Летательный аппарат для отработки лунных посадок LLRV

[Дед Леня]

Летательный аппарат для отработки лунных посадок LLRV

[/B][/B]
В данной теме речь пойдет об изготовлении масштабной модели (М1/72) летательного аппарата по отработке лунных посадок (англ. Lunar Landing Training Vehicle, сокр. LLТV) — летательного средства вертикального взлёта и посадки, созданного Bell Aircraft Corporation и предназначенного для тренировки экипажа на Земле по высадке на лунную поверхность в рамках программы «Аполлон». Аппарат позволял провести эмуляцию работы лунного модуля LEM

 

[Дед Леня]

В 60-е годы прошлого столетия две ведущие космические державы СССР и США разрабатывали проекты посадки пилотируемого космического корабля (ПКА) на Луну. В рамках этих проектов было необходимо решить целый ряд новых задач. Реализация процесса посадки на Луну была сопряжена с рядом трудностей, вызванных, прежде всего, недостаточным знанием целого ряда факторов, непосредственно влияющих на процесс и безопасность посадки, в частности, таких, как рельеф и физико-механические свойства поверхности на месте посадки, освещенность и др. Кроме того, для обеспечения успешной посадки лунного модуля было необходимо выполнить ряд нестандартных требований, предъявляемых к процессу посадки: ограничение нагрузок на экипаж и конструкцию, обеспечение минимально допустимого клиренса между корпусом аппарата и посадочной поверхностью, устойчивость на поверхности и др. В наземных исследованиях, проводимых Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) США, для уточнения управляемости посадочного аппарата, окончательного выбора параметров системы управления, проверки оборудования и отработки техники посадки на Луну использовались динамические летные стенды Lunar Landing Research Facility (LLRF), Lunar Landing Research Vehicle (LLRV) и Lunar Landing Training Vehicle (LLTV). Большая часть времени подготовки астронавтов к посадке на Луну прошла в Исследовательском центре Лэнгли на стендах LLRF, LLRV и LLTV. Этот исследовательский центр изначально создавался как исследовательский центр лунной посадки LLRF. На LLRF проводились также исследования различных технических средств перемещения по Луне (ранцевого и платформенного типа) и отработка систем управления этими средствами. Динамический исследовательский стенд LLRF состоял из стальной портальной конструкции с А-образной рамой высотой 73 метра, длиной 122 метра и шириной в основании 81 метр. В состав портальной мостовой схемы исследовательского стенда входила тросовая подвеска с системами сервоприводов. Вес системы равнялся примерно 590 кг. Она была рассчитана на грузы весом до 5444 кг и предназначалась для частичной компенсации (5/6) веса закрепленной на ней кабины лунного посадочного модуля LM. Лунная гравитация имитировалась за счет смещения троса подвески относительно вертикали на угол, соответствующий углу наклона кабины, при котором вес ее равнялся примерно 1/6 части от общего веса кабины. Из-за отсутствия атмосферы на Луне, освещение на ее поверхности было необычным, астронавты почти не имели возможности видеть области, закрываемые поверхностными тенями. Чтобы обучить астронавтов справляться с этим световым эффектом, на базе исследовательского стенда LLRF НАСА создало динамический тренажер лунного посадочного модуля LM. Модуль крепился к портальной конструкции с помощью тросов. Поверхность под ним была стилизована под лунный ландшафт. Часть тренировок проводилась в темное время суток при имитации фактических условий освещения во время посадки на Луну. Данный комплекс был оснащен двумя сменными кабинами (вес кабины около 5400 кг): в одной пилот размещался сидя (примерно как в LLRV), в другой он стоял на месте командира, как в пилотируемом отсеке лунного модуля Apollo. Методика моделирования была представлена двумя режимами работы. В первом режиме основные подъемные реактивные двигатели не задействовались. Их исключение позволяло использовать все бортовое топливо для отработки системы управления положением посадочного модуля. Непрерывная работа этих двигателей превышала 20 минут. Во втором режиме основные подъемные реактивные двигатели использовались для отработки заключительной части спуска, зависания и вертикальной посадки. Время полета в этом режиме, равное 2 минутам, превышало время, необходимое для того, чтобы лунный модуль выполнил заключительную фазу своего приземления с высоты около 150 футов (45,7 метра). Стенд LLRF имел некоторые недостатки, связанные с влиянием тросовой системы. Например, по реакции системы управления на выдачу команд астронавтом по изменению угла наклона кабины. Кроме того, не обеспечивалась полная свобода передвижения LM во всех трех направлениях. Несмотря на это, стенд использовался для тренировок пилотов лунного модуля.

