NASA开发的LLRV和LLTV在1964至1970年间助力Apollo宇航员成功完成月球着陆训练

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美国国家航空航天局(NASA) 2024-10-30

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约翰·F·肯尼迪总统立志在 2020 年前将人类送上月球并安全返回地球,但这也带来了多重挑战,其中之一就是如何训练宇航员登陆月球,那里没有大气层,重力只有地球的六分之一。月球登陆研究飞行器(LLRV) 及其后继者月球登陆训练飞行器(LLTV) 提供了模拟下降到月球表面最后 200 英尺的训练工具。这架笨重的飞机于 1964 年 10 月 30 日在美国宇航局的飞行研究中心 (FRC)(现为美国宇航局位于加利福尼亚州的阿姆斯特朗飞行研究中心(AFRC))首次飞行。完成月球登陆的阿波罗宇航员将他们的成功很大程度上归功于在这些飞行器上的训练。

1961 年 12 月,位于华盛顿特区的 NASA 总部收到了来自纽约布法罗市贝尔航空系统公司的一份主动提案,要求设计一种飞行模拟器,用于训练宇航员如何将航天器降落在月球上。贝尔的方案将他们的设计与 NASA FRC 开发的概念相结合,获得了批准,NASA 资助了两架月球着陆研究飞行器(LLRV) 的设计和建造。在提出提案时,NASA 尚未选择到达月球和在月球上着陆的方法,但当 NASA 在 1962 年 7 月决定进行月球轨道会合时,登月舱 (LM) 的飞行特性与贝尔提出的设计非常接近,因此 LLRV 成为了一台出色的教练机。 

1964 年 4 月 8 日,贝尔航空系统公司将 LLRV-1 交付给 FRC,它创造了历史,成为第一架在地球大气层中飞行的纯电传操纵飞机。它的设计完全依赖于一个带有三台模拟计算机的接口,将飞行员的动作转换为有线传输的信号并执行他的命令。开放式 LLRV 使用向下指向的涡扇发动机来抵消飞行器六分之五的重量以模拟月球引力,两枚火箭为下降和水平平移提供推力,16 个类似 LM 的推进器提供三轴姿态控制。因此,宇航员可以在地球上模拟在月球表面的机动和着陆。如果失去控制,LLRV 飞行员可以使用飞机式弹射座椅逃离飞行器。

工程师们进行了多次测试,为 LLRV 的首飞做准备。在一次发动机测试中,产生的推力高于预期,机组长雷蒙德·怀特和 LLRV 被抬离地面约一英尺,之后怀特才关掉发动机。6 月 19 日,在对 FRC 进行正式访问期间,林登·约翰逊总统视察了静态展示中的 LLRV。由于弹射座椅上的烟火装置已安装但尚未启动,特勤局出于谨慎不允许总统坐在 LLRV 的驾驶舱内。在 8 月 13 日和 14 日举行的飞行前准备情况审查之后,管理人员批准了 LLRV 的首飞。

1964 年 10 月 30 日凌晨,FRC 首席飞行员约瑟夫“乔”A. 沃克抵达爱德华兹空军基地 (AFB) 南基地,准备首次驾驶 LLRV。沃克是科利尔奖杯和哈蒙国际奖杯的获得者,他驾驶过爱德华兹的几乎所有实验飞机,包括 25 次驾驶X-15 火箭飞机。在两次 X-15 飞行中,沃克通过飞过 62 英里以上(地球大气层和太空之间的非正式边界)获得了宇航员资格。在系好 LLRV 的弹射座椅后,沃克完成了飞行前检查,然后加大油门开始首次飞行。飞行器上升了 10 英尺,沃克进行了几个小动作,飞行了 56 秒后软着陆。他再次起飞,做了一些动作,又过了 56 秒在第三次飞行中,飞行器的电子设备切换到备用模式,仅用了 29 秒就让飞行器​​着陆。沃克似乎对 LLRV 首次飞行的表现感到满意。

