Veículo de pesquisa de pouso lunar - Lunar Landing Research Vehicle

Veículo de pesquisa de pouso lunar (LLRV)
Veículo de pesquisa de pouso lunar nº 2 em 1967 (ECN-1606) .jpg
Veículo de pesquisa de pouso lunar nº 2 em voo, janeiro de 1967
Função Aeronave VTOL experimental
Fabricante Bell Aerosystems
Primeiro voo 30 de outubro de 1964
Usuário primário NASA
Número construído

O Veículo Lunar de Pesquisa de Pouso Lunar da Bell Aerosystems ( LLRV , apelidado de Flying Bedstead ) era um programa da era do Projeto Apollo para construir um simulador para pousos na Lua . Os LLRVs foram usados ​​pelo FRC, agora conhecido como NASA Armstrong Flight Research Center , na Edwards Air Force Base , Califórnia, para estudar e analisar as técnicas de pilotagem necessárias para voar e pousar o Módulo Lunar Apollo no ambiente lunar de baixa gravidade.

Os veículos de pesquisa eram veículos de decolagem vertical que usavam um único motor a jato montado em um cardan de modo que sempre apontava verticalmente. Ele foi ajustado para cancelar 5/6 do peso do veículo, e o veículo usava foguetes de peróxido de hidrogênio que podiam simular com bastante precisão o comportamento de um módulo lunar.

O sucesso dos dois LLRVs levou à construção de três Lunar Landing Training Vehicles ( LLTVs ), uma versão aprimorada do LLRV, para uso pelos astronautas da Apollo no Manned Spacecraft Center em Houston, Texas, predecessor do Johnson Space Center da NASA . Um LLRV e dois LLTVs foram destruídos em acidentes, mas o sistema de assento ejetável do foguete recuperou o piloto com segurança em todos os casos.

A fase final de cada pouso da Apollo era pilotada manualmente pelo comandante da missão. Por causa dos problemas de seleção do local de pouso, Neil Armstrong , comandante da Apollo 11 , disse que sua missão não teria sido bem-sucedida sem um extenso treinamento nas LLTVs. A seleção para o treinamento LLTV foi precedida pelo treinamento de helicóptero. Em uma entrevista de 2009, o astronauta Curt Michel afirmou: "Para embarcações aerotransportadas, o helicóptero era o mais próximo em termos de características do módulo lunar. Então, se você não tivesse treinamento de helicóptero, sabia que não iria. Esse tipo de deu de graça. " Mesmo Tom Stafford e Gene Cernan não receberam treinamento LLTV para sua missão Apollo 10 , que foi o primeiro vôo do Módulo Lunar para a Lua, porque a NASA "não tinha planos de pousar na Apollo 10" então "não havia nenhum ponto em ... treinamento na LLTV. " Cernan só recebeu esse treinamento após ser designado como comandante reserva da Apollo 14 , e em 1972 foi o último a voar o LLTV enquanto treinava como comandante da Apollo 17 , a missão de pouso final.

História

Construídos com treliças de liga de alumínio , os LLRVs eram movidos por um motor turbofan General Electric CF700-2V com um empuxo de 4.200 lbf (19 kN), montado verticalmente em um gimbal . O motor elevou o veículo à altitude de teste e foi então acelerado para trás para suportar cinco sextos do peso do veículo, simulando a gravidade reduzida da lua. Dois foguetes de elevação de peróxido de hidrogênio com empuxo que pode variar de 100 a 500 lbf (440 a 2.200 N) controlam a taxa de descida e o movimento horizontal do veículo. Dezesseis propulsores menores de peróxido de hidrogênio, montados em pares, davam ao piloto o controle de pitch, yaw e roll.

O piloto tinha assento ejetável . Na ativação, ele impulsionou o piloto para cima do veículo com uma aceleração de cerca de 14 vezes a força da gravidade por cerca de meio segundo. Do solo, era suficiente para impulsionar o assento e o piloto a uma altitude de cerca de 250 pés (80 m), onde o paraquedas do piloto poderia ser lançado de forma automática e com sucesso. Fabricado pela Weber Aircraft LLC , foi um dos primeiros assentos com ejeção zero-zero , capaz de salvar o operador mesmo que a aeronave estivesse parada no solo, uma necessidade dada a baixa e lenta envelope de voo do LLRV.

