Véhicule de recherche d'atterrissage lunaire - Lunar Landing Research Vehicle

Véhicule de recherche sur l'atterrissage lunaire (LLRV)
Véhicule de recherche sur l'atterrissage lunaire n° 2 en 1967 (ECN-1606).jpg
Véhicule de recherche sur l'atterrissage lunaire n° 2 en vol, janvier 1967
Rôle Avion VTOL expérimental
Fabricant Bell Aérosystèmes
Premier vol 30 octobre 1964
Utilisateur principal Nasa
Nombre construit

Le véhicule de recherche pour l'atterrissage lunaire de Bell Aerosystems ( LLRV , surnommé le Flying Bedstead ) était un programme de l'ère du projet Apollo visant à construire un simulateur pour les alunissages . Les LLRV ont été utilisés par le FRC, maintenant connu sous le nom de NASA Armstrong Flight Research Center , à Edwards Air Force Base , en Californie, pour étudier et analyser les techniques de pilotage nécessaires pour faire voler et atterrir le module lunaire Apollo dans l'environnement de faible gravité de la Lune.

Les véhicules de recherche étaient des véhicules à décollage vertical qui utilisaient un seul moteur à réaction monté sur un cardan de manière à toujours pointer verticalement. Il a été ajusté pour annuler 5/6 du poids du véhicule, et le véhicule utilisait des fusées à peroxyde d'hydrogène qui pouvaient simuler assez précisément le comportement d'un atterrisseur lunaire.

Le succès des deux LLRV a conduit à la construction de trois véhicules d'entraînement à l'atterrissage lunaire ( LLTV ), une version améliorée du LLRV, destinée aux astronautes d'Apollo au Manned Spacecraft Center de Houston, au Texas, prédécesseur du Johnson Space Center de la NASA . Un LLRV et deux LLTV ont été détruits dans des accidents, mais le système de siège éjectable de la fusée a récupéré le pilote en toute sécurité dans tous les cas.

La phase finale de chaque atterrissage d'Apollo était pilotée manuellement par le commandant de mission. En raison de problèmes de sélection du site d'atterrissage, Neil Armstrong , commandant d' Apollo 11 , a déclaré que sa mission n'aurait pas été couronnée de succès sans une formation approfondie sur les LLTV. La sélection pour la formation LLTV a été précédée d'une formation sur hélicoptère. Dans une interview de 2009, l'astronaute Curt Michel a déclaré : « Pour les engins aéroportés, l'hélicoptère était le plus proche en termes de caractéristiques de l'atterrisseur lunaire. Donc, si vous n'obteniez pas de formation en hélicoptère, vous saviez que vous n'y alliez pas. l'a donné." Même Tom Stafford et Gene Cernan n'ont pas reçu de formation LLTV pour leur mission Apollo 10 , qui était le premier vol du module lunaire vers la Lune, car la NASA "n'avait pas prévu d'atterrir sur Apollo 10" donc "il n'y avait pas de point en ... formation dans le LLTV. " Cernan n'a reçu cette formation qu'après avoir été nommé commandant suppléant d' Apollo 14 et, en 1972, il a été le dernier à piloter le LLTV tout en s'entraînant comme commandant d' Apollo 17 , la dernière mission d'atterrissage.

Histoire

Construits à partir de fermes en alliage d'aluminium , les LLRV étaient propulsés par un turboréacteur General Electric CF700-2V d'une poussée de 4 200 lbf (19 kN), monté verticalement dans un cardan . Le moteur a soulevé le véhicule à l'altitude d'essai et a ensuite été réduit pour supporter les cinq sixièmes du poids du véhicule, simulant la gravité réduite de la Lune. Deux fusées de levage au peroxyde d'hydrogène avec une poussée pouvant varier de 100 à 500 lbf (440 à 2 200 N) ont géré le taux de descente et le mouvement horizontal du véhicule. Seize petits propulseurs au peroxyde d'hydrogène, montés par paires, donnaient au pilote le contrôle du tangage, du lacet et du roulis.

