Test upadku
Test zrzutowy to metoda testowania właściwości w locie prototypowego lub eksperymentalnego statku powietrznego i statku kosmicznego poprzez podniesienie pojazdu testowego na określoną wysokość, a następnie wypuszczenie go. Loty testowe z udziałem statków powietrznych z napędem, w szczególności statków powietrznych z napędem rakietowym , mogą być określane jako starty zrzutowe ze względu na wystrzelenie rakiet samolotu po wypuszczeniu go z samolotu nośnego.
W przypadku statku powietrznego bez napędu, badany pojazd spada lub ślizga się po zwolnieniu podczas zniżania bez napędu do miejsca lądowania. Testy zrzutowe mogą być wykorzystywane do weryfikacji osiągów aerodynamicznych i dynamiki lotu badanego pojazdu, do testowania jego systemów lądowania lub do oceny przeżywalności planowanego lub awaryjnego lądowania. Pozwala to projektantom pojazdu na walidację komputerowych modeli lotu , testów w tunelu aerodynamicznym lub innych teoretycznych cech konstrukcyjnych samolotu lub statku kosmicznego.
Testy upadku z dużej wysokości można przeprowadzić, przenosząc pojazd testowy na pokład statku-matki na wysokość docelową w celu uwolnienia. Próby upadku z małej wysokości można przeprowadzić, zwalniając pojazd testowy z dźwigu lub suwnicy .
Testy samolotów i nadwozi podnoszących
Testy symulacyjne lądowania lotniskowca
Podwozie w samolotach używanych na lotniskowcach musi być mocniejsze niż w samolotach lądowych, ze względu na wyższe prędkości podejścia i opadania podczas lądowania lotniskowców. Już w latach czterdziestych XX wieku przeprowadzono testy zrzutowe, podnosząc samolot na lotniskowcu, taki jak Grumman F6F Hellcat, na wysokość dziesięciu stóp, a następnie zrzucając go, symulując uderzenie podczas lądowania z prędkością 19 stóp na sekundę (5,8 m / s). . F6F został ostatecznie zrzucony z wysokości dwudziestu stóp (6,1 m), demonstrując, że może wchłonąć dwukrotnie większą siłę niż lądowanie lotniskowca. Testy zrzutowe są nadal stosowane w opracowywaniu i testowaniu samolotów na lotniskowcach; w 2010 roku Lockheed Martin F-35C Lightning II przeszedł testy upadkowe, aby zasymulować jego maksymalną prędkość opadania 26,4 stóp na sekundę (8,0 m / s) podczas lądowania na lotniskowcu.
Eksperymentalny samolot
Liczne eksperymentalne i prototypowe samoloty zostały przetestowane lub wystrzelone zrzutu. Wiele zasilanych samolotów X , w tym Bell X-1 , Bell X-2 , North American X-15 , Martin Marietta X-24A i X-24B , Orbital Sciences X-34 , Boeing X-40 i NASA X-43A zostały specjalnie zaprojektowane do wystrzeliwania zrzutu. artykuły testowe niezasilanego NASA X-38 zostały również przetestowane z wysokości do 45 000 stóp (14 000 m), w celu zbadania jego właściwości aerodynamicznych i pilotażowych, możliwości lotu autonomicznego oraz rozmieszczenia sterowanego parafolu .
Niektóre eksperymentalne samoloty przeznaczone do startów w powietrzu, takie jak Northrop HL-10 , wykonały zarówno testy zrzutów bez napędu, jak i starty z napędem. Przed lotami z napędem przy użyciu silnika rakietowego HL-10 wykonał 11 lotów zrzutowych bez napędu, aby zbadać właściwości jezdne i stabilność korpusu podnoszącego w locie.
Balls 8 statek-matka
Wczesne eksperymentalne samoloty, takie jak X-1 i X-2 , były przewożone na pokładzie zmodyfikowanych bombowców B-29 i B-50 . W latach pięćdziesiątych Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych dostarczyły NASA bombowiec B-52 , który miał służyć jako statek-matka dla eksperymentalnego X-15 . Zbudowany w 1955 roku B-52 był dopiero dziesiątym, który zjechał z linii montażowej i był używany przez Siły Powietrzne do testów w locie , zanim przekazał go NASA. Lecąc z numerem ogonowym NASA 008, samolot został nazwany Balls 8 przez pilotów Sił Powietrznych, zgodnie z tradycją określania samolotów numerowanych wieloma zerami jako „Kulki” plus ostateczna liczba.
