NASA M2-F1

NASA M2-F1
Vista do avião.
O M2-F1 durante seu primeiro voo rebocado C-47 sobre o lago seco de Rodgers Dry Lake , emAgosto de 1963.
Construtor NASA
Função Demonstrador de tecnologia da fuselagem transportadora
Status Programa concluído
Primeiro voo 16 de agosto de 1963
Data de retirada 16 de agosto de 1966
Número construído 1
Equipe técnica
1 piloto
Dimensões
vista plana do avião
Período 4,32  m
Comprimento 6,10  m
Altura 2,89  m
Superfície da asa 12,9  m 2
Missas
Vazio 454  kg
Máximo 567  kg
Desempenho
Velocidade máxima 240  km / h
Teto ~ 3.700  m
Alcance de ação 16  km
Carregando asa 44 kg / m 2

O M2-F1 era um conceito americano de aeronave leve sem propulsão, com o objetivo de desenvolver e testar o conceito de aeronave de corpo fechado , sem asas e cuja sustentação é proporcionada pelo formato da fuselagem. Esta característica conferiu-lhe um aspecto bastante próximo de uma banheira voadora, apelido que o acompanhará ao longo da sua carreira operacional (“  Banheira Voadora  ”).

O objetivo deste programa foi estudar e validar uma técnica que possibilite trazer de volta à segurança um veículo com low finesse (relação elevador-arrasto ) projetado para realizar uma reentrada atmosférica do espaço.

Concepção e Desenvolvimento

Em 1962 , os líderes do Flight Research Center da NASA ( Flight Research Center , mais tarde renomeado Dryden Flight Research Center ) em Edwards (Califórnia)  (en) , autorizaram-no a criar um programa para construir e testar um protótipo leve e sem propulsão, que então recebeu o nome de M2-F1 . "M" significava "  Manned  " (com um piloto a bordo) e "F" significava "  Flight  ". Consistia em um revestimento de compensado instalado em uma estrutura tubular de aço fabricada em Dryden. Sua construção foi concluída em 1963 .

O conceito de fuselagem de porta-aviões surgiu em meados dos anos 1950 no Laboratório de Aeronáutica Ames do Comitê Consultivo Nacional para Aeronáutica (NACA, ancestral da atual NASA , fundado emOutubro de 1958), em Mountain View , Califórnia . A princípio, o programa não interessou a muita gente no nível do governo americano, muito mais preocupado com os avanços dos soviéticos e paralisado pelo medo de vê-los vencer a “  corrida espacial  ”. O gigantesco programa Apollo concentrou toda a indústria e todas as pesquisas americanas, e o programa de porta-aviões da fuselagem, que mais tarde levaria ao nascimento do ônibus espacial , foi então relegado para muito atrás do foguete para levar astronautas à lua.

Nesse clima tenso, os engenheiros, técnicos e pilotos de teste tiveram que trabalhar com discrição, suas realizações permaneceram bastante desconhecidas do público em geral e seus orçamentos foram extremamente mínimos. A leste do deserto de Mojave , técnicos e piloto de testes Chuck Yeager , Scott Crossfield e seu chefe Paul Bikle  (em) lutaram para encontrar financiamento para a produção de um protótipo, o que provaria que uma nave retornando do espaço também poderia pousar horizontalmente, e não apenas em uma trajetória balística. Característica esta que lhe permitiria ter uma maior margem de manobra e utilizar muitas pistas de aterragem. Ao mesmo tempo, também foi demonstrado que uma das operações mais caras em todas as missões clássicas de lançamento ao espaço era a série de operações realizadas para recuperar a espaçonave do oceano aberto. Com uma fuselagem de porta-aviões, um veículo de retorno tinha uma pegada de pouso tão grande quanto o Califórnia. A remoção das asas também reduziu significativamente a superfície externa do navio exposta ao aquecimento cinético criado durante a reentrada atmosférica .