 

[Дед Леня]

В распоряжении командиров и пилотов лунного модуля основного и дублирующего экипажей главной задачей была отработка посадки на Луну. Пилоты тренировались на модели лунного модуля исследовательского комплекса LLRF. В распоряжении командиров были более совершенные тренажеры, так называемые летательные аппараты для отработки лунных посадок. В апреле 1964 года два экспериментальных летательных аппарата LLRV были испытаны в стационарном состоянии на устойчивую работу двигателей на специально предназначенном для этого стенде (без реального полета). После этого они были переправлены на авиабазу Эдвардс для проведения летных испытаний. Первый полёт был осуществлён 30 октября 1964 года лётчиком-испытателем Д. Уокером, в общей сложности длившемся 3минуты, включая 1 минуту на максимальной высоте в 3 метра. Дальнейшие испытательные полёты были проведены также Д. Уокером, пилотом исследовательского центра Д. Малликом (Don Mallick), военным пилотом Д. Клювером (Jack Kleuver) и пилотами NASA: Д. Алгранти (Joseph Algranti) и Г. Риамом (Harold E. "Bud" Ream). К середине 1966 года НАСА получило достаточно много информации по проведенным экспериментальным полетам и заключило контракт с фирмой Bell Aircraft Corporation на производство трех дополнительных тренажеров LLTV.

 

[Дед Леня]

В декабре 1966 года первый LLTV был доставлен в Хьюстон, в январе 1967 года – второй. Второй борт был модифицирован. В нем уже были установлены аналоги средства управления (включающие, в частности, трехосевой джойстик), которые впоследствии использовались в реальных посадочных лунных модулях. Кроме того, эргономика кабины также соответствовала штатной. Все пять аппаратов (два испытательных – LLRV и три тренировочных – LLTV) применялись НАСА в качестве летающего тренажера лунного модуля. Особенность этих машин заключалась в том, что их двигатели были настроены таким образом, чтобы можно было имитировать полет и посадку в условиях окололунного пространства с учетом гравитации. Для компенсации 1/6 веса на земле летный тренажер должен быть наклонен на 28°. С помощью обычных вертолетов это сделать невозможно, поскольку многотонную машину было опасно накренять при низкой высоте. А имитация посадки на Луну проводилась именно на небольшой высоте – около 60–90 метров над землей.

 

[Дед Леня]

Конструкция летательного аппарата была выполнена из алюминиевых рам треугольной формы и имела четыре стойки шасси. Кабина пилота располагалась между двумя передними стойками, бортовая система управления – напротив, между двумя задними. Для того чтобы достоверно воспроизвести условия, с которыми астронавтам придется столкнуться у поверхности Луны, летательные аппараты оснащались турбореактивными двигателями General Electric CF700-2V, способными развить тягу в 1,9 тонны. Двигатель был установлен вертикально в кардановом подвесе в центре летательного аппарата. Во время полета гироскопы удерживали реактивный двигатель вертикально независимо от положения летательного аппарата. Двигатель поднимал аппарат на необходимую высоту (потолок – 1,8 км), а затем во время спуска и мягкой посадки создавал постоянную тягу. Вектор тяги турбореактивного двигателя был ориентирован строго вниз в направлении земли, что позволяло компенсировать 5/6 веса всего тренажера и моделировать лунную силу тяжести. Остальная часть веса конструкции тренажера при имитации лунного режима полета удерживалась в воздухе за счет двух реактивных ЖРД, работающих на перекиси водорода и развивавших тягу в 225 килограмм, что было эквивалентно тяге двигателей, устанавливаемых на лунном посадочном модуле. Управление креном, тангажом и рысканьем осуществлялось при помощи 16 небольших маневренных двигателей Hypo, связанных с кабиной пилота через электронную систему управления полетом. Для создания необходимого давления в топливной системе на основе пероксида водорода в двух основных и 16 рулевых двигателях использовался гелий под высоким давлением, находящийся в баках, установленных на шасси тренажера. Кабина пилота находилась приблизительно на высоте 1,8 м над землей и на первых образцах летательного средства LLRV была открытой спереди, сверху и сзади. В модифицированной версии аппарата LLTV кабину изменили так, чтобы обеспечить пилоту такой же обзор, как и в реальном лунном модуле. Ручка использовалась для управления по крену и тангажу, а педали – для управления по рысканью. На небольшую панель управления был вынесен трекбол – средство управления работой реактивного двигателя, а также индикаторы вертикальной, горизонтальной и угловых скоростей, связанные с радиолокационным блоком. Простая система измерительных приборов передавала режимы работы двигателей, положение аппарата и данные по скорости на наземную приемную станцию для отслеживания параметров полета и последующего их изучения. Все органы управления – ручки, рычаги и другие элементы полностью повторяли элементы управления штатным лунным посадочным модулем. Максимальная длительность одного полета тренажера составляла 10 минут. Для аварийного покидания летный тренажер был оснащен катапультируемым креслом. Катапульта могла выбросить пилота с поверхности земли на безопасную для раскрытия парашюта высоту 75 метров. Пилоту при этом приходилось испытывать перегрузку в 14 g. 6 мая 1968 года, тренируясь в качестве командира дублирующего экипажа «Аполлона-8», Н. Армстронг при выполнении своего 21 тренировочного полета едва не потерпел катастрофу на LLRV № 1. Аппарат вышел из-под контроля, когда произошел сбой в топливной системе маневровых двигателей Hypo. Армстронгу пришлось катапультироваться с 60-метровой высоты. Он отделался легкими ушибами, а LLRV разбился и сгорел. Во время тренировочных полётов 3 из 5 летательных тренажёров были разрушены: LLRV №1 в мае 1968 года и два LLTV в декабре 1968 года и январе 1971 года. Два происшествия в 1968 году, примерно за год до будущего прилунения первых астронавтов, не помешали руководителям проекта продолжить подготовку к высадке.