Kule 8 otrzymały znaczące modyfikacje w celu przenoszenia X-15. Specjalny pylon , przeznaczony do przenoszenia i wypuszczania X-15, został zainstalowany pod prawym skrzydłem między kadłubem a silnikiem stacjonarnym. Wycięcie zostało również wycięte w jednej z klap prawego skrzydła, aby samolot mógł pomieścić pionowy ogon X-15. Balls 8 był jednym z dwóch takich bombowców zmodyfikowanych do przenoszenia X-15; podczas gdy drugi samolot przeszedł na emeryturę w 1969 roku po zakończeniu programu X-15, NASA nadal używała Balls 8 do testów zrzutowych, aż do wycofania go w 2004 roku. Podczas swojej 50-letniej kariery Balls 8 przewoził wiele pojazdów eksperymentalnych, w tym HL- 10, X-24A, X-24B, X-38 i X-43A.
Rola X-24B w rozwoju promu kosmicznego
Podczas projektowania orbitera promu kosmicznego w latach 70. inżynierowie debatowali, czy zaprojektować orbiter tak, aby szybował do lądowania bez napędu, czy też wyposażyć orbiter w wyskakujące silniki odrzutowe w celu wykonania lądowania z napędem. Podczas gdy projekt lądowania z napędem wymagał przenoszenia silników i paliwa do silników odrzutowych, co zwiększało wagę i złożoność orbitera, inżynierowie zaczęli faworyzować opcję lądowania z napędem. W odpowiedzi NASA przeprowadziła testy zrzutowe X-24B bez napędu , aby zademonstrować wykonalność lądowania samolotu z podnoszonym nadwoziem w locie bez napędu. W 1975 roku samolot X-24B został zrzucony z Balls 8 na wysokości 45 000 stóp (14 000 m) nad pustynią Mojave , a następnie odpalił silniki rakietowe, aby zwiększyć prędkość i rozpędzić go do 60 000 stóp (18 000 m). Po wyłączeniu silnika rakiety, warunki związane z dużą prędkością i dużą wysokością umożliwiły X-24B zasymulowanie ścieżki orbitera wahadłowca kosmicznego w warunkach powrotu do atmosfery po wejściu w atmosferę . X-24B pomyślnie wykonał dwa precyzyjne lądowania bez napędu w Bazie Sił Powietrznych Edwards , demonstrując wykonalność projektu bezsilnikowego nadwozia podnoszącego dla promu kosmicznego. Te sukcesy przekonały osoby odpowiedzialne za program promu kosmicznego do zaangażowania się w projekt lądowania bez napędu, co pozwoliłoby zaoszczędzić na wadze i zwiększyć ładowność orbitera.
Firma promu kosmicznego
przeprowadzono serię testów zrzutowych promu kosmicznego Enterprise w celu sprawdzenia właściwości lotu promu kosmicznego. Ponieważ prom kosmiczny jest zaprojektowany do szybowania bez napędu podczas opadania i lądowania, zastosowano serię testów zrzutowych z użyciem orbitera testowego, aby wykazać, że orbiterem można z powodzeniem sterować w locie bez napędu. Te testy zrzutowe, znane jako Approach and Landing Test , wykorzystywały zmodyfikowany Boeing 747 , znany jako Shuttle Carrier Aircraft lub SCA, do przeniesienia Enterprise na wysokość od 15 000 do 30 000 stóp (4600 do 9100 m). Po serii testów w locie na uwięzi, w których orbiter nie został wypuszczony, w okresie od sierpnia do października 1977 r. Przeprowadzono pięć testów w locie swobodnym.
Enterprise w locie swobodnym obejmowały uwolnienie samolotu bez napędu z samolotu z napędem, testy te nie były typowe dla testów zrzutowych, ponieważ orbiter był faktycznie przenoszony i uwalniany z pozycji nad SCA. Takie ustawienie było potencjalnie niebezpieczne, ponieważ natychmiast po zwolnieniu umieszczało Enterprise w swobodnym locie bezpośrednio przed płetwą ogonową SCA. W rezultacie „zrzut” został przeprowadzony przy użyciu serii starannie zaplanowanych manewrów, aby zminimalizować ryzyko kolizji samolotów. Natychmiast po wypuszczeniu Enterprise wznosił się w prawo, podczas gdy SCA wykonywał płytkie nurkowanie w lewo, umożliwiając szybkie pionowe i poziome oddzielenie dwóch samolotów.
Marzyciel
W połowie 2013 roku Sierra Nevada Corporation planuje przeprowadzić testy zrzutowe prototypu komercyjnego samolotu kosmicznego Dream Chaser . Bezzałogowy pierwszy test w locie zrzuci prototyp Dream Chaser z wysokości 12 000 stóp (3700 m), gdzie planuje się, że pojazd autonomicznie poleci do lądowania bez napędu w Dryden Flight Research Center .
