Проект Perlan: Исследования на высоте стратосферы

Введение

Американская организация, занимающаяся высотными исследованиями, Perlan Project Inc. – некоммерческая организация, специализирующаяся на аэронавтических исследованиях и изучении атмосферы, использующая планеры (парусные самолеты), разработанные для полетов на экстремальных высотах. 29 августа 2006 года Стив Фоссетт и Эйнар Эневольдсон, пилоты Perlan Mission I, установили новый рекорд высоты для планеров, поднявшись на 50 671 фут (15 460 м) на стандартном планере, используя стратосферные воздушные волны. Международная авиационная федерация (FAI) ратифицировала рекорд высоты, достигнутый 2 сентября 2018 года, что значительно превышает лучший результат предыдущего года, установленный 3 сентября 2017 года. Эти полеты были выполнены на специально разработанном и построенном герметичном высотном планере Windward Performance Perlan II, при поддержке компании Airbus. В ходе этих полетов также были собраны данные об атмосфере Земли и ее озоновом слое.

История

Эйнар Эневольдсон задумал проект в 1992 году, увидев новые изображения LIDAR стоячих горных волн к западу от Кируны, Швеция, которые Вольфганг Ренгер из DLR, Оберпфаффенхофен, Германия, вывесил на стене своего офиса. Эневольдсон собрал доказательства о местоположении, распространенности и силе стратосферных горных волн в период с 1992 по 1998 год. Начиная с 1998 года Элизабет Остин расширила анализ данных и поставила проект на прочную метеорологическую основу, отметив, что стратосферный полярный ночной струйный поток был основным фактором, обеспечивающим распространение стоячих горных волн высоко в среднюю стратосферу. В это время небольшая группа в NASA Dryden Flight Research Center проанализировала динамику полета и аэродинамику планерного полета на высоте до 100 000 футов. В 1999 году Стив Фоссетт узнал, что Эневольдсон пытается найти финансирование, и немедленно попросил присоединиться к проекту. Военно-воздушные силы США, по запросу NASA, предоставили проекту комплекты скафандров с полным давлением. Моторизованный планер Glaser Dirks DG 500 (DG 505M) был модифицирован путем удаления двигателя и сопутствующего оборудования, а освободившееся пространство использовалось для хранения жидкого кислорода и большого запаса первичных батарей Li SO2. Большинство приборов и электроники были заменены на оборудование, подходящее для экстремальных высот, с которыми мог столкнуться планер. Дункан Каммингс из Сан-Педро, Калифорния, разработал специальные, легкие, эффективные и надежные контроллеры обогрева лицевой части шлема. Компания Butler Parachute Company изготовила специальные высокостабилизированные парашюты для больших высот. Эневольдсон и Фоссетт совершали испытательные и предварительные полеты на большой высоте в Сьерра-Неваде, Калифорния, вылетев из Калифорнийского города, и весной 2002 года достигли высоты более 42 000 футов. Летом 2002 года планер был отправлен в Омарама, Новая Зеландия, где он летал в течение трех зим, не достигнув стратосферы. Время оказалось слишком ранним для сезона. Миссия Perlan I была разработана для подтверждения тезиса Эневольдсона путем фактического полета и подъема в этих стратосферных горных волнах. В 2005 году планер был отправлен в Эль-Калафате, Аргентина, небольшой город на 50° южной широты. Пять попыток в течение трех недель, ни одна из которых не была предпринята в благоприятных погодных условиях, оказались безуспешными. В 2006 году прогноз обещал очень благоприятные условия 28 августа, но на высоте 33 000 футов, во время сильного подъема, скафандр Стива Фоссетта преждевременно и чрезмерно надулся, и полет был прерван. На следующий день, 29 августа, после замены одного из регуляторов скафандра, погодные условия оставались благоприятными, и команда предприняла еще одну попытку. После четырехчасового восхождения Эневольдсон и Фоссетт достигли рекордной высоты 50 671 фут (15 460 м), подтвердив концепцию. Поскольку рекордный полет 29 августа 2006 года доказал тезис Эневольдсона, Стив Фоссетт согласился постепенно финансировать следующую миссию: создание специализированного планера с герметичной кабиной для полетов на высоту 90 000 футов. К моменту смерти Стива 3 сентября 2007 года были завершены структурное и аэродинамическое проектирование фюзеляжа, а также аэродинамическое проектирование всего планера. После смерти Стива финансирование остальной части проекта Perlan было потеряно, и начался поиск новых источников финансирования.

