Исследовательский аппарат для посадки на Луну компании Bell Aerosystems ( LLRV , прозванный « Летающая кровать» ) [1] был программой эпохи проекта «Аполлон» по созданию симулятора для посадки на Луну . Аппараты LLRV использовались FRC, ныне известным как Исследовательский центр полетов имени Армстронга на авиабазе Эдвардс в Калифорнии, для изучения и анализа методов пилотирования, необходимых для полета и посадки лунного модуля «Аполлон» в условиях низкой гравитации Луны. [2]
Исследовательские аппараты были аппаратами вертикального взлета, которые использовали один реактивный двигатель, установленный на карданном подвесе так, чтобы он всегда был направлен вертикально. Он был настроен так, чтобы компенсировать 5/6 веса аппарата, а аппарат использовал ракеты на перекиси водорода, которые могли довольно точно имитировать поведение лунного посадочного модуля.
Успех двух LLRV привел к созданию трех лунных учебных аппаратов ( LLTV ), улучшенной версии LLRV, для использования астронавтами Apollo в Центре пилотируемых космических аппаратов в Хьюстоне, штат Техас, предшественнике Космического центра имени Джонсона NASA . Один LLRV и два LLTV были уничтожены в результате аварий, но система катапультного сиденья ракеты благополучно спасла пилота во всех случаях.
Заключительная фаза каждой посадки Apollo вручную пилотировалась командиром миссии. Из-за проблем с выбором места посадки Нил Армстронг , командир Apollo 11 , сказал, что его миссия не была бы успешной без обширной подготовки на LLTV. Отбору для подготовки на LLTV предшествовала подготовка на вертолете. В интервью 2009 года астронавт Курт Мишель заявил: «Для летательных аппаратов вертолет был наиболее близок по характеристикам к лунному посадочному модулю. Поэтому, если вы не прошли подготовку на вертолете, вы знали, что не полетите. Это как бы выдавало его». [3] Даже Том Стаффорд и Джин Сернан не прошли подготовку на LLTV для своей миссии Apollo 10 , которая была первым полетом лунного модуля на Луну, потому что у NASA «не было планов приземляться на Apollo 10», поэтому «не было никакого смысла в ... обучении на LLTV». Сернан получил эту подготовку только после того, как был назначен резервным командиром миссии «Аполлон-14» , и в 1972 году был последним, кто летал на LLTV во время подготовки в качестве командира миссии «Аполлон-17» , последней миссии по посадке. [4]
Построенные из алюминиевых сплавных ферм , LLRV были оснащены турбовентиляторным двигателем General Electric CF700-2V с тягой 4200 фунтов силы (19 кН), установленным вертикально в карданном подвесе . Двигатель поднял транспортное средство на испытательную высоту, а затем был сброшен, чтобы поддерживать пять шестых веса транспортного средства, имитируя уменьшенную гравитацию Луны. Две подъемные ракеты на перекиси водорода с тягой, которая могла изменяться от 100 до 500 фунтов силы (440–2200 Н), управляли скоростью снижения транспортного средства и горизонтальным движением. Шестнадцать меньших двигателей на перекиси водорода, установленных попарно, давали пилоту контроль над тангажом, рысканием и креном.
У пилота было катапультируемое кресло . При активации оно выталкивало пилота вверх из транспортного средства с ускорением примерно в 14 раз больше силы тяжести в течение примерно половины секунды. С земли этого было достаточно, чтобы вытолкнуть кресло и пилота на высоту около 250 футов (80 м), где парашют пилота мог автоматически и успешно раскрыться. Изготовленное Weber Aircraft LLC , это было одно из первых катапультируемых кресел с нулевым вылетом , способное спасти оператора, даже если самолет был неподвижен на земле, что было необходимо, учитывая низкий и медленный диапазон полета LLRV. [5] [6] [7]
После концептуального планирования и встреч с инженерами из Bell Aerosystems, Буффало, Нью-Йорк, компании, имеющей опыт в области самолетов с вертикальным взлетом и посадкой ( VTOL ), в декабре 1961 года НАСА заключило с Bell контракт на проведение исследований на сумму 50 000 долларов. Bell самостоятельно разработала аналогичный свободнолетающий симулятор, и в результате этого исследования штаб-квартира НАСА одобрила концепцию LLRV, в результате чего 1 февраля 1963 года Bell получила контракт на производство на сумму 3,6 миллиона долларов, предусматривающий поставку первого из двух аппаратов для летных исследований в FRC в течение 14 месяцев.