No início dos anos 1960 , um engenheiro, R. Dale Reed  (in) , começou a trabalhar em um rancho na Califórnia (o Sterk's Ranch ) com um modelo de seu projeto. A embarcação tinha formato semicônico com nariz arredondado, face superior plana e três rodízios montados em arame. Feito de balsa, foi puxado como uma pipa por uma aeronave rádio-controlada com motor térmico, e os primeiros testes mostraram que voava muito bem. Quando foi equipado com ailerons rudimentares, tornou-se até possível fazê-lo girar ou inclinar-se sobre si mesmo. Este modelo em escala provou na prática o que os cálculos haviam previsto, e Reed decidiu passar para a próxima etapa do projeto, a construção de um protótipo em tamanho real, a partir deFevereiro de 1962. Para arrecadar fundos, ele apresentou vídeo em 8  mm feito por sua esposa durante os testes do modelo de 80  cm , e finalmente conseguiu um orçamento, embora muito limitado.

O protótipo em tamanho real foi produzido em apenas quatro meses, então o túnel de vento central de Ames foi emprestado à equipe para testes antes de fazer os primeiros voos. A construção do M2-F1 foi um esforço conjunto entre o centro de Dryden e um fabricante local de planadores , a Briegleb Glider Company  (in) com um orçamento total de $ 30.000. Rústica e de design econômico, a máquina possuía uma estrutura principal em tubos de aço, suportando as rodas e o assento (não ejetável no início do projeto), fabricados nas oficinas da NASA. O casco externo era feito de compensado e feito pelo fabricante do planador Mirage Dry Lake, que no processo recebeu a ajuda de Ernie Lowder, um renomado especialista que participou do projeto do enorme hidroavião H. 4 Hercules by Howard Hughes . O cockpit foi moldado em Plexiglas , copiado do Green Monster  (in) , recordes de carros projetados por Art Arfons .

A montagem final dos componentes restantes, incluindo superfícies da cauda de alumínio , hastes de controle e trem de pouso de um Cessna 150, foi realizada em um hangar da NASA. Provavelmente por modéstia, pelo estranho formato da máquina, sua montagem foi realizada atrás de uma cortina no fundo de um galpão, em um espaço que recebeu o apelido de "  loja de bicicletas  ", em alusão aos pioneiros do voo os irmãos Wright , que possuíam uma loja de bicicletas.

Primeiros testes rebocados

Os primeiros voos de teste do M2-F1 foram realizados em Rogers Dry Lake  ( fr ) . Os técnicos e pilotos envolvidos no projeto também queriam encontrar uma solução barata para testar seu novo dispositivo e decidiram rebocá-lo usando um carro. Na época, as lendárias corridas Bonneville viram alguns dos veículos mais rápidos do planeta competirem entre si, e um engenheiro da NASA, que também participou dessas corridas, observou que os Pontiacs eram os veículos mais rápidos do planeta. Confortável com altas velocidades . Os técnicos do projeto, portanto, optaram por comprar um Pontiac Catalina conversível (cabriolet) de 1963 , o único conversível então com torque suficiente para puxar o M2-F1 a mais de 140  km / h , ainda pesando meia. - tonelada vazia. O motor era de 6,7  litros e produzia uma potência de 303 cavalos.

O primeiro voo foi feito em 5 de abril de 1963, com o piloto de teste Milt Thompson nos controles. A velocidade alcançada foi de 138  km / h . Neste primeiro vôo, a aeronave parecia saltar incontrolavelmente para frente e para trás em seu trem de pouso e parou quando o nariz estava abaixado. Em voos subsequentes, Thompson viu o cenário se repetir indefinidamente. Ele inicialmente pensou que o problema era com o trem de pouso, mas vídeos de teste mostraram que o problema eram movimentos indesejados do leme, e o sistema de controle foi substituído por outro sistema, que tinha amortecedores de amplitude. A aeronave nunca mais ficou instável e os voos foram retomados normalmente.

Os técnicos do centro de pesquisa descobriram que o carro usado para puxar o M2-F1 não era potente o suficiente para levantar completamente a aeronave do solo e enviaram o Pontiac para uma extensa preparação em Bill Straup, um preparador altamente qualificado. Long Beach , Califórnia . O motor foi fortemente modificado, a caixa de câmbio de relatório foi trocada, um arco foi adicionado e o banco do passageiro da frente estava voltado para trás para observar a aeronave. Embora o consumo do Pontiac tenha se tornado terrivelmente alto (um litro por quilômetro!), O resultado das modificações foi conclusivo e os testes de reboque puderam ser retomados. As velocidades alcançadas aumentaram para 180  km / h , o que permitiu a Thompson subir cerca de 6 metros acima do solo e pairar cerca de vinte segundos após o lançamento do cabo de tração. Porém, isso era o máximo possível com um carro, e era preciso pensar em encontrar outra forma de continuar os testes.