Le pilote avait un siège éjectable . Lors de l'activation, il a propulsé le pilote vers le haut du véhicule avec une accélération d'environ 14 fois la force de gravité pendant environ une demi-seconde. Depuis le sol, il suffisait de propulser le siège et le pilote à une altitude d'environ 250 pieds (80 m) où le parachute du pilote pouvait être déployé automatiquement et avec succès. Fabriqué par Weber Aircraft LLC , c'était l'un des premiers sièges éjectables zéro-zéro , capable de sauver l'opérateur même si l'avion était immobile au sol, une nécessité compte tenu de l'enveloppe de vol basse et lente du LLRV.

Un LLRV à Edwards AFB est testé avant acceptation par la NASA

Après une planification conceptuelle et des réunions avec des ingénieurs de Bell Aerosystems, Buffalo, New York, une entreprise expérimentée dans les avions à décollage et atterrissage verticaux ( VTOL ), la NASA a attribué à Bell un contrat d'étude de 50 000 $ en décembre 1961. Bell avait conçu indépendamment un simulateur de vol, et de cette étude est sortie l'approbation du concept LLRV par le siège de la NASA, ce qui a donné lieu à un contrat de production de 3,6 millions de dollars attribué à Bell le 1er février 1963, pour la livraison du premier des deux véhicules destinés aux études de vol au FRC dans les 14 mois.

LLRV#1 a été expédié de Bell à FRC en avril. LLRV#2 a également été expédié en même temps, mais en plusieurs parties. En raison d'un éventuel dépassement des coûts, le directeur de FRC, Paul Bickle, a décidé de le faire assembler et tester à FRC. L'accent était alors mis sur LLRV#1. Il a d'abord été préparé pour le vol sur une table basculante construite à FRC pour évaluer le fonctionnement de son moteur sans réellement le faire voler. La scène s'est ensuite déplacée vers l'ancienne zone de la base sud d'Edwards.

Les trois premiers vols du n°1 ont été effectués le 30 octobre 1964 par le pilote d'essai de recherche principal de FRC, Joe Walker . Il a continué à piloter un certain nombre de vols jusqu'en décembre 1964, après quoi les vols ont été partagés avec Don Mallick, également pilote de recherche FRC, et Jack Kleuver, le pilote d'essai d'hélicoptère principal de l'armée. Des vols de familiarisation ont également été effectués par les pilotes du NASA Manned Spacecraft Center (plus tard Johnson Space Center) Joseph Algranti et HE Ream.

Des modifications ont ensuite été apportées aux cockpits des deux LLRV pour mieux simuler le module lunaire réel. Ceux-ci comprenaient l'ajout du contrôleur manuel à trois axes et de l'accélérateur du LM. Une enceinte de cockpit en polystyrène a également été ajoutée pour simuler la vue restreinte du pilote dans le LM.

Le dernier vol LLRV à FRC a eu lieu le 30 novembre 1966. En décembre 1966, le véhicule n°1 a été expédié à Houston, suivi du n°2 en janvier 1967. Au cours des deux années précédentes, un total de 198 vols de LLRV n°1 et six vols du LLRV#2 ont été effectués sans accident grave.

Le premier vol LLRV de Neil Armstrong a été effectué dans le véhicule n°1 le 27 mars 1967 à partir de sa base située à un coin de la base aérienne d' Ellington , siège des opérations aériennes du Johnson Space Center. Joe Algranti, chef de la division des opérations aéronautiques de JSC, et le pilote d'essai HE Ream ont également effectué des vols ce mois-ci. Tous deux ont observé, tout comme Armstrong et les autres astronautes, que si un grave problème de contrôle survenait, le pilote n'avait d'autre choix que de s'éjecter, puisque le véhicule n'opérait qu'à une altitude maximale de 500 pieds (200 m).