Um LLRV na Edwards AFB é testado antes da aceitação pela NASA

Após planejamento conceitual e reuniões com engenheiros da Bell Aerosystems, Buffalo, Nova York, uma empresa com experiência em aeronaves de decolagem e pouso vertical ( VTOL ), a NASA emitiu para a Bell um contrato de estudo de $ 50.000 em dezembro de 1961. Bell havia concebido independentemente um semelhante, gratuito simulador de vôo, e fora deste estudo veio o endosso da sede da NASA do conceito LLRV, resultando em um contrato de produção de $ 3,6 milhões concedido à Bell em 1 de fevereiro de 1963, para a entrega do primeiro de dois veículos para estudos de vôo no FRC dentro 14 meses.

O LLRV # 1 foi enviado da Bell para a FRC em abril. O LLRV # 2 também foi enviado ao mesmo tempo, mas em partes. Por causa de um potencial estouro de custo, o diretor do FRC, Paul Bickle, decidiu mandar montá-lo e testá-lo no FRC. A ênfase então estava no LLRV # 1. Ele foi preparado para o vôo em uma mesa de inclinação construída em FRC para avaliar a operação do motor sem realmente voá-lo. A cena então mudou para a antiga área da Base Sul de Edwards.

Os três primeiros voos do # 1 foram feitos em 30 de outubro de 1964 pelo piloto sênior de testes de pesquisa da FRC, Joe Walker . Ele continuou a pilotar uma série de voos até dezembro de 1964, após os quais os voos foram compartilhados com Don Mallick, também um piloto de pesquisa da FRC, e Jack Kleuver, o piloto sênior de testes de helicópteros do Exército. Os voos de familiarização também foram feitos pelos pilotos do Centro de Naves Espaciais Tripulados da NASA (mais tarde Johnson Space Center) Joseph Algranti e HE Ream.

Modificações foram feitas posteriormente nas cabines de ambos os LLRVs para simular melhor o Módulo Lunar real. Isso incluiu a adição do controlador manual de três eixos e do acelerador do LM. Uma cabine de isopor também foi adicionada para simular a visão restrita do piloto no ML.

O último voo do LLRV em FRC ocorreu em 30 de novembro de 1966. Em dezembro de 1966, o veículo nº 1 foi enviado para Houston, seguido pelo nº 2 em janeiro de 1967. Durante os dois anos anteriores, um total de 198 voos do LLRV nº 1 e seis voos do LLRV # 2 foram realizados sem um acidente grave.

O primeiro vôo LLRV de Neil Armstrong foi feito no veículo # 1 em 27 de março de 1967 de sua base em um canto da Base Aérea de Ellington , a sede das operações de aeronaves do Centro Espacial Johnson. Joe Algranti, chefe da Divisão de Operações de Aeronaves do JSC, e piloto de teste HE Ream também fez voos naquele mês. Ambos observaram, assim como Armstrong e os outros astronautas, que se surgisse um sério problema de controle, o piloto não teria outra escolha a não ser ejetar, uma vez que o veículo operava apenas a uma altitude máxima de 500 pés (200 m).

Em 6 de maio de 1968, Armstrong foi forçado a usar o assento ejetável do LLRV # 1 de cerca de 200 pés (60 m) de altitude após um problema de controle e teve cerca de quatro segundos em seu pára-quedas completo antes de pousar no solo ileso. A comissão de investigação de acidentes descobriu que o combustível para os propulsores de controle de atitude do veículo acabou e que os ventos fortes eram um fator importante. Como resultado, a administração do JSC decidiu encerrar outros voos do LLRV, já que o primeiro LLTV estava prestes a ser enviado de Bell para Ellington para iniciar os testes de solo e de voo.

Veículo de treinamento de pouso lunar

As negociações entre JSC e Bell Aerosystems para três LLTVs, uma versão de treinamento aprimorada do LLRV, foram iniciadas em outubro de 1966 e um contrato de $ 5,9 milhões para três veículos foi finalmente assinado em março de 1967. Em junho de 1968, o primeiro veículo foi entregue pela Bell para Ellington iniciará seus testes de solo e vôo pela Divisão de Operações de Aeronaves (AOD) da JSC. O chefe da AOD, Joe Algranti, foi o principal piloto de teste de seu primeiro vôo em agosto de 1968. Os testes de vôo continuaram até 8 de dezembro, quando Algranti perdeu o controle durante um vôo para expandir o envelope de velocidade do veículo. Ele conseguiu ejetar apenas três quintos de segundo antes de o veículo atingir o solo, o que se acreditava ser o resultado de sua tentativa de recuperar o controle.