 

[Дед Леня]

На модельной полке модель данного аппарата будет поставлена рядом с моделью советского аппарата ВИ-ЛК, предназначенного для тех же целей, что и LLTV. А поскольку данная модель модельными фирмами не выпускается (по крайней мере в интернете я данных ссылок не нашел), то буду ее делать "с нуля", тем более , что информации в сети для этого найдено в достаточном качестве и количестве.
Вынуты из закромов запасы латунной трубки разного диаметра и начат процесс паяльных работ.

 

[Дед Леня]

Начат процесс сборки рамы установки методом пайки латунных трубок.

 

[Дед Леня]

Произведена распайка элементов каркаса рамы в ее основании.

 

[Дед Леня]

В конструкцию рамы впаяны раскосы.

 

[Дед Леня]

Бортовая система управления аппаратом располагалась на раме, размещенной между двумя стойками.Эта конструкция также паяется из латунных трубок.

 

[Дед Леня]

После установки рамы системы управления в конструкцию аппарата добавлены еще тройка раскосов.

 

[Дед Леня]

Следом спаяна из латунной трубки и размещена на каркасе аппарата с помощью раскосов рама, на которой будет размещаться кабина пилота.

 

[Дед Леня]

Следующим этапом идет установка аппарата на ноги. Предварительно из обработанного напильником в трехгранную призму литника нарезаны и наклеены на раскосы рамы установочные элементы - призмочки. На призмочки наклеены резиновые демпферы, выполненные из литника Ф2мм.

 

[Дед Леня]

Ноги аппарата вместе с амортизатором изготовлены из латунной трубки разного диаметра, для пятки использован литник.Поддерживающая плата выполнена из листового пластика.

 

[Дед Леня]

Ноги установлены на штатные места, произведено их прикрепление к раме аппарата при помощи пайки и клея.

 

[Дед Леня]

Основная работа с металлическим каркасом закончена. На очереди- топливные баки,для изготовления которых потребовались бусины ф14,12,8мм, латунная трубка и листовой пластик. Из трубок согнуты элементы крепления баков в каркасу аппарата, из листового пластика методом термоформования выдавлены поддоны под баки.Установка баков на каркас пройдет по условиям сборки в последнюю очередь, а пока начнется оформление каркаса элементами приборного отсека и кабины пилота, выполненными из листового пластика

 

[Дед Леня]

А сейчас займусь работой над двигателем.
Турбореактивный двигатель на аппарате установлен вертикально в кольце карданного подвеса в центре летательного средства. Во время полёта гироскопы удерживают реактивный двигатель вертикально независимо от положения аппарата. Поскольку сила тяжести у поверхности Луны составляет шестую часть от Земной, тяга этого двигателя поддерживается на уровне 5/6 от веса аппарата. Два основных двигателя — пероксид-водородных, которые закреплены на шасси аппарата, развивают тягу в оставшуюся 1/6-ю часть веса аппарата, осуществляя задачу подъёма и спуска, а также позволяя маневрировать аппаратом в горизонтальной плоскости. Основные двигатели всегда работают в паре, чтобы устранить неравномерную тягу. Реактивный двигатель и два основных создают условия пребывания в поле тяготения Луны.
Управление креном, тангажом и рысканьем осуществляется при помощи 16 малых пероксид-водородных двигателей, связанных с кабиной пилота через электронную систему управления полётом. Для создания необходимого давления в топливной системе на основе пероксид-водорода двух основных и 16 рулевых двигателей используется гелий под высоким давлением, находящийся в баках, установленных на шасси тренажёра.
Перед началом работы эскиз двигателя был прочерчен в масштабе, затем был произведен подбор материалов и комплектующих для сборки.Для изготовления турбореактивного двигателя были применены детали корпусов от шариковых авторучек (металлические колпачки, шариковый узел, пластмассовые детали), литники, листовой пластик, металлизированная нитка-люрикс. Обработка материалов произведена при помощи напильника, надфилей, бор-машинки, шкурки. Собранные части двигателя вклеены во внутреннее кольцо карданного подвеса.

 

[Дед Леня]

Далее произведен небольшой обвес двигателя сопутствующей аппаратурой и двигатель установлен на осях, выполненных из булавки-гвоздика на второе кольцо карданового подвеса, при этом получив одну степень свободы.

 

[Дед Леня]

В завершение, сборка закреплена на осях из булавок в третьем кольце карданового подвеса, жестко связанного с рамой аппарата. При этом двигатель получил еще одну степень свободы.

 

[Дед Леня]

В итоге собрана рама аппарата с турбореактивным двигателем, имеющим степени свободы относительно осей Х и У.