Einar Enevoldson conceived the project in 1992, after seeing the new LIDAR images of standing mountain waves west of Kiruna, Sweden, that Wolfgang Renger of the DLR, Oberpfaffenhofen, Germany had posted on his office wall. Enevoldson collected evidence on the location, prevalence, and strength of stratospheric mountain waves during the period 1992 1998. Starting in 1998 Elizabeth Austin expanded the data analysis and put the project on a firm meteorological basis, with the observation that the stratospheric polar night jet was the principal factor enabling the propagation of standing mountain waves high into the middle stratosphere. At this time a small group at the NASA Dryden Flight Research Center analysed the flight dynamics and aerodynamics of sailplane flight up to 100,000 feet. In 1999, Steve Fossett heard that Enevoldson was trying to find funding, and immediately asked to join the project. United States Air Force, on the basis of NASA request, loaned the project full pressure suits. A Glaser Dirks DG 500 (DG 505M) motorized glider was modified to remove all engine and related equipment and the space used for storage of liquid oxygen and a large supply of Li SO2 primary batteries. Most of the instruments and electronics were replaced with equipment suitable for the extreme altitudes that the sailplane would encounter. Duncan Cummings, of San Pedro, California, built special, lightweight, efficient, reliable faceplate heat controllers. Butler Parachute Company built special high altitude stabilized parachutes. Enevoldson and Fossett flew the sailplane from California City for shakedown and preliminary high altitude flights in the Sierra Nevadas of California, reaching over 42,000 feet in Spring 2002. In Summer 2002, the sailplane was shipped to Omarama, New Zealand, where it flew during three winters without reaching the stratosphere. The timing was too early in the season. Perlan Mission I was designed to prove Enevoldson's thesis by actually flying into and climbing these stratospheric mountain waves. In 2005, the sailplane was shipped to El Calafate, Argentina, a small town at 50° south latitude. Five attempts in a three week period, none in favorable weather conditions, were unsuccessful. In 2006, the forecast offered very favorable conditions on 28 August but at 33,000 feet, in a strong climb, Steve Fossett's pressure suit inflated prematurely and excessively, and the flight was aborted. The next day, on 29 August, after one of the pressure suit regulators had been changed, the weather conditions were still favorable, the team made another attempt. After a four hour climb, Enevoldson and Fossett reached the record altitude of 50,671 feet (15,460m), validating the concept. Because the record flight of 29 August 2006 proved Enevoldson's thesis, Steve Fossett agreed to fund, progressively, the next mission: to build a special purpose sailplane with a pressurized cabin to fly to 90,000 feet. At the time of Steve's death on 3 September 2007, the structural and aerodynamic design of the fuselage had been completed, along with the aerodynamic design of the entire sailplane. Funding for the remainder of the Perlan Project was lost with Steve's death, and a search for new funding was begun.

Миссия Airbus Perlan II

После смерти Фосетта в 2007 году на некоторое время показалось, что миссия приостановлена на неопределенный срок. Однако новая команда постепенно собралась вокруг Эневольсона, и частичное финансирование было обеспечено благодаря обязательствам партнеров из Соединенных Штатов и Австралии. Эйнар Эневольдсон сообщил в сентябре 2008 года, что Морган Сандеркок, опытный пилот планеров из Австралии, предоставил средства для перезапуска проекта. Эти средства были направлены на завершение фюзеляжа с герметичной кабиной и проведение его структурных испытаний, но для завершения самолета требовались дополнительные средства. В июне 2010 года Дэннис Тито присоединился к миссии в качестве пилота и основного спонсора, что позволило добиться значительного прогресса в завершении самолета. В том же году Джим Пэйн, обладатель многочисленных мировых рекордов в планерном спорте, присоединился к проекту в качестве главного пилота. Грег Коул из Windward Performance провел значительную работу по проектированию, показав, что создание планера для высоты 90 000 футов относительно несложно, в то время как полет на 100 000 футов возможен, хотя и более труден и дорог. Windward Performance должна была построить высокопроизводительный планер из препрега, используя производственное оборудование высокого качества. Планер требовал высокоточного проектирования, анализа и изготовления, чтобы обеспечить его устойчивость к флаттеру на очень высоких скоростях и достаточную прочность для противостояния потенциально сильной турбулентности на высоте 90 000 футов. Он также должен был быть оснащен надежными и безопасными системами герметизации и рециркуляции воздуха в кабине. В 2014 году Airbus согласилась стать титульным спонсором и предоставить достаточное финансирование для завершения самолета, проведения летных испытаний и высотных полетов. Миссия была переименована в Airbus Perlan Mission II. RDD Enterprises, авиационная научно-исследовательская, конструкторская и производственная компания, базирующаяся в Редмонде, штат Орегон, взяла на себя производство Perlan 2.

Полетные кампании

Самолет был завершен летом 2015 года, первый полет был запланирован на 7 сентября. Ветреные условия в этот день помешали полету, который наконец состоялся 23 сентября. Летные испытания начались и продолжались в Миндене, штат Невада, осенью и зимой 2015 года с использованием нового ангара, подаренного Тито. Первые попытки достичь высоты 90 000 футов будут предприняты из Эль-Калафате, Аргентина, в глубине Патагонии, в Южном полушарии, вскоре после этого летом 2016 года. Джим Пэйн (США) и Морган Сандеркок (Австралия) установили новый рекорд высоты 15 902 метра (52 172 фута) из международного аэропорта Команданте Армандо Тола в Эль-Калафате, Аргентина. Полет состоялся 3 сентября 2017 года.

Сезон 2018 года вновь проходил в Эль-Калафате. В рамках проекта был приобретен турбовинтовой самолет Grob G 520 Egrett для использования в качестве буксировщика. Это позволило буксировать Perlan II до… Похоже, это самый высокий буксировочный полет планеров, поскольку записи не ведутся. 26 августа 2018 года Джим Пэйн и Морган Сандеркок достигли высоты… Это было продолжено полетом с Джимом Пэйном и Мигелем Итурменди 28 августа 2018 года. Предыдущие рекорды измерялись по показаниям высотомера; для регистрации рекордов высотного полета теперь требуются данные GPS.