LLRV-1 был отправлен из Bell в FRC в апреле. LLRV-2 также был отправлен в то же время, но по частям. Из-за потенциального перерасхода средств директор FRC Пол Бикл решил собрать и испытать его в FRC. Затем основное внимание было уделено LLRV-1. Сначала его подготовили к полету на наклонном столе, построенном в FRC, чтобы оценить работу его двигателя без фактического полета. Затем место действия переместилось в старую южную часть базы Эдвардс.
Первые три полета #1 были совершены 30 октября 1964 года старшим летчиком-испытателем FRC Джо Уокером . Он продолжал пилотировать ряд полетов до декабря 1964 года, после чего полеты были разделены с Доном Малликом , также летчиком-испытателем FRC, и Джеком Клювером, старшим летчиком-испытателем вертолетов армии. Ознакомительные полеты также были совершены пилотами NASA Manned Spacecraft Center (позднее Johnson Space Center) Джозефом Альгранти и Х. Э. Римом.
Позже были внесены изменения в кабины обоих LLRV, чтобы лучше имитировать настоящий лунный модуль. Они включали добавление трехкоординатного ручного контроллера и дросселя LM. Также был добавлен корпус кабины из пенополистирола, чтобы имитировать ограниченный обзор пилота в LM.
Последний полет LLRV в FRC состоялся 30 ноября 1966 года. В декабре 1966 года в Хьюстон был отправлен аппарат № 1, а в январе 1967 года — № 2. За два предыдущих года было совершено в общей сложности 198 полетов LLRV-1 и шесть полетов LLRV-2 без серьезных происшествий.
Первый полет LLRV Нила Армстронга был совершен на аппарате № 1 27 марта 1967 года с его базы на углу базы ВВС Эллингтон , штаб-квартиры авиационных операций Космического центра Джонсона. Джо Алгранти, начальник отдела авиационных операций JSC, и летчик-испытатель HE Ream также совершили полеты в том месяце. Оба заметили, как и Армстронг и другие астронавты, что если возникнет серьезная проблема с управлением, у пилота не будет иного выбора, кроме как катапультироваться, поскольку аппарат мог летать только на максимальной высоте 500 футов (200 м).
6 мая 1968 года Армстронг был вынужден воспользоваться катапультным креслом LLRV-1 с высоты около 200 футов (60 м) из-за проблем с управлением и имел около четырех секунд на полном парашюте, прежде чем приземлиться на землю невредимым. LLRV-1 был потерян. [8] Комиссия по расследованию аварии установила, что топливо для двигателей управления ориентацией аппарата закончилось, и что основным фактором был сильный ветер. В результате руководство JSC приняло решение прекратить дальнейшие полеты LLRV, поскольку первый LLTV собирался быть отправлен из Белла в Эллингтон для начала наземных и летных испытаний.
LLRV-2 (NASA 951) в конечном итоге был возвращен в Центр летных исследований Армстронга , где он экспонируется как артефакт вклада центра в программу «Аполлон». [8]
Переговоры между JSC и Bell Aerosystems по трем LLTV (LLTV-1–3), улучшенной учебной версии LLRV, были начаты в октябре 1966 года, а контракт на сумму 5,9 млн долларов на три аппарата был окончательно подписан в марте 1967 года. [9]
В июне 1968 года первый аппарат (LLTV-1) был доставлен компанией Bell в Эллингтон для начала его наземных и летных испытаний подразделением по эксплуатации самолетов (AOD) JSC. Глава AOD Джо Альгранти был главным летчиком-испытателем в его первом полете в августе 1968 года. Летные испытания продолжались до 8 декабря, когда Альгранти потерял управление LLTV-1 во время полета, чтобы расширить диапазон скоростей аппарата. [8] [10] Ему удалось катапультироваться всего за три пятых секунды до того, как аппарат ударился о землю, что, как полагают, произошло из-за его попытки восстановить управление.
