
autor:
1 comentario
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  1. Razvedka_Boem
    Razvedka_Boem 27 noviembre 2015 20: 16 nuevo
    0
    Реактивные ранцы получат "второе дыхание", когда активно начнут использовать космические станции и лунные базы. На орбите и Луне, можно построить различные заводы и производства, где будут получать особо чистые металлы, сплавы и уникальные лекарства. Все это потребует гигантских вложений, но не больших, чем сейчас тратится на военные нужды. Также, активное использование космоса, даст новый виток развитию технологий и даже может объединить людей, дать цель в жизни.