A investigação do acidente descobriu que os controladores de solo optaram por não monitorar em tempo real os propulsores de atitude que controlavam o movimento de guinada do veículo e, na velocidade que Algranti estava voando, os propulsores foram dominados pelas forças aerodinâmicas do LLTV, fazendo com que Algranti perdesse ao controle. Devido às fortes restrições de custo do LLRV e do LLTV, os testes em túnel de vento foram evitados em favor de testes de voo cuidadosos para avaliação das características aerodinâmicas dos veículos. Depois de revisar os resultados da investigação do acidente, no entanto, foi decidido que o terceiro LLTV seria carregado no Super Guppy da NASA e levado para o Langley Research Center na Virgínia para testes em seu túnel de vento em escala real. O teste foi iniciado em 7 de janeiro de 1968 e encerrado um mês depois, em 7 de fevereiro.

Foi rapidamente determinado que a causa da divergência era o gabinete de isopor da cabine. Quando o ângulo de derrapagem do veículo atingiu menos dois graus, uma força de guinada rapidamente se acumulou e excedeu a capacidade dos propulsores de guinada para neutralizar. A correção decidida foi simplesmente remover a parte superior do gabinete, ventilando-o e eliminando a força excessiva de guinada. Também foi possível, a partir dos resultados do túnel de vento, desenvolver um envelope de vôo preliminar para o LLTV, definindo sua velocidade máxima permitida em vários ângulos de ângulo de ataque e derrapagem. Tudo isso teve que ser verificado por teste de vôo, porém, já que não era possível obter bons dados no túnel com o motor em funcionamento.

Um Conselho de Revisão de Prontidão de Voo LLTV de alto nível foi nomeado em 5 de março de 1969 pelo Diretor do JSC, Dr. Robert Gilruth . Consistia nele como presidente, com os membros do conselho Chris Kraft , chefe de Operações Missionárias; George Low , chefe do Programa Apollo do JSC; Max Faget , Diretor de Engenharia do JSC e o astronauta Deke Slayton , Diretor de Operações da Tripulação de Voo. A diretoria analisou os resultados do túnel de vento e em 30 de março deu aprovação para a retomada dos voos de teste no LLTV # 2. O programa de teste de 18 voos, todos realizados pela HE Ream, foi concluído com sucesso em 2 de junho. Portanto, no mês anterior ao lançamento da Apollo 11, Armstrong foi capaz de concluir seu treinamento de voo LLTV. Ele comentou após seu retorno:

LLTV, NASA 952 exibido no saguão do Edifício 2 no NASA Johnson Space Center, 2004

O Eagle (o Módulo Lunar) voou de maneira muito parecida com o Veículo de Treinamento de Pouso Lunar, que voei mais de 30 vezes na Base Aérea de Ellington, perto do Centro Espacial. Eu tinha feito de 50 a 60 pousos no treinador, e a trajetória final que voei até o pouso foi muito parecida com as que voei na prática. Isso, é claro, me deu uma boa dose de confiança - uma familiaridade confortável.

Na biografia autorizada de Armstrong em 2005, Primeiro Homem: A Vida de Neil A. Armstrong , o astronauta Bill Anders é citado como descrevendo a LLTV como "um herói desconhecido do Programa Apollo". Embora Armstrong tenha que se ejetar do LLRV, nenhum outro astronauta teve que se ejetar do LLTV, e todos os pilotos do Módulo Lunar durante a missão final da Apollo 17 treinaram no LLTV e voaram para um pouso na Lua com sucesso.

O LLRV # 2 acabou sendo devolvido ao Armstrong Flight Research Center , onde está em exibição como um artefato da contribuição do centro para o programa Apollo. Em janeiro de 1971, o LLTV # 3 foi destruído durante o teste de uma grande modificação no sistema de computador do LLTV. Seu piloto de teste, Stuart Present, foi capaz de ejetar com segurança. O único último modelo sobrevivente LLTV, NASA 952, está em exibição no Centro Espacial Johnson .

O piloto de teste Stuart Present é ejetado com segurança ao bater na LLTV (NASA), em 29 de janeiro de 1971.

Modo Sim Lunar

Havia dois modos de voo distintos para o LLRV e o LLTV. O modo básico era com o motor fixado de forma que permanecesse 'normal' em relação ao corpo.

No "Lunar Sim Mode" com suspensão, o motor turbofan com suspensão livre foi permitido girar e foi mantido apontando para baixo, para o centro de massa da Terra, independentemente da atitude do LLRV; isso permitiu que o veículo se inclinasse em ângulos muito maiores que seriam típicos de pairar e manobrar acima da superfície lunar. Apesar de sua aparência deselegante, o LLRV foi equipado com um conjunto altamente sofisticado de primeiros sensores (principalmente radar Doppler ) e hardware computacional. O sistema não tinha um nome específico, mas o efeito que produziu foi chamado de "Modo Lunar Sim". Este foi o mais alto grau de simulação baseada em hardware. Não era um sistema para desafogar o piloto, como o faz um piloto automático , nem pretendia introduzir qualquer tipo de segurança ou economia.

