月面着陸研究車両

月面着陸研究車 (LLRV)
飛行中の月面着陸研究機2号、1967年1月
一般情報
タイプ	実験用VTOL航空機
メーカー	ベルエアロシステムズ
プライマリユーザー	米航空宇宙局（NASA）
建造数	2 台の LLRV 3 台の LLTV
歴史
初飛行	1964年10月30日

ベルエアロシステムズ月着陸研究機（LLRV、愛称はフライングベッドステッド）^[1]は、アポロ計画時代の月面着陸シミュレーターを製作するプログラムでした。LLRVは、カリフォルニア州エドワーズ空軍基地にあるFRC（現在はNASAアームストロング飛行研究センターとして知られています）によって、月の低重力環境でアポロ月着陸船を飛行させ着陸させるために必要な操縦技術を研究・分析するために使用されました。^[2]

研究用機体は垂直離陸機体で、常に垂直を向くようにジンバルに取り付けられた単一のジェットエンジンを使用していました。機体の重量の 5/6 を打ち消すように調整され、月面着陸機の挙動をかなり正確にシミュレートできる過酸化水素ロケットが使用されました。

2 機の LLRV の成功により、テキサス州ヒューストンの有人宇宙船センター (NASA のジョンソン宇宙センターの前身) でアポロ宇宙飛行士が使用するための、LLRV の改良版である月着陸訓練機( LLTV ) が3 機建造されました。1 機の LLRV と 2 機の LLTV は墜落により破壊されましたが、いずれの場合もロケットの射出座席システムによりパイロットは無事に救出されました。

アポロのすべての着陸の最終段階は、ミッションの指揮官によって手動で操縦された。着陸地点の選択の問題のため、アポロ11号の指揮官であるニール・アームストロングは、LLTVの徹底的な訓練がなければミッションは成功しなかっただろうと述べた。LLTV訓練の対象者の選択は、ヘリコプターの訓練に先行した。2009年のインタビューで、宇宙飛行士のカート・ミシェルは、「空中機では、ヘリコプターが特性の点で月着陸船に最も近い。だから、ヘリコプターの訓練を受けなければ、行けないのは分かっていた。それでバレてしまったようなものだ」と述べた。^[3]トム・スタッフォードとジーン・サーナン でさえ、月着陸船の最初の月面飛行であったアポロ10号のミッションではLLTVの訓練を受けなかった。NASAは「アポロ10号に着陸する計画がなかった」ため、「LLTVの訓練をする意味がなかった」からである。サーナンはアポロ14号のバックアップ機長に任命されてからこの訓練を受け、1972年には最後の着陸ミッションであるアポロ17号の機長として訓練中にLLTVを最後に飛行した人物となった。 ^[4]

アルミ合金のトラスで造られたLLRV は、ジンバルに垂直に取り付けられた推力4,200 lbf (19 kN) のゼネラル・エレクトリック CF700-2Vターボファン エンジンで駆動されました。エンジンは車両をテスト高度まで持ち上げ、その後、月の減少した重力をシミュレートして、車両重量の 6 分の 5 を支えるようにスロットルを戻しました。100 ～ 500 lbf (440 ～ 2,200 N) まで変更可能な推力を持つ 2 つの過酸化水素リフトロケットが、車両の降下率と水平移動を処理しました。ペアで取り付けられた 16 個の小型過酸化水素スラスタにより、パイロットはピッチ、ヨー、ロールを制御できました。

パイロットには射出座席があった。作動すると、約0.5秒間、重力の約14倍の加速度でパイロットを機体から上方に押し上げる。地上では、座席とパイロットを高度約250フィート（80メートル）まで押し上げるのに十分であり、そこでパイロットのパラシュートが自動的に正常に展開される。ウェーバー・エアクラフト社によって製造されたこの座席は、地上で航空機が停止している場合でも操縦者を救助できる最初のゼロゼロ射出座席の1つであり、LLRVの低速飛行エンベロープを考慮すると必須であった。^{[5] [6] [7]}

概念的な計画と、垂直離着陸 ( VTOL ) 航空機の経験を持つニューヨーク州バッファローのベル エアロシステムズのエンジニアとの会議の後、NASA は 1961 年 12 月にベルに 5 万ドルの研究契約を交付しました。ベルは独自に同様の自由飛行シミュレーターを考案しており、この研究から NASA 本部による LLRV コンセプトの承認が生まれ、その結果、1963 年 2 月 1 日にベルに 360 万ドルの製造契約が交付され、14 か月以内に FRC での飛行研究用の 2 機のうち最初の 1 機が納品されることになりました。

