Během vývoje a provozu opakovaně použitelné kosmické lodi Space Shuttle provedla NASA celou řadu pomocných výzkumných programů. Byly studovány různé aspekty návrhu, výroby a provozu vyspělé technologie. Účelem některých z těchto programů bylo zlepšit určité provozní vlastnosti vesmírných technologií. Chování podvozku v různých režimech bylo tedy studováno v rámci programu LSRA.
Počátkem devadesátých let se lodě raketoplánu staly jedním z hlavních amerických dopravních prostředků na oběžnou dráhu. Současně se vývoj projektu nezastavil, nyní se dotýká hlavních rysů provozu takového zařízení. Zejména lodě od samého počátku čelily určitým omezením podmínek přistání. Nemohly být osázeny mraky pod 8 000 stop (mírně přes 2,4 km) a s bočním větrem větším než 15 uzlů (7,7 m / s). Rozšíření rozsahu povolených meteorologických podmínek by mohlo vést ke známým pozitivním důsledkům.
Létající laboratoř CV-990 LSRA, červenec 1992
Omezení bočního větru souviselo především s pevností podvozku. Přistávací rychlost raketoplánu dosáhla 190 uzlů (asi 352 km / h), díky čemuž skluz kompenzující boční vítr vytvořil zbytečné zatížení vzpěr a kol. Pokud by byl překročen určitý limit, mohlo by takové zatížení vést ke zničení pneumatik a k určitým nehodám. Snížení požadavků na přistávací výkon však mělo mít pozitivní výsledky. Z tohoto důvodu byl na počátku devadesátých let zahájen nový výzkumný projekt.
Nový výzkumný program je pojmenován podle své hlavní součásti - Landing Systems Research Aircraft. V jeho rámci měla připravit speciální létající laboratoř, s jejíž pomocí by bylo možné prověřit zvláštnosti fungování podvozku Shuttle ve všech režimech a za různých podmínek. Také k vyřešení zadaných úkolů bylo nutné provést nějaký teoretický a praktický výzkum a také připravit řadu vzorků speciálního vybavení.
Celkový pohled na stroj se speciálním vybavením
Jedním z výsledků teoretické studie problematiky zlepšování přistávacích charakteristik byla modernizace dráhy vesmírného střediska. J. F. Kennedy, Florida. Během rekonstrukce byl obnoven betonový pás o délce 4, 6 km a nyní byla jeho významná část odlišena novou konfigurací. Úseky o délce 1 km poblíž obou konců pásu obdržely velké množství malých postranních drážek. S jejich pomocí bylo navrženo odklonění vody, což snížilo omezení spojená se srážkami.
Již na zrekonstruované dráze bylo plánováno provedení testů létající laboratoře LSRA. Kvůli různým vlastnostem jeho konstrukce musel zcela simulovat chování kosmické lodi. Použití pracovního pásu použitého ve vesmírném programu také přispělo k získání nejrealističtějších výsledků.
Létající laboratoř přistává s vysunutou vzpěrou. 21. prosince 1992
Aby se ušetřily a zrychlily práce v létající laboratoři, bylo rozhodnuto o přestavbě stávajícího letadla. Nositelem speciálního vybavení se stal bývalý osobní parník Convair 990 / CV-990 Coronado. Letoun, který měl NASA k dispozici, byl postaven a převeden na jednu z leteckých společností v roce 1962 a byl provozován na civilních linkách až do poloviny příštího desetiletí. V roce 1975 byl letoun zakoupen Aerospace Agency a odeslán do výzkumného centra Ames. Následně se stal základem pro několik létajících laboratoří pro různé účely a na počátku devadesátých let bylo rozhodnuto sestavit na jeho základnu stroj LSRA.
Cílem projektu LSRA bylo studium chování podvozku Shuttle v různých režimech, a proto letoun CV-990 obdržel příslušné vybavení. Ve střední části trupu, mezi standardními hlavními podpěrami, byla umístěna přihrádka pro instalaci stojanu, který simuluje sestavu kosmické lodi. Vzhledem k omezenému objemu trupu byla taková vzpěra pevně upevněna a nemohla být za letu odstraněna. Regál byl však vybaven hydraulickým pohonem, jehož úkolem bylo přesouvat jednotky svisle.