Le 6 mai 1968, Armstrong a été contraint d'utiliser le siège éjectable du LLRV # 1 à environ 200 pieds (60 m) d'altitude après un problème de contrôle, et avait environ quatre secondes sur son parachute complet avant d'atterrir au sol indemne. La commission d'enquête sur l'accident a constaté que le carburant pour les propulseurs de contrôle d'attitude du véhicule s'était épuisé et que les vents violents étaient un facteur majeur. En conséquence, la direction de JSC a pris la décision de mettre fin à d'autres vols LLRV, car le premier LLTV était sur le point d'être expédié de Bell à Ellington pour commencer les essais au sol et en vol.

Véhicule d'entraînement à l'atterrissage lunaire

Les négociations entre JSC et Bell Aerosystems pour trois LLTV, une version d'entraînement améliorée du LLRV, ont été lancées en octobre 1966 et un contrat de 5,9 millions de dollars pour trois véhicules a finalement été signé en mars 1967. En juin 1968, le premier véhicule a été livré par Bell à Ellington commencera ses essais au sol et en vol par la division des opérations aéronautiques (AOD) de JSC. Le chef d'AOD, Joe Algranti, était le pilote d'essai principal pour son premier vol en août 1968. Les essais en vol se sont poursuivis jusqu'au 8 décembre, lorsque Algranti a perdu le contrôle lors d'un vol pour étendre l'enveloppe de vitesse du véhicule. Il a réussi à s'éjecter seulement trois cinquièmes de seconde avant que le véhicule ne heurte le sol, l'appel rapproché étant probablement dû à sa tentative de reprendre le contrôle.

L'enquête sur l'accident a révélé que les contrôleurs au sol avaient choisi de ne pas surveiller en temps réel les propulseurs d'attitude qui contrôlaient le mouvement de lacet du véhicule, et, à la vitesse de vol d'Algranti, les propulseurs avaient été maîtrisés par les forces aérodynamiques du LLTV, faisant perdre à Algranti contrôler. En raison de contraintes de coût serrées sur le LLRV et le LLTV, les essais en soufflerie ont été évités au profit d'essais en vol minutieux pour l'évaluation des caractéristiques aérodynamiques des véhicules. Cependant, après avoir examiné les résultats de l'enquête sur l'accident, il a été décidé que le troisième LLTV serait chargé dans le Super Guppy de la NASA et envoyé au Langley Research Center en Virginie pour être testé dans sa soufflerie à grande échelle. Les tests ont débuté le 7 janvier 1968 et se sont terminés un mois plus tard, le 7 février.

Il a été rapidement déterminé que la cause de la divergence était l' enceinte du poste de pilotage en polystyrène . Alors que l'angle de dérapage du véhicule atteignait moins deux degrés, une force de lacet s'est rapidement accumulée qui a dépassé la capacité des propulseurs de lacet à contrer. La solution décidée était simplement de retirer le haut de l'enceinte, de l'aérer et d'éliminer la force de lacet excessive. Il a également été possible à partir des résultats de la soufflerie de développer une enveloppe de vol préliminaire pour le LLTV, définissant sa vitesse maximale admissible à divers angles d'incidence et de dérapage. Tout cela devait cependant être vérifié par des essais en vol, car il n'était pas possible dans le tunnel d'obtenir de bonnes données avec le moteur en marche.

Un comité d'examen de l'état de préparation au vol LLTV de haut niveau a été nommé le 5 mars 1969 par le directeur du JSC, le Dr Robert Gilruth . Il se composait de lui en tant que président, avec les membres du conseil d'administration Chris Kraft , chef des opérations de mission; George Low , responsable du programme Apollo de JSC ; Max Faget , directeur de l'ingénierie de JSC et l'astronaute Deke Slayton , directeur des opérations de l'équipage de conduite. Le conseil d'administration a examiné les résultats de la soufflerie et, le 30 mars, a approuvé la reprise des vols d'essai en LLTV #2. Le programme d'essais de 18 vols, tous pilotés par HE Ream, s'est achevé avec succès le 2 juin. Ainsi, le mois précédant le lancement d'Apollo 11, Armstrong a pu terminer sa formation en vol LLTV. Il a commenté après son retour :