Testy kapsuły z załogą
Testy zrzutowe prototypowych kapsuł kosmicznych z załogą mogą być przeprowadzane w celu sprawdzenia przeżywalności lądowania, przede wszystkim poprzez testowanie charakterystyk opadania kapsuły i jej systemów lądowania po wejściu na powierzchnię . Testy te są zwykle przeprowadzane bez załogi przed jakimikolwiek testami lotów kosmicznych z udziałem ludzi.
Moduł dowodzenia Apollo
W 1963 roku North American Aviation zbudowało BP-19A, bezzałogowy moduł dowodzenia Apollo do użytku w testach zrzutowych. NASA przeprowadziła serię testów w 1964 roku, które obejmowały zrzucenie BP-19A z C-133 Cargomaster w celu przetestowania systemów spadochronowych kapsuły przed rozpoczęciem załogowych testów statku kosmicznego Apollo.
Kapsuła Oriona
W 2011 i 2012 roku NASA przeprowadziła serię krótkich testów zrzutowych dotyczących przeżywalności lądowań na wodzie w swojej kapsule z załogą Orion , wielokrotnie upuszczając pojazd testowy Orion do dużego zbiornika wodnego. Testy symulowały lądowania na wodzie przy prędkościach wahających się od 7 do 50 mil na godzinę (11 do 80 km / h) poprzez zmianę wysokości suwnicy nad basenem. Zakres prędkości lądowania pozwolił NASA symulować szereg możliwych warunków wejścia i lądowania podczas lądowania na wodzie.
W 2011 i 2012 roku NASA przeprowadziła również testy zrzutowe systemów spadochronowych pojazdu testowego Orion i możliwości lądowania na lądzie. W każdym teście statek kosmiczny Orion był zrzucany z samolotu transportowego C-17 lub C-130 . W celu przetestowania kapsuła jest montowana na systemie palet i umieszczana wewnątrz samolotu transportowego. Spadochrony na palecie służą do wyciągania palety i kapsuły z tyłu samolotu; kapsuła następnie oddziela się od palety i rozpoczyna swobodny spadek.
4 marca 2012 r. C-17 zrzucił artykuł testowy Oriona z wysokości 25 000 stóp (7600 m). Spadochrony kapsuły z powodzeniem rozłożyły się na wysokości od 15 000 do 20 000 stóp (4600 do 6100 m), spowalniając statek kosmiczny do lądowania na ziemi na pustyni w Arizonie. Kapsuła wylądowała z prędkością 17 mil na godzinę (27 km / h), znacznie poniżej projektowanej maksymalnej prędkości przyziemienia.
Boeinga CST-100
We wrześniu 2011 roku Boeing przeprowadził serię testów zrzutowych na pustyni Mojave w południowo-wschodniej Kalifornii , aby zweryfikować konstrukcję spadochronu i systemu amortyzacji poduszki powietrznej kapsuły CST-100 . Poduszki powietrzne znajdują się pod osłoną termiczną CST-100, która została zaprojektowana tak, aby można ją było oddzielić od kapsuły podczas opadania ze spadochronem na wysokości około 5000 stóp (1500 m). Testy przeprowadzono przy prędkościach naziemnych od 10 do 30 mil na godzinę (16 do 48 km / h) w celu symulacji warunków wiatru bocznego w czasie lądowania. Firma Bigelow Aerospace zbudowała mobilne stanowisko testowe i przeprowadziła testy.
W kwietniu 2012 roku Boeing przeprowadził kolejny test zrzutowy swojej prototypowej kapsuły kosmicznej CST-100 w celu przetestowania systemów lądowania kapsuły. Pojazd testowy został podniesiony helikopterem na wysokość 11 000 stóp (3400 m), a następnie wypuszczony; trzy główne spadochrony kapsuły zostały następnie pomyślnie uruchomione i spowolniły opadanie kapsuły. Bezpośrednio przed lądowaniem sześć poduszek powietrznych kapsuły napełniło się pod nią, aby pochłonąć część energii uderzenia podczas lądowania. Planowane są podobne testy zrzutowe w celu przeprowadzenia dodatkowych testów poduszek powietrznych, a także testów spadochronu hamującego i zrzutu osłony termicznej .
Testy śmigłowca
W 2009 i 2010 roku NASA przeprowadziła parę testów zrzutowych, aby zbadać przeżywalność katastrof helikopterów. Używając MD 500 podarowanego przez armię amerykańską, NASA zrzuciła helikopter pod kątem z wysokości 35 stóp (11 m), aby zasymulować twarde lądowanie helikoptera. Wyrafinowane manekiny do testów zderzeniowych z symulowanymi narządami wewnętrznymi umieszczono wewnątrz helikoptera i wykorzystano je do oceny obrażeń wewnętrznych powstałych w wyniku takiego zderzenia. Ze względu na rozległe uszkodzenia śmigłowca testowego po drugim teście nie planowano trzeciego testu.