Расследование аварии показало, что наземные диспетчеры решили не отслеживать в реальном времени двигатели ориентации, которые управляли движением рыскания транспортного средства, и на скорости, на которой летел Альгранти, двигатели были перегружены аэродинамическими силами LLTV, в результате чего Альгранти потерял управление. Из-за жестких ограничений по стоимости LLRV и LLTV испытания в аэродинамической трубе были отменены в пользу тщательных летных испытаний для оценки аэродинамических характеристик транспортных средств. Однако после рассмотрения результатов расследования аварии было решено, что третий LLTV (LLTV-3) будет загружен в Super Guppy NASA и отправлен в Исследовательский центр Лэнгли в Вирджинии для испытаний в его полномасштабной аэродинамической трубе. Испытания были начаты 7 января 1968 года и закончились через месяц, 7 февраля.
Быстро было установлено, что причиной расхождения была кабина из пенополистирола . Когда угол бокового скольжения транспортного средства достигал минус двух градусов, быстро нарастала сила рыскания, которая превышала способность двигателей рыскания противодействовать ей. Решение было принято просто: снять верхнюю часть корпуса, тем самым проветрив его и устранив чрезмерную силу рыскания. Также по результатам испытаний в аэродинамической трубе можно было разработать предварительный диапазон полета для LLTV, определив его допустимую максимальную скорость полета при различных углах атаки и бокового скольжения. Однако все это должно было быть проверено летными испытаниями, поскольку в трубе невозможно было получить хорошие данные при работающем двигателе.
5 марта 1969 года директором JSC доктором Робертом Гилрутом был назначен Совет по проверке готовности к полету LLTV высокого уровня . В его состав вошли он в качестве председателя, а членами совета были Крис Крафт , глава отдела операций миссии; Джордж Лоу , глава программы «Аполлон» JSC; Макс Фажет , директор по инжинирингу JSC и астронавт Дек Слейтон , директор по работе летного экипажа. Совет рассмотрел результаты испытаний в аэродинамической трубе и 30 марта дал одобрение на возобновление испытательных полетов LLTV-2. [8] Испытательная программа из 18 полетов, все из которых были выполнены Х. Э. Римом, была успешно завершена 2 июня. Таким образом, за месяц до запуска Apollo 11 Армстронг смог завершить свою летную подготовку LLTV. Он прокомментировал свое возвращение:
Eagle (лунный модуль) летел очень похоже на Lunar Landing Training Vehicle, на котором я летал более 30 раз на базе ВВС Эллингтон около Космического центра. Я совершил от 50 до 60 посадок на тренировочном модуле, и окончательная траектория, по которой я летел к посадке, была очень похожа на те, которые я проходил на практике. Это, конечно, придало мне немало уверенности — комфортную узнаваемость.
В авторизованной биографии Армстронга 2005 года « Первый человек: жизнь Нила А. Армстронга » астронавт Билл Андерс цитируется как описывающий LLTV как «очень невоспетого героя программы «Аполлон». Хотя Армстронгу пришлось катапультироваться из LLRV, ни одному другому астронавту не приходилось катапультироваться из LLTV, и каждый пилот лунного модуля в ходе последней миссии «Аполлон-17» тренировался в LLTV и успешно совершил посадку на Луну.