LLTV, NASA 952 affiché dans le hall du bâtiment 2 au NASA Johnson Space Center, 2004

Eagle (le module lunaire) a volé un peu comme le véhicule d'entraînement à l'atterrissage lunaire que j'avais piloté plus de 30 fois à la base aérienne d'Ellington, près du centre spatial. J'avais effectué de 50 à 60 atterrissages dans le trainer, et la trajectoire finale que j'ai suivie jusqu'à l'atterrissage ressemblait beaucoup à celles que j'ai suivies en pratique. Cela, bien sûr, m'a donné beaucoup de confiance - une familiarité confortable.

Dans la biographie autorisée d'Armstrong en 2005, First Man: The Life of Neil A. Armstrong , l'astronaute Bill Anders est cité comme décrivant le LLTV comme « un héros très méconnu du programme Apollo ». Bien qu'Armstrong ait dû s'éjecter du LLRV, aucun autre astronaute n'a jamais dû s'éjecter du LLTV, et chaque pilote du module lunaire de la dernière mission Apollo 17 s'est entraîné dans le LLTV et a volé avec succès vers un atterrissage sur la Lune.

Le LLRV#2 a finalement été rendu au Armstrong Flight Research Center , où il est exposé en tant qu'artefact de la contribution du centre au programme Apollo. En janvier 1971, le LLTV#3 a été détruit lors du test d'une modification majeure du système informatique du LLTV. Son pilote d'essai, Stuart Present, a pu s'éjecter en toute sécurité. Le seul modèle tardif LLTV survivant, la NASA 952, est exposé au Johnson Space Center .

Le pilote d'essai Stuart Present s'éjecte en toute sécurité du crash de LLTV (NASA), le 29 janvier 1971.

Mode Sim lunaire

Il y avait deux modes de vol distincts pour le LLRV et le LLTV. Le mode de base était avec le moteur fixé pour qu'il reste « normal » par rapport à la carrosserie.

Dans le "mode Sim lunaire" à cardan, le turboréacteur à cardan libre a été autorisé à pivoter et a été maintenu pointé vers le centre de masse de la Terre, quelle que soit l'attitude du LLRV ; cela a permis au véhicule de s'incliner à des angles beaucoup plus grands qui seraient typiques du vol stationnaire et des manœuvres au-dessus de la surface lunaire. Malgré son apparence disgracieuse, le LLRV était équipé d'un ensemble très sophistiqué de premiers capteurs (principalement un radar Doppler ) et de matériel informatique. Le système n'avait pas de nom spécifique, mais l'effet qu'il produisait s'appelait "Mode Sim lunaire". Il s'agissait du plus haut degré de simulation matérielle. Ce n'était pas un système pour décharger le pilote, comme le fait un pilote automatique , ni pour introduire une quelconque sécurité ou économie.

Le mode Sim lunaire peut également être considéré comme un mélange d'augmentation de la stabilité, de recalcul de l'accélération verticale en fonction de la constante de gravité lunaire, le tout suivi d'une action corrective instantanée accompagnée. Le mode Sim lunaire du LLRV a même pu corriger les rafales de vent en quelques millisecondes, car elles auraient perturbé l'impression d'une atmosphère manquante.