LLRV-1 は 4 月にベルから FRC に出荷されました。LLRV-2 も同時に出荷されましたが、部品として出荷されました。潜在的なコスト超過のため、FRC ディレクターのポール・ビクルは、FRC で組み立ててテストすることを決定しました。当時は LLRV-1 に重点が置かれていました。最初は FRC で構築された傾斜テーブルで飛行準備が行われ、実際に飛行させることなくエンジンの動作を評価しました。その後、舞台はエドワーズの旧サウス ベース エリアに移りました。

1号機の最初の3回の飛行は、1964年10月30日にFRCの上級研究テストパイロット、ジョー・ウォーカーによって行われた。ウォーカーは1964年12月まで数回の飛行を続け、その後は、同じくFRCの研究パイロットであるドン・マリックと陸軍の上級ヘリコプターテストパイロット、ジャック・クルーバーと飛行を分担した。NASA有人宇宙船センター（後のジョンソン宇宙センター）のパイロット、ジョセフ・アルグランティとHEリームによる慣熟飛行も行われた。

その後、実際の月着陸船をよりよくシミュレートするために、両方の LLRV のコックピットに改造が行われました。これには、LM の 3 軸ハンド コントローラーとスロットルの追加が含まれます。LMでのパイロットの制限された視界をシミュレートするために、発泡スチロール製のコックピット エンクロージャーも追加されました。

FRC での最後の LLRV 飛行は 1966 年 11 月 30 日に行われました。1966 年 12 月に 1 号機がヒューストンに出荷され、続いて 1967 年 1 月に 2 号機が出荷されました。それまでの 2 年間で、LLRV-1 は合計 198 回の飛行、LLRV-2 は 6 回の飛行が行われましたが、重大な事故はありませんでした。

ニール・アームストロングによる最初のLLRV飛行は、1967年3月27日に、ジョンソン宇宙センターの航空機運用本部であるエリントン空軍基地の一角にある基地から、機体番号1号機で行われた。JSCの航空機運用部門の責任者であるジョー・アルグランティとテストパイロットのHEリームもその月に飛行した。アームストロングや他の宇宙飛行士と同様に、2人は、機体の最高高度が500フィート（200メートル）までしか上昇できないため、重大な制御上の問題が発生した場合、パイロットは脱出する以外に選択肢がほとんどないことに気付いた。

1968年5月6日、アームストロングは制御の問題により高度約200フィート（60メートル）からLLRV-1の射出座席を使用せざるを得なくなり、パラシュートを全開にして約4秒後に無傷で地面に着地した。LLRV-1は失われた。^[8]事故調査委員会は、機体の姿勢制御スラスターの燃料が尽きたことと、強風が主な要因であったことを突き止めた。その結果、JSCの経営陣は、地上および飛行試験を開始するため最初のLLTVがベルからエリントンへ出荷される直前であったため、LLRVのさらなる飛行を中止することを決定した。

LLRV-2（NASA 951）は最終的にアームストロング飛行研究センターに返還され、アポロ計画へのセンターの貢献の成果として展示されている。^[8]

JSCとベル・エアロシステムズの間で、LLRVの改良型訓練用バージョンである3台のLLTV（LLTV-1から3）に関する交渉が1966年10月に開始され、最終的に1967年3月に3台の車両に対する590万ドルの契約が締結されました。^[9]

1968年6月、ベル社から最初の機体（LLTV-1）がエリントン社に納入され、JSCの航空機運用部門（AOD）による地上試験と飛行試験が開始された。AODの責任者であるジョー・アルグランティは、1968年8月の初飛行の主任テストパイロットを務めた。飛行試験は12月8日まで続けられたが、アルグランティは機体の速度エンベロープを広げる飛行中にLLTV-1の制御を失った。^{[8] [10]}彼は機体が地面に衝突するわずか5分の3秒前に脱出に成功したが、これは彼が制御を取り戻そうとした結果だと考えられている。

事故調査の結果、地上管制官が機体のヨー運動を​​制御する姿勢制御スラスタをリアルタイムで監視しないことを選択し、アルグランティが飛行していた速度では、スラスタがLLTVの空力力に圧倒され、アルグランティが制御不能になったことが判明した。LLRVとLLTVの厳しいコスト制約のため、風洞試験は避けられ、代わりに機体の空力特性を評価するための慎重な飛行試験が行われた。しかし、事故調査の結果を検討した後、3番目のLLTV (LLTV-3) をNASAのスーパーガッピーに積み込み、バージニア州のラングレー研究センターに飛ばして、実物大の風洞で試験することが決定された。試験は1968年1月7日に開始され、1か月後の2月7日に終了した。