O Lunar Sim Mode também pode ser visto como uma mistura de aumento de estabilidade, recálculo da aceleração vertical de acordo com a constante de gravidade lunar, tudo seguido por ação corretiva instantânea acompanhada. O Lunar Sim Mode do LLRV foi até capaz de corrigir rajadas de vento em milissegundos, pois elas teriam perturbado a impressão de uma atmosfera ausente.

Os comentários do piloto de testes do FRC Don Mallick após o primeiro voo do veículo no modo de simulação lunar ilustram a experiência de pilotar o LLRV:

Como uma declaração geral sobre a habilidade de tradução na terra versus a habilidade de tradução na simulação lunar; o veículo é reduzido de um veículo de alta resposta muito positiva para um veículo de resposta muito baixa ou fraca. Tenho certeza de que, com treinamento e experiência, o piloto será capaz de aumentar o desempenho geral do piloto do veículo, uma vez que ele se adapte às baixas acelerações translacionais disponíveis, bem como o atraso que segue junto com a antecipação necessária para controlar adequadamente o veículo. Mesmo com este treinamento, o piloto se depara com a situação de cerca de 5/6 de seu desempenho de manobra translacional removido daquele na terra, o que é uma mudança marcante.

Deke Slayton , o então astronauta chefe da NASA , disse mais tarde que não havia maneira de simular uma aterrissagem na Lua, exceto voando no LLRV.

Especificações (LLRV)

LLRV two view diagram.png

Características gerais

  • Tripulação: 1
  • Comprimento: 22 pés 6 pol. (6,85 m)
  • Largura: 15 pés e 1 pol. (4,6 m)
  • Altura: 10 pés 0 pol. (3,05 m)
  • Peso vazio: 2.510 lb (1.139 kg)
  • Peso bruto: 3.775 lb (1.712 kg)
  • Peso máximo de decolagem: 3.925 lb (1.780 kg)
  • Central elétrica: 1 × turbofan General Electric CF700-2V (ventilador traseiro CJ610), impulso de 4.200 lbf (19 kN)
  • Central de potência: 2 × motores de foguete de peróxido de hidrogênio , 100 lbf (0,44 kN) de empuxo cada a 500 lbf (2.200 N), regulável
  • Powerplant: 6 × motores de foguete de combustível sólido, 500 lbf (2,2 kN) de empuxo cada motores de reserva de segurança

Desempenho

  • Velocidade máxima: 35 kn (40 mph, 65 km / h)
  • Resistência: 10 minutos
  • Teto de serviço: 6.000 pés (1.800 m)
  • Taxa de subida: 3.600 pés / min (18 m / s)
  • Empuxo / peso : 1,07

Sistema de controle

O sistema de controle eletrônico do Lunar Landing Training Vehicle foi desenvolvido para a NASA pela Bell Aerosystems , Inc., que tinha instalações de engenharia localizadas em Niagara Falls , Nova York . O LLTV era um veículo de segunda geração, depois do Lunar Landing Research Vehicle, usado pelos astronautas do Programa Apollo da NASA para desenvolver habilidades de pilotagem. O LLTV forneceu aos comandantes do programa Apollo a oportunidade de experimentar as características de vôo associadas às condições de 1/6 de gravidade na lua. O primeiro veículo LLTV foi montado na Base Aérea de Ellington em Houston, Texas, em 1967. Três veículos LLTV foram finalmente entregues à Base Aérea de Ellington. O último restante dos três veículos LLTV está em exibição no Johnson Spacecraft Center em Houston, Texas.

O sistema de controle eletrônico foi projetado com canais redundantes que usavam 2 de 2 lógicas. As saídas de cada canal primário foram comparadas continuamente. Se uma falha foi detectada no sistema de controle primário, o controle foi automaticamente mudado para um canal de backup idêntico e o piloto imediatamente tomou medidas para trazer o veículo ao solo. Todos os controles eram circuitos analógicos utilizando módulos amplificadores de transistor Burr-Brown e outros componentes analógicos.

Aeronave em exibição

Dois dos cinco veículos sobreviveram. O LLRV-2 está em exibição no Museu de Testes de Voo da Força Aérea na Base da Força Aérea de Edwards . Foi emprestado ao museu pela NASA em 2016.

LLTV-3 (LLTV NASA 952) está em exibição no Johnson Space Center . Outro veículo, uma réplica da NASA 952, está parcialmente completo no cemitério da aeronave no Yanks Air Museum .

Veja também

Aeronave de função, configuração e época comparáveis

Listas relacionadas

Referências

links externos