航天飞机着陆——飞行器与毕生难忘的激动时刻
摘要
一名宇航员回忆了着陆Space Shuttle Atlantis的刺激瞬间,详述了从Mach 1到着陆的无动力滑翔下降所需的严苛训练和精确度。
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# 着陆航天飞机——一台不可思议的飞行机器与一生难忘的刺激体验
来源:https://inspire.eaa.org/2019/05/16/landing-the-space-shuttle-an-incredible-flying-machine-and-the-thrill-of-a-lifetime/
**作者:查理·普雷考特,EAA会员编号150237**
“休斯顿,亚特兰蒂斯收到,”来自NASA通信控制官的呼叫传来,“当前能量正常,即将进入航线对准锥形区。33号跑道风况:风向090度,风速8节阵风15节。瞄准点与减速伞展开程序正常。预计在距离跑道入口2,600英尺处以195节速度接地。”
我回复道:“休斯顿,亚特兰蒂斯抄收,能量正常。”此时亚特兰蒂斯正以无动力滑翔状态穿越5万英尺高度,马赫数已降至1以下,距离着陆仅剩3分25秒。没有复飞的可能。
通信控制官是我们派驻在控制中心的任务专家,负责提供跑道航迹引导。航线对准锥形区是空中虚拟的螺旋下降航线,我们将像遵循弯曲下滑道一样从4万英尺高度飞抵地面。瞄准点与减速伞的确认信息表明着陆条件正常,无需执行异常程序。不过侧风相当强劲,需要做好修正准备。预计的着陆空速和距离也在预期范围内。获得这些信息后,我在0.95马赫、约4.5万英尺高度断开了自动驾驶仪,任务飞行员艾琳·柯林斯开始持续为我提供飞行状态播报。这是我首次执掌亚特兰蒂斯的着陆操控,此刻正是为期十天的俄罗斯和平号空间站补给与人员轮换任务的收官阶段。
从5万英尺马赫数1的高度到195节接地,整个过程的时间竟与我们自制飞机执行最后5英里进近相差无几!回溯我们如何抵达这一刻,实在令人惊叹。此时数百小时的训练积累开始发挥作用。艾琳在接下来三分钟内的每一次播报都经过严格编排与反复演练,确保我们能默契配合引导亚特兰蒂斯在肯尼迪航天中心滑行至停止。
虽然我们在模拟器中投入了大量时间,但真正的着陆训练是在经过改装的湾流G-II公务机上完成的。这架飞机具有与航天飞机相同的飞行特性和操控质感。当我从自动驾驶仪手中接过操纵杆时,那种熟悉的操控感仿佛瞬间将我带回湾流驾驶舱。这架湾流的神奇之处在于:它能以20度俯冲下滑道进近,并在最终进近阶段保持300节空速——这与航天飞机完全一致。实现方法是放下起落架后,在飞行中调节反推力装置。航天飞机使用分裂式方向舵作为空气制动,而湾流通过反推装置达到同等效果与操控感受。左侧驾驶位改装为复刻航天飞机指令长的仪表显示与操纵系统,右侧保留标准湾流配置,供安全飞行员/教官进出航天飞机模拟模式时使用。这实际上是一架会飞的模拟器。规定要求我们在首次航天飞机右座飞行前,至少完成500次湾流进近练习;在担任指令长执行左座着陆任务前,需完成1000次进近。至此我已累计完成约1700次进近,艾琳与我作为机组搭档共同训练近一年。我们早已准备就绪!
航天飞机的再入过程堪称壮观。再入前30分钟,我们还在太平洋上空40万英尺高度,距离肯尼迪航天中心4300英里,飞行速度达25马赫。经过西雅图上空时,仅剩17分钟着陆时间,当时高度20万英尺,飞机向右倾斜70度俯冲穿越大气层,十分钟后视野即可覆盖整个美国。当抵达佛罗里达狭长地带西部上空12万英尺高度时,速度接近5马赫,虽然航向看似指向巴哈马群岛外侧,但随着持续减速深入稠密大气层,机头平稳下降,直至肯尼迪航天中心清晰地出现在风挡正中央!
平视显示器上显示着俯仰与滚转引导标识,类似仪表着陆系统的航道指引,但航天飞机采用的制导系统可引导飞机沿弯曲下滑道,在连续转弯中环绕航线对准锥形区飞行。显示器同时呈现空速、高度及减速板状态数据。我们必须严格保持在下滑道上——在航线对准区飞行时,即使短暂偏离一个标志点高度,也可能导致能量过低无法抵达跑道。每转弯90度高度将降低12000英尺,下降率将超过每分钟12000英尺,绝无误差余地!
“亚特兰蒂斯,休斯顿,转弯180度时能量状态正常,”通信控制官报告。
“收到,180度转弯状态正常,”我回应道。
此刻高度28000英尺,空速300节,距离最终进近航线尚余180度转弯,能量状态确认正常的通报令人安心。当接近还需转弯90度的高基位置(高度20000英尺,右转)时,艾琳报告因云层遮挡,仍无法目视跑道。
“继续仪表飞行,”她说。
“正在执行,”我答。
“明白,13000英尺转出至最终进近,已接管微波着陆系统引导,”她提示(精密制导系统已激活)。
此时我们正处于20度俯冲姿态,机翼改平,平视显示器上呈现跑道轮廓影像,云层仍在下方。这东西确实是“飞行的砖块”——此刻升阻比仅有4.5:1。
“10000英尺,机翼调节片后掠,”艾琳继续播报。
保持下滑道,保持空速。在8000英尺穿出云层时,真实跑道与平视显示器的轮廓完美重合。
几秒后传来指令:“3000英尺,减速板35%”,接着是“2000英尺拉平开始。”此时我开始抬升机头,准备在400英尺高度截获标准3度下滑道——正是艾琳放下起落架的时机。
我报告:“目视并听到起落架运动声”,她确认起落架已放下。随后她的高度与速度播报形成了我熟悉的节奏,直至最终接地:“15英尺...10英尺...5英尺...接地。”我下达释放减速伞指令,飞机在令人振奋的滑行中停止。何等精妙的机器!
侧风状况如何?我得到了特别的协助。当时我们的家人被安排在跑道进近端旁的停机坪观礼——堪称最佳观礼席。15岁的女儿莎拉注意到,我在完成拉平时将机头侧转迎风,正好指向她的方向。这个视觉效果让她误以为飞机正朝她飞来,于是疯狂挥手大喊:“爸爸快转向,快转向,要错过跑道了!”我妻子以为女儿要心脏病发作了。当飞机平稳从她们面前掠过时,莎拉长舒一口气。我妻子和朋友们被她的恐慌反应逗得哈哈大笑。稍后我走出亚特兰蒂斯时,莎拉问道:“爸爸,你看到我挥手让你转向了吗?”当然看到了,莎拉。感谢你的航向指引!
飞行平安!
**查理·普雷考特**(EAA会员编号150237),前NASA首席宇航员、航天飞机指令长、空军试飞员。他自制了一架VariEze飞机,拥有一架派珀JetPROP,并担任EAA董事会成员。
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