発散の原因は、スタイロフォーム製のコックピット エンクロージャであることがすぐに判明しました。機体の横滑り角がマイナス 2 度に達すると、ヨー スラスタの反作用能力を超えるヨー フォースが急速に増大しました。決定された解決策は、エンクロージャの上部を取り外して通気し、過剰なヨー フォースを排除することでした。また、風洞実験の結果から、LLTV の予備的な飛行エンベロープを作成し、さまざまな迎え角と横滑り角での許容最大対気速度を定義することもできました。ただし、エンジンを稼働させた状態で良好なデータを取得することは風洞実験では不可能であったため、これらすべてを飛行テストで検証する必要がありました。

1969年3月5日、JSC所長ロバート・ギルラス博士によって高レベルのLLTV飛行準備審査委員会が任命された。同委員会はギルラス博士を委員長とし、委員会メンバーはミッション運用責任者のクリス・クラフト、 JSCのアポロ計画責任者のジョージ・ロー、JSCのエンジニアリング責任者マックス・ファゲット、そして飛行乗務員運用責任者の宇宙飛行士デイク・スレイトンであった。委員会は風洞実験の結果を検討し、3月30日にLLTV-2での試験飛行の再開を承認した。^[8] 18回の飛行からなる試験プログラムは、すべてH.E.リームによって行われ、6月2日に無事完了した。こうして、アポロ11号打ち上げの1か月前にアームストロングはLLTVの飛行訓練を完了することができた。

イーグル（月着陸船）の飛行は、私が宇宙センター近くのエリントン空軍基地で 30 回以上飛行した月着陸訓練機と非常によく似ていました。私は訓練機で 50 回から 60 回の着陸を経験しましたが、着陸までの最終的な軌道は、練習飛行で飛行したものと非常によく似ていました。もちろん、それは私に大きな自信、つまり心地よい慣れを与えてくれました。

アームストロングの2005年の公認伝記『ファーストマン：ニール・A・アームストロングの生涯』では、宇宙飛行士のビル・アンダースがLLTVを「アポロ計画のほとんど知られていない英雄」と評していると引用されている。アームストロングはLLRVから脱出しなければならなかったが、他の宇宙飛行士はLLTVから脱出する必要はなく、アポロ17号の最後のミッションではすべての月着陸船のパイロットがLLTVで訓練を受け、月面着陸に成功した。

1971年1月、LLTV-2はコンピュータシステムへの大幅な変更をテスト中に破壊された。テストパイロットのスチュアート・プレゼントは無事脱出することができた。^[8]

ジーン・サーナンは、アポロ17号の3週間前の1972年11月13日に、生き残ったLLTV-3機を操縦した。^{[8] LLTV-3（NASA 952）は現在、}ジョンソン宇宙センターに展示されている。^[8]

LLRV と LLTV には 2 つの異なる飛行モードがありました。基本モードでは、エンジンが固定され、機体に対して「通常」の状態が保たれます。

ジンバル式の「月面シミュレーションモード」では、フリージンバル式のターボファンエンジンが旋回でき、LLRVの姿勢に関係なく地球の重心に向かって下向きに保たれた。これにより、月面でのホバリングや操縦に典型的な、はるかに大きな角度で車両を傾けることができる。その不格好な外観にもかかわらず、LLRVには初期のセンサー（主にドップラーレーダー）と計算ハードウェアの非常に洗練された配列が装備されていた。このシステムには特定の名前はなかったが、それが生み出す効果は「月面シミュレーションモード」と呼ばれていた。^{[11]これはハードウェアベースのシミュレーションの最高レベルであった。これは}オートパイロットのようにパイロットの負担を軽減するシステムではなく、何らかの安全性や経済性を導入することを意図したものでもなかった。

月面シミュレーション モードは、安定性の増強、月の重力定数に従った垂直加速度の再計算、それに続く即時の修正アクションの組み合わせと考えることもできます。LLRV の月面シミュレーション モードでは、大気が失われたという印象を乱す突風を数ミリ秒以内に修正することさえできました。

FRCのテストパイロットであるドン・マリック氏は、月面シミュレーションモードでの初飛行後のコメントで、LLRVの操縦経験について次のように述べている。^[12]

地球上での移動能力と月面シミュレーションでの移動能力に関する一般的な説明として、乗り物は非常にポジティブで高応答の乗り物から非常に低応答または弱い応答の乗り物に低下します。パイロットは、利用可能な低移動加速度と、乗り物を適切に制御するために必要な予測に伴う遅れに適応すると、訓練と経験によって乗り物とパイロットの全体的なパフォーマンスを向上させることができると確信しています。この訓練を受けても、パイロットは、地球上での移動操縦パフォーマンスの約 5/6 が失われる状況に直面します。これは大きな変化です。

