Самолеты-носители шаттлов NASA: Модифицированные Boeing 747

Введение

Широко модифицированные авиалайнеры Boeing 747, которые NASA использовало для транспортировки космических челноков.

Самолеты-носители челноков (SCA) – это два выведенных из эксплуатации широко модифицированных авиалайнера Boeing 747, которые NASA использовало для транспортировки космических челноков. Один (N905NA) – модель 747-100, а другой (N911NA) – 747-100SR с укороченным радиусом действия. SCA использовались для переброски космических челноков с мест посадки обратно на посадочную площадку челноков в Космическом центре Кеннеди. Космические челноки устанавливались на верхнюю часть SCA с помощью устройств стыковки-расстыковки (Mate-Demate Devices) – крупных конструкций, напоминающих портальные краны, которые поднимали челноки с земли для послеполетного обслуживания, а затем соединяли их с SCA для перелетных рейсов. В ходе испытательных полетов по заходу на посадку, проведенных в 1977 году, испытательный челнок Enterprise был отпущен от SCA в полете и совершил посадку, планируя под собственным управлением.

Проектирование и разработка

Lockheed C-5 Galaxy рассматривался NASA в качестве носителя шаттлов, но был отклонен в пользу 747. Это было обусловлено низким расположением крыла у 747 по сравнению с высоким крылом C-5, а также тем, что ВВС США сохранили бы право собственности на C-5, в то время как NASA могло приобрести 747 в собственность. Первый самолет, Boeing 747-123 с регистрационным номером N905NA, изначально был построен для American Airlines. В связи со снижением пассажиропотока и неспособностью заполнить свои 747, American Airlines продала его NASA. Во время испытаний Enterprise в 1970-х годах на нем все еще были видны фирменные полосы American Airlines. Он был приобретен в 1974 году и первоначально использовался для исследования следа вихревых потоков в рамках более широкого исследования NASA Dryden, а также для испытаний шаттлов с участием F-104, летевшего в плотном строю и имитировавшего отделение от 747. В 1976 году Boeing провел масштабную модификацию самолета для NASA. Несмотря на сохранение кресел первого класса для пассажиров NASA, основная кабина и изоляция были удалены, а фюзеляж усилен. На верхнюю часть 747 были добавлены монтажные опоры, расположенные в соответствии с креплениями на шаттле, которые соединяют его с внешним топливным баком перед запуском. С шаттлом на борту изменился центр тяжести. Для повышения устойчивости при транспортировке орбитального аппарата к хвостовому оперению были добавлены вертикальные стабилизаторы. Также были модернизированы авионика и двигатели. За кабиной пилотов был добавлен аварийный спасательный трап на случай катастрофической поломки в полете. В случае эвакуации взрывчатые вещества должны были создать отверстие в фюзеляже в нижней части трапа, позволяя экипажу покинуть самолет по трапу и спуститься на парашютах. Система трапа была удалена после испытаний подхода и посадки из-за опасений, что покидающий самолет экипаж может быть засосан в двигатель. Полет с дополнительным сопротивлением и весом орбитального аппарата приводил к значительным потерям в топливе и высоте. Дальность полета сократилась до , по сравнению с дальностью без нагрузки в , что требовало нескольких остановок для дозаправки во время трансконтинентального перелета. Без орбитального аппарата SCA необходимо было нести балласт для балансировки центра тяжести. Потолок высоты SCA составлял 15000 футов (4572 м), а максимальная крейсерская скорость с прикрепленным орбитальным аппаратом – Мах 0,6. Проводились исследования по оснащению SCA оборудованием для дозаправки в воздухе, модификацией, уже выполненной для ВВС США на самолетах E-4 (модифицированные 747-200) и танкерах-транспортерах 747 для ВВС. Однако во время полета в составе самолета-заправщика для тестирования подходов к дозаправке на хвостовом оперении N905NA были обнаружены небольшие трещины. Хотя маловероятно, что эти трещины были вызваны испытательными полетами, было решено не рисковать понапрасну. Поскольку не было острой необходимости в возможности дозаправки в воздухе, испытания были приостановлены. К 1983 году SCA N905NA больше не имел фирменной трехцветной полосы American Airlines. NASA заменила ее собственной ливреей, состоящей из белого фюзеляжа и одной синей полосы. В том же году, после тайной установки системы противодействия инфракрасному излучению для защиты от ракет с тепловым наведением, он также использовался для перевозки Enterprise в турне по Европе, с остановками для дозаправки в Гус-Бей (Канада), Кефлавике (Исландия), Англии и Западной Германии. Затем он посетил Парижский авиасалон. Самолеты-носители шаттлов могли выполнять полеты с альтернативных посадочных площадок, таких как в Великобритании, Испании и Франции. Поскольку дальность полета носителя шаттлов уменьшается при стыковке с орбитальным аппаратом, для уменьшения его веса могли потребоваться дополнительные приготовления, такие как удаление полезной нагрузки с орбитального аппарата. 11 декабря 2010 года Boeing перевез свой демонстратор беспилотного боевого летательного аппарата Phantom Ray (UCAV) из Сент-Луиса (Миссури) в Эдвардс на самолете-носителе шаттлов.