В январе 1971 года LLTV-2 был уничтожен во время испытаний крупной модификации компьютерной системы. Его летчик-испытатель Стюарт Презент смог благополучно катапультироваться. [8]
Джин Сернан пилотировал уцелевший корабль LLTV-3 13 ноября 1972 года, за три недели до Аполлона-17. [8] LLTV-3 (NASA 952) в настоящее время экспонируется в Космическом центре имени Джонсона . [8]
Для LLRV и LLTV существовало два различных режима полета. Основной режим был с двигателем, зафиксированным так, чтобы он оставался «нормальным» по отношению к корпусу.
В карданном «Lunar Sim Mode» турбовентиляторный двигатель с карданным подвесом мог поворачиваться и был направлен вниз к центру масс Земли независимо от положения LLRV; это позволяло аппарату наклоняться на гораздо большие углы, которые были бы типичны для зависания и маневрирования над лунной поверхностью. Несмотря на свой неуклюжий вид, LLRV был оснащен высокотехнологичным набором ранних датчиков (в основном доплеровским радаром ) и вычислительным оборудованием. У системы не было конкретного названия, но эффект, который она производила, назывался «Lunar Sim Mode». [11] Это была высшая степень аппаратного моделирования. Это была не система, которая разгружала бы пилота, как это делает автопилот , и не предназначалась для введения какой-либо безопасности или экономии.
Lunar Sim Mode также можно рассматривать как смесь повышения стабильности, пересчета вертикального ускорения в соответствии с лунной гравитационной константой, за которыми следовали мгновенные корректирующие действия. Lunar Sim Mode LLRV даже мог корректировать порывы ветра в течение миллисекунд, поскольку они могли бы нарушить впечатление отсутствующей атмосферы.
Комментарии летчика-испытателя FRC Дона Маллика после первого полета аппарата в режиме имитации лунных условий иллюстрируют опыт пилотирования LLRV: [12]
В качестве общего утверждения относительно способности к перемещению на Земле по сравнению с способностью к перемещению в лунной симуляции: транспортное средство уменьшается от очень положительного транспортного средства с высокой реакцией до транспортного средства с очень низкой или слабой реакцией. Я уверен, что с обучением и опытом пилот сможет повысить общую производительность транспортного средства-пилота, как только он адаптируется к низким поступательным ускорениям, которые доступны, а также к задержке, которая следует вместе с предвосхищением, которое требуется для надлежащего управления транспортным средством. Даже при таком обучении пилот сталкивается с ситуацией, когда около 5/6 его производительности поступательного маневрирования удалены от таковой на Земле, что является заметным изменением.
Позже Дик Слейтон , тогдашний главный астронавт НАСА , заявил, что не существует другого способа смоделировать посадку на Луну, кроме как с помощью полета LLRV.
Общая характеристика
Производительность
Электронная система управления для учебного транспортного средства для посадки на Луну была разработана для NASA компанией Bell Aerosystems , Inc., инженерные мощности которой располагались в Ниагарском водопаде , штат Нью-Йорк . LLTV был транспортным средством второго поколения после исследовательского транспортного средства для посадки на Луну, использовавшегося астронавтами программы NASA Apollo для отработки навыков пилотирования. LLTV предоставил командирам программы Apollo возможность испытать летные характеристики, связанные с условиями гравитации 1/6 на Луне. Первый транспортный средство LLTV было собрано на авиабазе Эллингтон в Хьюстоне, штат Техас, в 1967 году. Три транспортных средства LLTV в конечном итоге были доставлены на авиабазу Эллингтон. Последний оставшийся из трех транспортных средств LLTV экспонируется в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне, штат Техас.
Электронная система управления была разработана с резервными каналами, которые использовали логику 2 из 2. Выходы каждого основного канала сравнивались на постоянной основе. Если в основной системе управления обнаруживалась неисправность, то управление автоматически переключалось на идентичный резервный канал, и пилот немедленно принимал меры, чтобы посадить аппарат на землю. Все элементы управления представляли собой аналоговые схемы, использующие транзисторные усилительные модули Burr-Brown и другие аналоговые компоненты.
Две из пяти машин сохранились:
Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи
Связанные списки
