Лаборатория динамики полёта ВВС США: история и разработки.

Введение

Лаборатория динамики полета ВВС США (или просто Лаборатория динамики полета) расположена на авиабазе Райт-Паттерсон и является частью Лаборатории ВВС Райта. В 1997 году лаборатория была объединена с Исследовательской лабораторией ВВС. В плане FDL на 1988 финансовый год говорилось о миссии лаборатории: Лаборатория динамики полета (FDL) является частью Лаборатории авиационной техники ВВС Райта (AFWAL) – четырехлабораторной организации, входящей в состав Управления авиационными системами, расположенного на авиабазе Райт-Паттерсон, штат Огайо. FDL отвечает за планирование, разработку и реализацию технологических программ ВВС США для аэрокосмических аппаратов в таких технических областях, как конструкции и динамика, оборудование/подсистемы летательных аппаратов, управление полетом и аэромеханика. FDL поддерживает высокий технический уровень, исследуя перспективные направления в науке и технике, которые позволят расширить возможности разработки систем ВВС и предотвратить технологические прорывы, которые могут стать неожиданностью.

Вибрационная и аэроэластичная установка

Система вибрации и аэроэластических исследований (VIAER) обеспечивала получение и анализ данных о динамике в различных летательных аппаратах, ракетах и наземном оборудовании.

Проекты

Лаборатория динамики полета разработала FDL 23, беспилотный летательный аппарат дистанционного управления второго поколения (RPA). В начале 1970-х годов два разведывательных беспилотника Ryan Model 147G были изъяты из Музея Военно-воздушных сил Лабораторией динамики полета ВВС на авиабазе ВП AFB для изучения высокоманевренных полетов и определения возможности выполнения высокопроизводительным беспилотным летательным аппаратом некоторых из тех же задач, что и пилотируемыми самолетами. 147G особенно подходил для этого, поскольку он имел удлиненный носовой отсек для оборудования, более мощный двигатель и крылья большего размера, чем у предыдущих модификаций FireBee. Первоначально эти самолеты были разработаны для скрытого наблюдения на больших высотах. Модернизированный самолет был оснащен усиленной крыльевой конструкцией, активным рулем направления, носовой видеокамерой Cohu, цифровой системой связи и передачи данных Vega, тормозными щитками и цифровым пропорциональным автопилотом Lear Sieglar. Модифицированный дрон первоначально получил обозначение FDL 23, а затем XQM 103. Было выполнено шесть испытательных полетов на стенде и шесть свободных полетов, в ходе которых самолет мог выполнять развороты с перегрузкой 10G в своей окончательной конфигурации. На пятой миссии вал двигателя согнулся при перегрузке 10G и повредил корпус компрессора, что привело к повреждению двигателя. На шестой миссии самолет отказался принимать команды с земли и совершил самовосстановление в горах к северу от Лос-Анджелеса с незначительными повреждениями. Программа была успешно завершена и достигла всех поставленных целей разработки. Несколько новых систем, включая цифровой автопилот и систему управления, были внедрены в серийные программы беспилотников. Основным ограничением использования RPA для выполнения боевых задач было отсутствие системы видео сопровождения, что затрудняло отслеживание маневрирующих целей. В будущих планах по развитию самолета предусматривалось использование комбинированного видео- и инфракрасного трекера для захвата целей. Конструкция дистанционной пилотской станции (RPS) также была революционной, сочетая в себе элементы истребителя F-106, промышленных систем управления и конструкции станции управления спутниками NASA. Общая концепция проектирования системы требовала экипажа из двух человек: дистанционного пилота и дистанционного бортинженера, аналогично распределению обязанностей в двухместных истребителях, таких как F-4 и F-14. На станции пилота RPS было два монитора: один отображал изображение с носовой камеры, а другой – карту с отображением текущего местоположения. Пилот управлял самолетом с помощью трехкоординатного джойстика, аналогичного используемому на космическом корабле "Аполлон". Бортинженер контролировал отображение видео, работу бортовых систем и команды восстановления. Он просматривал монитор с изображением от телескопической камеры, направленной на самолет в полете, подключенной к радиолокационной станции слежения FPS 16. По завершении программы самолет был передан на полигон Dugway в штате Юта и стал статичным экспонатом у входа на полигон Eagle Range. Позже этот самолет появился на авиабазе Эдвардс без двигателя в качестве испытательной платформы для тестирования оптики. Руководителем программы был Джон Сиберг, менеджером проекта – капитан Рас Реккордс, а летчиками-испытателями ВВС – майор Мел Хияши и майор Скип Холм. Майор Холм впоследствии прославился на гоночной трассе высокопроизводительных самолетов в качестве пилота P-51 "Dago Red", на котором он выиграл чемпионат мира в категории Unlimited.

The Flight Dynamics Laboratory developed the FDL 23, a 2nd generation Remotely Piloted Aircraft (RPA). In the early 1970s, two Ryan Model 147G reconnaissance drones were requisitioned from the Air Force Museum by the Air Force Flight Dynamics Laboratory at WPAFB to investigate high maneuverability flight and discover whether a high performance remotely piloted aircraft could perform some of the same missions as crewed aircraft. The 147G was particularly suited for this since it had an extended nose section for equipment, a more powerful engine, and a larger wing than previous FireBee variants. These aircraft were originally designed for covert, high altitude surveillance. The redesigned aircraft was fitted with a reinforced wingbox, an active rudder, a Cohu nose video camera, a Vega digital control/data link, speed brakes, and a Lear Sieglar digital proportional autopilot. The modified drone was originally designated the FDL 23 and later the XQM 103. Six captive and six free flight test flights were performed, with the aircraft able to perform 10G turns in its final configuration. On its fifth mission, the engine shaft bent at 10 G's and impacted the compressor housing, damaging its engine. On its sixth mission, the aircraft refused to accept ground commands and self recovered in the mountains north of Los Angeles with minor damage. The Program was completed successfully, and met all of its development objectives. Several major new systems including the digital autopilot and the command/control system were adopted by production drone programs. The major limitation to using the RPA for fighter missions was the lack of a video tracking system, which made tracking maneuvering targets extremely difficult. Future plans for the aircraft included a combination video and infrared tracker for target acquisition. The design of the remote pilot station (RPS) was also revolutionary, featuring elements of the F 106 fighter, industrial controls, and NASA satellite control station designs. The overall system design concept required a two person crew with a Remote Pilot and Remote Flight Engineer, similar to crew assignments for two man fighters like the F 4 and F 14. The RPS Pilot station had two monitors with a nose camera view and a moving map display. The pilot controlled the aircraft with a 3 axis control stick, similar to the Apollo spacecraft. The flight engineer controlled video display, on board system operation, and recovery commands. He viewed a monitor with a telescopic camera view of the aircraft in flight, linked to the FPS 16 tracking radar. At the conclusion of the program, the aircraft was donated to the Dugway Proving Ground in Utah, and became a static display at the entrance to Eagle Range. This aircraft reappeared at Edwards AFB without the engine as a captive test platform for optics testing. The Program Manager was John Seaberg, the project manager was Capt. Rus Records, and the two Air Force test pilots were Maj. Mel Hyashi and Maj. Skip Holm. Maj. Holm later distinguished himself on the high performance aircraft racing circuit as the pilot of the P 51 "Dago Red" in which he won the world Unlimited championship.