当時NASAの主任宇宙飛行士だったデイク・スレイトンは後に、LLRVを飛ばす以外に月面着陸をシミュレートする方法はないと語った。

一般的な特徴

• 乗員: 1
• 長さ: 22 フィート 6 インチ (6.85 メートル)
• 幅: 15 フィート 1 インチ (4.6 m)
• 高さ: 10 フィート 0 インチ (3.05 m)
• 自重: 2,510 ポンド (1,139 kg)
• 総重量: 3,775 ポンド (1,712 kg)
• 最大離陸重量: 3,925 ポンド (1,780 kg)
• 動力装置:ゼネラルエレクトリック CF700-2Vターボファン1 基(後部ファン CJ610)、推力 4,200 lbf (19 kN)
• 動力装置:過酸化水素ロケットエンジン2基、推力100 lbf (0.44 kN)、スロットル制御500 lbf (2,200 N)
• 動力源:固体燃料ロケットエンジン 6 基、推力 500 lbf (2.2 kN)、安全スタンバイエンジン

パフォーマンス

• 最高速度: 35 ノット (時速 40 マイル、65 km/h)
• 持久力: 10分
• 実用上昇限度: 6,000 フィート (1,800 メートル)
• 上昇率: 3,600 フィート/分 (18 m/秒)
• 推力/重量: 1.07

月着陸訓練機の電子制御システムは、ニューヨーク州ナイアガラフォールズにエンジニアリング施設を持つベルエアロシステムズ社がNASA向けに開発した。LLTVは、NASAのアポロ計画の宇宙飛行士が操縦技術を養成するために使用した月着陸研究機に続く第2世代の機体である。LLTVにより、アポロ計画の司令官は、月の1/6の重力条件に関連する飛行特性を体験する機会を得た。最初のLLTV機は、1967年にテキサス州ヒューストンのエリントン空軍基地で組み立てられた。最終的に、3機のLLTV機がエリントン空軍基地に納入された。3機のLLTV機のうち最後に残った1機は、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙船センターに展示されている。

電子制御システムは、2/2 ロジックを使用する冗長チャネルで設計されました。各プライマリ チャネルの出力は継続的に比較されました。プライマリ制御システムで障害が検出されると、制御は自動的に同一のバックアップ チャネルに切り替えられ、パイロットは直ちに機体を地上に着陸させる措置を取りました。すべての制御は、Burr-Brownトランジスタ アンプ モジュールおよびその他のアナログ コンポーネントを使用したアナログ回路でした。

5 台の車両のうち 2 台が生き残りました。

• LLRV-2（LLRV NASA 951）は、エドワーズ空軍基地の空軍飛行試験博物館に展示されています。^{[13] [14]}この機体は2016年にNASAから博物館に貸し出されました。^[15]
• LLTV-3（LLTV NASA 952）はジョンソン宇宙センターに展示されている。^[13]

• 

  もう1機のNASA 952のレプリカは、ヤンキース航空博物館の航空機骨董品置き場に部分的に完成した状態で保管されている。^[16]

• 月面着陸研究施設
• 宇宙飛行関連の事故および事件の一覧

類似した役割、構成、時代の航空機

• アエロスパシアル ルディオン
• ロールスロイス推力測定装置（1953 年）
• VFW SG 1262 シュウェベゲストル

関連リスト

• VTOL航空機の一覧

• Matranga, Gene J.; Ottinger, C. Wayne; Jarvis, Calvin R. (2005)。型破りで、反逆的で、醜い: 月面着陸研究車両(PDF)。航空宇宙史モノグラフ第 25 号。D. Christian Gelzer との共著。ワシントン DC: NASA 歴史部門。OCLC 732864939。NASA  SP-2004-4535。

ウィキメディア・コモンズには、月面着陸研究車両に関連するメディアがあります。

• LLRV/TV 飛行概要 (sci.space.history の投稿)
• LLTV FRRB トランスクリプト
• 写真
• 写真は2014年8月3日にWayback Machineにアーカイブされました
• 4人の月面歩行者がLLTVの価値について議論する会議のビデオ
• ニール・アームストロングの LLRV/TV に関するプレゼンテーション (第 51 回SETPシンポジウムのビデオ)
• ニール・アームストロングが LLRV から脱出し、墜落する (1968 年 5 月 6 日の映画)