11 月 16 日,沃克再次驾驶 LLRV-1 升空,并最终完成了 35 次试飞。试飞员唐纳德·“唐”·L·马利克 (Donald “Don” L. Mallick) 于 1965 年 9 月 8 日在 LLRV 第 35飞行中完成了首次模拟月球着陆剖面飞行,埃米尔·E·“杰克”·克鲁弗 (Emil E. “Jack” Kluever) 于 1965 年 12 月 13 日进行了首次飞行,他们与沃克一起测试了这架独特的飞机。 1966 年 8 月,载人航天中心 (MSC)(现为美国宇航局休斯顿约翰逊航天中心 (JSC))的飞行员约瑟夫·S·“乔”·阿尔格兰蒂 ( Joseph S. “Joe” Algranti)和哈罗德·E·“巴德”·里姆 (Harold E. “Bud” Ream) 前往 FRC,开始使用 LLRV 进行训练飞行。1966 年下半年,FRC 的工人组装了第二架飞行器 LLRV-2。1966 年 12 月,在进行了 198 次飞行后,工人们将 LLRV-1 转移到 MSC 附近的埃灵顿空军基地,以方便宇航员训练,LLRV-2 在 FRC 完成六次试飞后于 1967 年 1 月转移到那里。第二架 LLRV 不再飞行,部分原因是三架月球登陆训练飞行器(LLTV) 于 1967 年 10 月开始抵达埃灵顿,这些训练飞行器是更先进的型号,可以更好地模拟登月舱的飞行特性。尼尔·阿姆斯特朗于 1967 年 3 月 23 日首次乘坐 LLRV-1 进行宇航员飞行,飞行 21 次后于1968 年 5 月 6 日从飞行器中弹射出来,几秒钟后坠毁。后来,他于 1969 年 6 月使用 LLTV-2 完成了登月认证飞行,一个月后才在月球上完成实际壮举

所有阿波罗登月任务指挥官及其后备人员均使用 LLTV 完成了登月认证,所有指挥官都将他们的成功着陆归功于在 LLTV 中接受的训练。阿波罗 8 号宇航员威廉·安德斯 (William A. Anders)与阿姆斯特朗一起完成了一些早期的 LLRV 试飞,他称该训练飞行器是“阿波罗计划中无名英雄”。在 1970 年 1 月为 LLTV-3 进行宇航员飞行审批的飞行准备情况审查期间,阿波罗 11 号指挥官阿姆斯特朗和阿波罗 12 号指挥官查尔斯“皮特”康拉德 (Charles “Pete” Conrad ) 当时都已完成手动登月,他们对 LLTV 在他们的训练中发挥的作用给予了积极评价。阿姆斯特朗对 LLTV 的整体印象是:“所有飞行员……都认为这是他们登月准备中极其重要的一部分”,并补充道“它是一台相反的机器,一台危险的机器,但非常有用。”康拉德强调说,如果他“再次乘坐飞机返回月球,我个人希望在接近飞行时间时再次驾驶 LLTV。”在阿波罗 12 号技术汇报会上,康拉德表示:“LLTV 是最后阶段的绝佳训练工具。我认为它几乎必不可少。我觉得它真的给了我所需的信心。”在飞行后汇报会上,阿波罗 14 号指挥官艾伦·B·谢泼德表示,他“确实觉得 LLTV 有助于提高我在着陆期间驾驶登月舱的整体能力。”

阿波罗 15 号指挥官戴维·斯科特 (David R. Scott )在最终任务报告中表示:“视觉模拟和 LLTV 飞行相结合,为实际登月提供了极好的训练。整个阶段都感到舒适和自信。”在阿波罗 15 号飞行后汇报中,斯科特表示“由于在 LLTV 中接受过训练,他手动驾驶飞行器 (LM) 感觉非常舒服,而且我毫不怀疑我可以把它降落在我想要的地方。我想我对那种训练怎么说都不为过。我认为 LLTV 是飞行器的绝佳模拟。”阿波罗 16 号指挥官约翰·W·杨 (John W. Young)在登陆月球表面后不久对该飞行器给予了或许是最大的赞扬:“就像驾驶 LLTV 一样。小菜一碟。”杨在飞行后汇报中重申:“从 200 英尺往下,我从未看过驾驶舱。就像驾驶 LLTV 一样。”阿波罗 17 号指挥官尤金·A·塞尔南在飞行后汇报中表示,“从 500 英尺的高度开始的最后阶段最重要的部分是……驾驶这架飞机非常舒适。我主要将此归功于 LLTV 的飞行操作。”

除了在登月计划中发挥关键作用外,这些早期研究和测试飞行器还有助于未来飞机数字电传操纵技术的开发。LLRV-2 在爱德华兹空军基地的空军飞行测试博物馆展出(由 AFRC 借出)。游客可以在 JSC 的 Teague 礼堂大厅观看悬挂在天花板上的 LLTV-3。

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