The Lockheed C 5 Galaxy was considered for the shuttle carrier role by NASA but rejected in favor of the 747. This was due to the 747's low wing design in comparison to the C 5's high wing design, and also because the U. S. Air Force would have retained ownership of the C 5, while NASA could own the 747s outright. The first aircraft, a Boeing 747 123 registered N905NA, was originally manufactured for American Airlines. With a decline in air traffic and failure to fill their 747s, American Airlines sold it to NASA. It still wore the visible American cheatlines while testing Enterprise in the 1970s. It was acquired in 1974 and initially used for trailing wake vortex research as part of a broader study by NASA Dryden, as well as Shuttle tests involving an F 104 flying in close formation and simulating a release from the 747. The aircraft was extensively modified for NASA by Boeing in 1976. While first class seats were kept for NASA passengers, its main cabin and insulation were stripped, and the fuselage was strengthened. Mounting struts were added on top of the 747, located to match the fittings on the Shuttle that attach it to the external fuel tank for launch. With the Shuttle riding on top, the center of gravity was altered. Vertical stabilizers were added to the tail to improve stability when the Orbiter was being carried. The avionics and engines were also upgraded. An internal escape slide was added behind the flight deck in case of catastrophic failure mid flight. In the event of a bail out, explosives would be detonated to make an opening in the fuselage at the bottom of the slide, allowing the crew to exit through the slide and parachute to the ground. The slide system was removed following the Approach and Landing Tests because of concerns over the possibility of escaping crew members being ingested into an engine. Flying with the additional drag and weight of the Orbiter imposed significant fuel and altitude penalties. The range was reduced to , compared to an unladen range of , requiring an SCA to stop several times to refuel on a transcontinental flight. Without the Orbiter, the SCA needed to carry ballast to balance its center of gravity. The SCA had an altitude ceiling of 15000 feet (4572 m) and a maximum cruise speed of Mach 0.6 with the orbiter attached. Studies were conducted to equip the SCA with aerial refueling equipment, a modification already made to the U. S. Air Force E 4 (modified 747 200s) and 747 tanker transports for the IIAF. However, during formation flying with a tanker aircraft to test refueling approaches, minor cracks were spotted on the tailfin of N905NA. While these were not likely to have been caused by the test flights, it was felt that there was no sense taking unnecessary risks. Since there was no urgent need to provide an aerial refueling capacity, the tests were suspended. By 1983, SCA N905NA no longer carried the distinct American Airlines tricolor cheatline. NASA replaced it with its own livery, consisting of a white fuselage and a single blue cheatline. That year, after secretly being fitted with an infrared countermeasures system to protect it from heat seeking missiles, it was also used to fly Enterprise on a tour in Europe, with refueling stops in Goose Bay, Canada; Keflavik, Iceland; England; and West Germany. It then went to the Paris Air Show. Shuttle Carriers were capable of operating from alternative shuttle landing sites such as those in the United Kingdom, Spain, and France. Because Shuttle Carrier's range is reduced while mated to an orbiter, additional preparations such as removal of the payload from the orbiter may have been necessary to reduce its weight. Boeing transported its Phantom Ray unmanned combat aerial vehicle (UCAV) demonstrator from St. Louis, Missouri, to Edwards on a Shuttle Carrier Aircraft on December 11, 2010.