Foram realizados 48 "vôos" com o Pontiac, alternando-se de tempos em tempos com passagens no túnel de vento. Durante este último, Milt Thompson não hesitou em passar horas dentro da aeronave, preso por uma corda dentro do túnel de vento, para verificar as escolhas de melhorias aerodinâmicas feitas pelos técnicos. Esses testes iniciais produziram dados de voo suficientes para continuar com os testes de reboque por avião, realizados em altitude superior com um Skytrain C-47 da Marinha dos Estados Unidos .

Testes de vôo

Para poderem realizar os “verdadeiros” ensaios de voo, os técnicos do centro de investigação limitaram-se a encontrar uma forma económica de ganhar altitude, tendo a poupança orçamental sido um dos pontos mais notáveis ​​do conjunto. programa. Utilizaram, portanto, um antigo C-47 da base da Edwards , um Navy R4D que tinha a vantagem de possuir uma bolha de observação na parte superior da fuselagem, muito prático para observar o comportamento do M2-F1 durante as fases de voo rebocado. Ao todo, o custo total do projeto chegou a US $ 30.000, quase o preço de um Cessna Skyhawk na época, tornando-o o projeto mais barato da história da pesquisa aeronáutica.

Paralelamente, o M2-F1 foi modificado e equipado com assento ejetável . No entanto, assentos "zero-zero", que podem ser usados ​​em altitude e velocidade zero, ainda não existiam na época, e um contrato foi concedido a um subcontratado para projetar um deles. Um assento de Dragonfly (um caçador empregado durante Guerra do Vietnã), na qual foi adicionado um cartucho de propulsor adicional. Os primeiros testes desse sistema, feitos com o manequim, foram longe de ser conclusivos, porém, o piloto Milt Thompson não se tranquilizou com a ideia de terminar desarticulado como o manequim se sentisse a necessidade de ejetar. Além disso, o assento acrescentou 120  kg à escala do peso total da máquina, mas Paul Bikle, gerente de projeto, se recusou categoricamente a deixar seus pilotos decolarem se sua segurança não fosse considerada suficiente.

O protótipo também foi equipado com um motor de foguete de propelente sólido adicional na parte traseira, com um empuxo de 1,1  kN e designado "  instante L / D  " (ou "relação  de elevação / arrasto instantânea  ", que pode ser traduzido como "  sutileza instantânea ”) E tornando possível alongar o flare efetuado no pouso em cerca de cinco segundos se a razão de descida for muito alta ao se aproximar da pista. Thompson se preparou para o primeiro vôo realizando mais testes rebocado pelo Pontiac. A visibilidade frontal dentro do M2-F1 era extremamente limitada durante as fases de reboque, e Thompson teve que voar cerca de seis metros mais alto que o C-47 para poder vê-lo visualmente pela janela do nariz. A velocidade de reboque foi de cerca de 160  km / h .

O 16 de agosto de 1963No 7  pm  0 horas da manhã, o C-47 decolou em tempo claro a partir da faixa 17 Edwards (mais longo), com suspensão atrás dele 300 metros de distância da M2-F1 . Ele levou o protótipo a uma altitude de 12.000 pés (3.700  m ) e, depois de duas voltas, baixou-o para uma altitude de 9.000 pés (2.700  m ). Depois de uma queda bastante rápida, Milt Thompson conseguiu endireitar a aeronave e planar perfeitamente no pouso, sem usar o motor de foguete adicional, após um vôo que durou 217 segundos.

O piloto da NASA Milt Thompson foi quem fez os primeiros voos. Esses voos planados sobre o Lago Seco Rodgers duraram aproximadamente dois minutos e as velocidades alcançadas ficaram entre 180 e 190  km / h . A razão de descida foi bastante elevada, com velocidade de 1.100  m / min . A 1000 pés (300  m ) do solo, o nariz da aeronave foi abaixado para aumentar a velocidade para 240  km / h , em seguida, a 200 pés (60  m ), o piloto começou a manobra de flare enquanto a aeronave estava com o nariz para baixo em um ângulo de ataque de 20 ° . O motor do foguete poderia ser ligado para estender um pouco a distância percorrida durante o flare, se a aeronave não estivesse posicionada de maneira ideal durante a manobra de aproximação final sobre a pista.