CV-990 za letu, duben 1993
Létající laboratoř nového typu obdržela hlavní vzpěru raketoplánu. Samotná podpora měla poměrně složitou strukturu s tlumiči nárazů a několika vzpěrami, ale vyznačovala se potřebnou silou. Ve spodní části stojanu byla náprava pro jedno velké kolo se zesílenou pneumatikou. Standardní jednotky vypůjčené z raketoplánu byly doplněny mnoha senzory a dalším vybavením, které monitoruje provoz systémů.
Jak pojali autoři projektu Landing Systems Research Aircraft, měla létající laboratoř CV-990 vzlétnout pomocí vlastního podvozku a po absolvování nezbytných zatáček přistát. Bezprostředně před přistáním byla vytažena centrální opora, vypůjčená z vesmírných technologií. V okamžiku dotyku hlavních vzpěr letadla a stlačení jejich tlumičů musela hydraulika spustit podpěru raketoplánu a simulovat dotyk podvozku. Po přistání byl částečně proveden pomocí testovacího podvozku. Po snížení rychlosti na předem stanovenou úroveň musela hydraulika znovu zvednout podpěru testu.
Zaveden hlavní podvozek a výzkumné zařízení. Duben 1993
Spolu s „mimozemskou“vzpěrou a jejími ovládacími prvky získalo experimentální letadlo další prostředky. Zejména bylo nutné nainstalovat předřadník, pomocí kterého bylo simulováno zatížení podvozku, vlastní vesmírné technologii.
Už ve fázi vývoje testovacího zařízení se ukázalo, že práce s testovacím podvozkem může být nebezpečná. Horká kola s vysokým vnitřním tlakem, která byla vystavena vážnému mechanickému namáhání, by mohla při jednom nebo jiném vnějším nárazu jednoduše explodovat. Takový výbuch hrozil zraněním osob v okruhu 15 m. Při dvojnásobné vzdálenosti riskovali testeři poškození sluchu. Pro práci s nebezpečnými koly bylo tedy zapotřebí speciální vybavení.
Původní řešení tohoto problému navrhl zaměstnanec NASA David Carrott. Koupil RC model tanku z 2. světové války v měřítku 1:16 a použil jeho pásový podvozek. Místo standardní věže byla na trup instalována videokamera s prostředky pro přenos signálu a také rádiem ovládaná elektrická vrtačka. Kompaktní stroj, nazývaný Tire Assault Vehicle, se musel nezávisle přiblížit k podvozku zmačkané laboratoře CV-990 a vyvrtat otvory v pneumatice. Díky tomu byl tlak v kole snížen na bezpečnou úroveň a specialisté se mohli přiblížit k podvozku. Pokud kolo nevydrželo zátěž a explodovalo, pak lidé zůstali v bezpečí.
Testovací přistání, 17. května 1994
Příprava všech součástí nového testovacího systému byla dokončena počátkem roku 1993. V dubnu vzlétla poprvé do vzduchu létající laboratoř CV-990 LSRA, aby otestovala aerodynamický výkon. Během prvního letu a dalších testů laboratoř provozoval pilot Charles Gordon. Fullerton. Rychle se ukázalo, že pevná podpora raketoplánu obecně nenarušuje aerodynamiku a letové vlastnosti nosiče. Po takových kontrolách bylo možné přistoupit k plnohodnotným testům, které odpovídaly původním cílům projektu.
Testy přistání nového podvozku začaly kontrolou opotřebení pneumatik. Bylo provedeno velké množství přistání při různých rychlostech v přijatelném rozsahu. Kromě toho bylo studováno chování kol na různých površích, pro které byla létající laboratoř Convair 990 LSRA opakovaně vysílána na různá letiště využívaná NASA. Tyto předběžné studie umožnily shromáždit potřebné informace a určitým způsobem upravit plán pro další testy. Navíc i oni dokázali ovlivnit další provoz komplexu Space Shuttle.
Produkt Tire Assault Vehicle pracuje s testovanou pneumatikou. 27. července 1995
Na začátku roku 1994 začali specialisté NASA testovat další technologické možnosti. Nyní byla přistání prováděna při různých silách bočního větru, včetně těch, které přesahovaly přípustné pro přistání raketoplánu. Vysoká přistávací rychlost v kombinaci se skluzem na dotek měla vést ke zvýšenému oděru gumy a očekávalo se, že nové testy tento jev pečlivě prostudují.