Les commentaires du pilote d'essai du FRC Don Mallick à la suite du premier vol du véhicule en mode simulation lunaire illustrent l'expérience de pilotage du LLRV :

En tant qu'énoncé général concernant la capacité de traduction sur terre par rapport à la capacité de traduction dans la simulation lunaire ; le véhicule est réduit d'un véhicule à réponse élevée très positive à un véhicule à réponse très faible ou faible. Je suis sûr qu'avec la formation et l'expérience, le pilote sera en mesure d'augmenter les performances globales véhicule-pilote une fois qu'il s'adaptera aux faibles accélérations de translation disponibles, ainsi qu'au décalage qui suit ainsi qu'à l'anticipation nécessaire pour bien contrôler le véhicule. Même avec cette formation, le pilote est confronté à une situation d'environ 5/6 de ses performances de manœuvre en translation éloignées de celle sur terre, ce qui est un changement marqué.

Deke Slayton , alors astronaute en chef de la NASA , a déclaré plus tard qu'il n'y avait aucun moyen de simuler un alunissage, sauf en pilotant le LLRV.

Spécifications (LLRV)

Diagramme à deux vues LLRV.png

Caractéristiques générales

  • Équipage : 1
  • Longueur : 22 pi 6 po (6,85 m)
  • Largeur : 15 pi 1 po (4,6 m)
  • Hauteur : 10 pi 0 po (3,05 m)
  • Poids à vide : 2 510 lb (1 139 kg)
  • Poids brut : 3 775 lb (1 712 kg)
  • Masse maximale au décollage : 3 925 lb (1 780 kg)
  • Groupe motopropulseur : 1 × turboréacteur à double flux General Electric CF700-2V (ventilateur arrière CJ610), poussée de 4 200 lbf (19 kN)
  • Groupe motopropulseur : 2 moteurs de fusée au peroxyde d'hydrogène , 100 lbf (0,44 kN) de poussée chacun à 500 lbf (2 200 N) réglables
  • Groupe motopropulseur : 6 × moteurs-fusées à combustible solide, 500 lbf (2,2 kN) de poussée chacun des moteurs de secours de sécurité

Performance

  • Vitesse maximale : 35 nœuds (40 mph, 65 km/h)
  • Endurance : 10 minutes
  • Plafond de service : 6 000 pi (1 800 m)
  • Taux de montée : 3 600 ft/min (18 m/s)
  • Poussée/poids : 1.07

Système de contrôle

Le système de contrôle électronique du véhicule d'entraînement à l'atterrissage lunaire a été développé pour la NASA par Bell Aerosystems , Inc. qui possédait des installations d'ingénierie situées à Niagara Falls , New York . Le LLTV était un véhicule de deuxième génération, après le Lunar Landing Research Vehicle, utilisé par les astronautes du programme Apollo de la NASA pour développer leurs compétences de pilotage. Le LLTV a fourni aux commandants du programme Apollo l'occasion de découvrir les caractéristiques de vol associées aux conditions de gravité 1/6 sur la Lune. Le premier véhicule LLTV a été assemblé à la base aérienne d'Ellington à Houston, au Texas, en 1967. Trois véhicules LLTV ont finalement été livrés à Ellington AFB. Le dernier des trois véhicules LLTV restants est exposé au Johnson Spacecraft Center de Houston, au Texas.

Le système de contrôle électronique a été conçu avec des canaux redondants utilisant 2 des 2 logiques. Les sorties de chaque canal principal ont été comparées en continu. Si un défaut était détecté dans le système de contrôle primaire, le contrôle était alors automatiquement basculé sur un canal de secours identique et le pilote prenait immédiatement des mesures pour amener le véhicule au sol. Toutes les commandes étaient des circuits analogiques utilisant des modules amplificateurs à transistors Burr-Brown et d'autres composants analogiques.

Aéronefs exposés

Deux des cinq véhicules survivent. LLRV-2 est exposé au Air Force Flight Test Museum à Edwards Air Force Base . Il a été prêté au musée par la NASA en 2016.

LLTV-3 (LLTV NASA 952) est exposé au Johnson Space Center . Un autre véhicule, une réplique de la NASA 952, est dans un état partiellement complet dans le cimetière d'avions du Yanks Air Museum .

Voir également

Aéronefs de rôle, de configuration et d'époque comparables

Listes associées

Les références

Liens externes