Outros pilotos, como Chuck Yeager , Bruce Peterson e Don Mallick também voaram com o M2-F1 , porém com alguns pequenos acidentes felizmente sem grandes consequências. Um pouso um tanto brutal, por exemplo, fez com que as rodas do trem principal se soltassem do resto da aeronave. Eles foram então substituídos por rodas Cessna 180 e a aeronave retomou os testes após algumas semanas de reparos. Outro incidente ocorreu em16 de julho de 1965Quando Jerry Gentry  (en) é encontrado o lado positivo, tentando alinhar o dispositivo com o C-47 após a decolagem. Os ocupantes do avião de reboque, de acordo com Gentry, decidiram largar o M2-F1 , que continuou a voar de cabeça para baixo até o último momento, quando Gentry rolou rapidamente e prendeu o avião no chão. Apesar do trem de pouso quebrado devido ao forte choque, o programa foi salvo e os voos continuaram. O mesmo cenário aconteceu novamente em16 de agosto de 1966novamente com Gentry nos controles, mas ele conseguiu restaurar sua aeronave muito antes de fazer sua descida.

O M2-F1 realizou um total de 400 testes rebocados e 77 voos em quatro anos, até16 de agosto de 1966. Provou que o conceito de fuselagem de porta-aviões era viável e levou à construção de modelos de metal "pesado", o M2-F2 e o HL-10 , projetados pelos centros de pesquisa Ames e Langley da NASA e construídos pela Northrop Corporation e Martin Marietta X -24A da USAF . O programa de “  levantamento de corpos  ” também influenciou significativamente o programa que deu origem ao ônibus espacial americano , ao demonstrar a viabilidade do conceito de levantamento de corpos para o retorno “horizontal” de veículos que voltam do espaço.

Outro ponto notável do programa também foi sua capacidade de produzir resultados rápidos, apesar de um custo muito baixo. Custou aproximadamente US $ 50.000, embora excluindo os salários dos funcionários do governo designados para o projeto.

Pilotos M2-F3

Voos M2-F1

Existia apenas uma cópia do M2-F1 , com o mesmo número de série “  N86652  ”. Ele está atualmente em exibição no Museu de Testes de Voo da Força Aérea na Base Aérea de Edwards , Califórnia.