Série testovacích letů a přistání, prováděných několik měsíců, umožnila najít optimální režimy, ve kterých byl negativní dopad na konstrukci kola minimální. S jejich využitím bylo možné získat možnost bezpečného přistání při bočním větru až 20 uzlů (10, 3 m / s) v celém rozsahu přistávacích rychlostí. Testy ukázaly, že guma pneumatik byla částečně obroušena, někdy až na kovovou šňůru. I přes toto opotřebení si pneumatiky zachovaly svou pevnost a umožnily bezpečné dokončení běhu.
Přistání se zničením pneumatik. 2. srpna 1995
Studie chování stávajících pneumatik při různých rychlostech s různým bočním větrem byla provedena na několika místech NASA. Díky tomu bylo možné najít nejlepší kombinaci povrchů a charakteristik a také vydat doporučení pro přistání na různých drahách. Hlavním výsledkem toho bylo zjednodušení provozu vesmírných technologií. Předně tzv. přistávací okna - časové intervaly s přijatelnými povětrnostními podmínkami. V souvislosti s nouzovým přistáním kosmické lodi bezprostředně po startu navíc došlo k některým pozitivním důsledkům.
Po dokončení hlavního výzkumného programu, který měl přímé spojení s praktickým provozem zařízení, začala další fáze testování. Nyní byla technika testována na hranici možností, což vedlo k pochopitelným důsledkům. V rámci několika testovacích přistání bylo dosaženo maximálních možných rychlostí a zatížení podvozku kosmické lodi. Kromě toho bylo studováno chování při skluzu překračující přípustné limity. Komponenty podvozku nebyly vždy schopné zvládnout výsledné zatížení.
Vyšetřované kolo po nouzovém přistání. 2. srpna 1995
2. srpna 1995, při přistání vysokou rychlostí, byla pneumatika zničena. Guma byla roztržena; odhalený kovový kabel také nevydržel zátěž. Když ráfek ztratil oporu, sklouzl po povrchu dráhy a zabrousil téměř k nápravě. Některé části stojanu byly také poškozeny. Všechny tyto procesy provázel monstrózní hluk, jiskry a ohnivá stopa, která se táhla za pultem. Některé části již nepodléhaly restaurování, ale odborníci dokázali určit limity schopností kola.
Zkušební přistání 11. srpna také skončilo zničením, ale tentokrát většina jednotek zůstala nedotčena. Už na konci běhu pneumatika nevydržela zátěž a explodovala. Z dalšího pohybu byla většina gumy a šňůry utržena. Po skončení běhu zůstal na disku jen nepořádek gumy a drátu, vůbec ne jako pneumatika.
Výsledek přistání 11. srpna 1995
Od jara 1993 do podzimu 1995 provedli testovací piloti NASA 155 testovacích přistání létající laboratoře Convair CV-990 LSRA. Během této doby bylo provedeno mnoho studií a bylo shromážděno velké množství údajů. Bez čekání na konec testů začali odborníci v leteckém průmyslu shrnovat výsledky programu. Nejpozději na začátku roku 1994 byla vytvořena nová doporučení pro přistání a následnou údržbu vesmírné technologie. Všechny tyto nápady byly brzy implementovány a přinesly určitý druh praktického prospěchu.
Práce v rámci výzkumného programu Landing Systems Research Aircraft pokračovaly několik let. Během této doby bylo možné shromáždit spoustu potřebných informací a určit potenciál stávajících systémů. V praxi byla potvrzena možnost zvýšení některých přistávacích charakteristik bez použití nových jednotek, což snížilo požadavky na podmínky přistání a zjednodušilo provoz raketoplánů. Již v polovině devadesátých let byla při vypracování stávajících pokynů použita všechna hlavní zjištění programu LSRA.
Testovací přistání 12. srpna 1995
Jediná létající laboratoř na základě vložky pro cestující, používaná v rámci projektu LSRA, se brzy vrátila k přestavbě. Letoun CV-990 si ponechal významnou část přiděleného zdroje, a proto jej bylo možné použít v té či oné roli. Byl z něj odstraněn výzkumný stojan pro montáž kol a obnovena kůže. Později byl tento stroj opět použit v průběhu různých studií.
Komplex raketoplánu je v provozu od počátku osmdesátých let, ale během prvních let museli posádky a organizátoři misí vyhovět některým poměrně tvrdým souvisejícím s přistáním. Výzkumný program Landing Systems Research Aircraft umožnil vyjasnit skutečné schopnosti technologie a rozšířit přípustné rozsahy charakteristik. Tyto studie brzy vedly ke skutečným výsledkům a měly pozitivní vliv na další provoz zařízení.