Испытания подхода и посадки

Испытания сближения и посадки были серией рулежных и летных испытаний прототипа космического шаттла «Энтерпрайз», проведенных на авиабазе Эдвардс в 1977 году. Они подтвердили летные характеристики шаттла как в сцепке с самолетом-носителем, так и в автономном полете, до начала эксплуатации системы шаттлов. Было проведено 3 рулежных испытания, 8 испытаний в сцепке и 5 испытаний в свободном полете. В конце программы «Спейс Шаттл» самолет-носитель использовался для доставки выведенных из эксплуатации орбитальных аппаратов из Космического центра Кеннеди в музеи. 17 апреля 2012 года «Дискавери» был доставлен в Центр Удвара-Хази Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в международном аэропорту Даллес, совершив пролеты на малой высоте над достопримечательностями Вашингтона, округ Колумбия, перед посадкой. «Энтерпрайз», экспонировавшийся в Смитсоновском музее, был перевезен в Музей моря, воздуха и космоса «Интрпид» в Нью-Йорке 27 апреля 2012 года, совершив пролеты на малой высоте над достопримечательностями города, прежде чем приземлиться в международном аэропорту имени Джона Ф. Кеннеди, откуда он был доставлен в музей на барже. Последний перелет самолета-носителя доставил «Эндевор» из Космического центра Кеннеди в Лос-Анджелес в период с 19 по 21 сентября 2012 года с промежуточными посадками для дозаправки на аэродроме Эллингтон и авиабазе Эдвардс. После вылета из Эдвардса самолет-носитель с «Эндевором» на борту совершил пролеты на малой высоте над различными достопримечательностями Калифорнии, от Сакраменто до залива Сан-Франциско, прежде чем был доставлен в международный аэропорт Лос-Анджелеса (LAX). Оттуда орбитальный аппарат был транспортирован по улицам Лос-Анджелеса и Инглвуда к месту назначения – Калифорнийскому научному центру в Экспозиционном парке.

Выход на пенсию

Шаттл-носитель N911NA был выведен из эксплуатации 8 февраля 2012 года после завершения последней миссии в Исследовательский центр полетов Драйдена на авиабазе Эдвардс в Палмдейле, штат Калифорния, и использовался в качестве источника деталей для самолета Стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA) НАСА – еще одного модифицированного Boeing 747. В настоящее время N911NA сохранен и выставлен в парке авиационного наследия Джо Дэвиса в Палмдейле, штат Калифорния, в рамках долгосрочной аренды у НАСА для города. Шаттл-носитель N905NA использовался для транспортировки выведенных из эксплуатации космических челноков в соответствующие музеи. После доставки Endeavour в международный аэропорт Лос-Анджелеса в сентябре 2012 года самолет был перевезен в Исследовательский центр полетов Драйдена, где НАСА планировало использовать его вместе с N911NA в качестве источника запасных частей для самолета SOFIA, однако после осмотра N905NA инженеры НАСА установили, что он содержит мало деталей, пригодных для SOFIA. В 2013 году было принято решение сохранить N905NA и выставить его в Космическом центре Хьюстона с установленным на его спине макетом космического челнока Independence. N905NA был перевезен на аэродром Эллингтон, где был тщательно демонтирован, перевезен в Космический центр Джонсона в семи основных частях (процесс, известный как «Большой переезд»), собран заново и, наконец, соединен с репликой шаттла в августе 2014 года. Экспозиция, получившая название Independence Plaza, впервые открылась для публики 23 января 2016 года.