Número do vôo Datado Piloto Velocidade máxima Altitude Duração do voo Comentários
00 1 r março 1963 Thompson 135  km / h 0 0 1 r  reboque solo teste. 400 testes realizados no total.
01 16 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  2  min  0  s 1 st  vôo da M2-F1 .
02 28 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  2  min  9  s -
03 29 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  2  min  25  s -
04 30 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  4  min  42  s 1 r  voo do dia
05 30 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
06 3 de setembro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  4  min  50  s 1 r  voo do dia
07 3 de setembro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
08 7 de outubro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  1  min  26  s -
09 9 de outubro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  1  min  51  s -
10 15 de outubro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  2  min  20  s -
11 23 de outubro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  3  min  0  s -
12 25 de outubro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  3  min  52  s 1 r  voo do dia
13 25 de outubro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
14 8 de novembro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  7  min  45  s 1 r  voo do dia
15 8 de novembro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
16 8 de novembro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
17 3 de dezembro de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m 0  h  1  min  0  s -
18 3 de dezembro de 1963 Yeager 240  km / h 3.650  m 0  h  1  min  35  s -
19 3 de dezembro de 1963 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  3  min  15  s 1 r  voo do dia
20 3 de dezembro de 1963 Peterson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia. Trem de pouso quebrado no retorno.
21 29 de janeiro de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
22 29 de janeiro de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
23 29 de janeiro de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  4  min  44  s 1 r  voo do dia
24 29 de janeiro de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
25 29 de janeiro de 1964 Yeager 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
26 29 de janeiro de 1964 Yeager 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
27 30 de janeiro de 1964 Yeager 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
28 30 de janeiro de 1964 Yeager 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
29 30 de janeiro de 1964 Mallick 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
30 30 de janeiro de 1964 Mallick 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
31 28 de fevereiro de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
32 28 de fevereiro de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
33 30 de março de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  2  min  25  s -
34 9 de abril de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
35 9 de abril de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
36 9 de abril de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  8  min  0  s 1 r  voo do dia
37 9 de abril de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
38 9 de abril de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
39 19 de maio de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  4  min  8  s 1 r  voo do dia
40 19 de maio de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
41 3 de junho de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
42 24 de junho de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  6  min  50  s 1 r  voo do dia
43 24 de junho de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
44 24 de junho de 1964 Peterson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
45 18 de agosto de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
46 21 de agosto de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
47 21 de agosto de 1964 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
48 29 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
49 29 de agosto de 1963 Thompson 240  km / h 3.650  m - 4 th  vôo do dia
50 16 de fevereiro de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
51 27 de maio de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
52 27 de maio de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
53 27 de maio de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
54 27 de maio de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 4 th  vôo do dia
55 27 de maio de 1965 Sorlie 240  km / h 3.650  m 0  h  6  min  0  s 1 r  voo do dia
56 27 de maio de 1965 Sorlie 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
57 27 de maio de 1965 Sorlie 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
58 28 de maio de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
59 28 de maio de 1965 Sorlie 240  km / h 3.650  m 0  h  4  min  30  s 1 r  voo do dia
60 28 de maio de 1965 Sorlie 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
61 16 de julho de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
62 16 de julho de 1965 Dana 240  km / h 3.650  m - -
63 16 de julho de 1965 Gentry 200  km / h 10  m 0  h  0  min  9  s A aeronave capotou na decolagem, liberação e recuperação e pousou com segurança
64 30 de agosto de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
65 30 de agosto de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
66 30 de agosto de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
67 31 de agosto de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
68 6 de outubro de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
69 6 de outubro de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
70 8 de outubro de 1965 Thompson 240  km / h 3.650  m - -
71 28 de março de 1966 Thompson 240  km / h 3.650  m - 1 r  voo do dia
72 28 de março de 1966 Thompson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
73 4 de agosto de 1966 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  2  min  0  s -
74 5 de agosto de 1966 Peterson 240  km / h 3.650  m 0  h  4  min  0  s 1 r  voo do dia
75 5 de agosto de 1966 Peterson 240  km / h 3.650  m - 2 º  vôo do dia
76 5 de agosto de 1966 Peterson 240  km / h 3.650  m - 3 º  vôo do dia
77 16 de agosto de 1966 Gentry 200  km / h 10  m - A aeronave capotou na decolagem, liberação e recuperação, em seguida, pouso seguro (uso do foguete de pouso)

Notas e referências

  1. Didier Vasselle, "  A saga de levantar corpos - Os sans-papiers do deserto  " , http://xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2009(acessado em 19 de junho de 2017 ) .
  2. Didier Vasselle, "  A saga de corpos de elevação - um centro de teste permanente  " , http://xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2009(acessado em 19 de junho de 2017 ) .
  3. (em) "  Dryden's 60 Years of Flight Research: The Lifting Body Era  " , NASA Dryden Flight Research Center,28 de novembro de 2006(acessado em 19 de junho de 2017 ) .
  4. Didier Vasselle, "  A saga de levantar corpos - Um faz-tudo genial  " , http://xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2009(acessado em 19 de junho de 2017 ) .
  5. (en) Jenkins 2001 .
  6. Didier Vasselle, "  A saga de corpos de elevação - Conversível e requisitado C-47  " , http://xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2009(acessado em 19 de junho de 2017 ) .
  7. Didier Vasselle, "  A saga de levantar corpos - Uma incubadora de gênio  " , http://xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2009(acessado em 19 de junho de 2017 ) .
  8. (em) Curt Mason, "  Projeto Habu  " (acesso em 19 de junho de 2017 ) .
  9. Didier Vasselle, "  A saga de corpos levantados - O primeiro mergulho de M2-F1  " , http://xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2009(acessado em 19 de junho de 2017 ) .

Veja também

Artigos relacionados

Bibliografia

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