Warum hatte das Space Shuttle keine manuelle Umkehrfunktion für die Flugsteuerung?

Der Wikipedia-Artikel über STS-1 (die erste Orbital-Space-Shuttle-Mission) erwähnt in einer Diskussion aller Probleme und Fehlfunktionen, die während der Mission aufgetreten sind, dass aufgrund einer unerwarteten Schockwelle während der Booster-Zündung die hintere Körperklappe von Columbia (Teil von sein Neigungssteuerungssystem) wurde (zu diesem Zeitpunkt weder von Mission Control noch von der Besatzung bekannt) über den Punkt hinaus nach oben gebogen, an dem eine Beschädigung der Hydrauliksysteme des Shuttles zu erwarten gewesen wäre.

Wären tatsächlich die Hydraulikleitungen von Columbia gebrochen worden, was zu einem totalen Verlust an Hydraulikflüssigkeit geführt hätte, hätte dies laut dem Artikel das Shuttle unkontrollierbar gemacht, sobald die aerodynamischen Kräfte auf den Orbiter beim Wiedereintritt die Kontrollbefugnis seiner Reaktion überschritten hätten. Kontrollsystem.

Kleine bis mittelgroße Flugzeuge mit hydraulisch betätigten Flugsteuerungen haben im Wesentlichen immer eine Form der manuellen Umkehrfunktion für den Fall, dass eine Situation ohne Hydraulik auftritt, in der die primären Flugsteuerflächen (immer das Höhenruder und die Querruder und manchmal auch das Seitenruder ) werden von den Piloten manuell bedient, normalerweise durch Steuerkabel, die an den Pilotenjochen befestigt sind und (je nach Flugzeug) entweder direkt an den Steuerflächen oder an Servolaschen ziehen, die dann aerodynamische Kräfte erzeugen, die die Steuerflächen bewegen. (Große Flugzeuge im Allgemeinen nicht, obwohl selbst eine teilweise Kontrollbehörde immer noch besser wäre als nichts, aber das ist eine andere Frage .)

Nach meinem besten Wissen ist die Boeing 737 MAX das größte westliche Flugzeug mit Flugsteuerung mit manueller Umkehrfunktion , 1die Vorkehrungen für die vollständige manuelle Steuerung der Querruder und des Höhenruders sowie eine kleine Menge nicht dokumentierter manueller Seitenrudersteuerung enthält (da das Seitenruder während des normalen Fluges selten oder nie verwendet wird, ist die manuelle Seitenrudersteuerung weitaus weniger kritisch als die manuelle Höhenruder- und Querrudersteuerung , und die Verwendung eines manuellen Querruder- und Höhenrudersystems anstelle eines manuellen Dreiachsensystems ermöglicht ein einfacheres System; Aufgrund der Konstruktion des Seitenrudersystems der 737 kann das Seitenruder dennoch geringfügig um einen ausreichend großen Betrag manuell bewegt werden Kraft auf die Seitenruderpedale). Die 737 MAX ist mit einem maximalen Gewicht von 88.300 kg im Vergleich zum Leergewicht des Shuttles erheblich größer als ein Shuttle-Orbiter (da ihre Flugsteuerungsfähigkeit oder deren Fehlen nur während des Abstiegs relevant wäre, wenn sie im Allgemeinen leer wäre , und deshalb, am leichtesten) von 68.600 kg; Selbst mit dem maximal zulässigen Gewicht des Shuttle-Orbiters (um die Möglichkeit eines Hydraulikausfalls während eines Abbruchszenarios mit der absolut schwerstmöglichen Nutzlast zu berücksichtigen) von 109.000 kg wäre es weniger als ein Viertel der Größe einer 737 MAX 9, was darauf hinzudeuten scheint, dass die Einbeziehung einer manuellen Umkehrfunktion für die Flugsteuerung des Shuttles machbar gewesen wäre.

Warum wurde es dann nicht aufgenommen?


1 Die Ilyushin Il-62 ist mit einem MTOW von 165.000 kg fast doppelt so schwer wie die 737 MAX 8 und verfügt über ein vollmechanisches Flugsteuerungssystem (auch im Normalbetrieb keine Hydraulik); Es war jedoch ein sowjetisches Flugzeug, was es ziemlich unwahrscheinlich machte, dass die Space-Shuttle-Konstruktionsteams Zugang zu seinen technischen Daten hätten haben können (insbesondere angesichts der starken Beteiligung der US-Luftwaffe an der Konstruktion und Entwicklung des Shuttles - zum Beispiel der Shuttle hätte viel kleinere Flügel gehabt, wenn nicht die Designanforderung gewesen wäre, in eine polare Umlaufbahn zu starten, um entweder einen US-Spionagesatelliten einzusetzen oder einen sowjetischen zu entführen, und dann nach nur einer Umlaufbahn wieder einzutreten und zu landen, mit den daraus resultierenden großen Crossrange-Anforderungen) .

Ich schlage vor, dass dies nach SpaceExploration.SE verschoben wird, dort gibt es Leute mit umfassendem Wissen über das Space-Shuttle-Programm, und es ist viel wahrscheinlicher, dass Sie eine endgültige Antwort erhalten.
@GdD: Das ist mir klar, aber diese Frage betrifft das Flugsteuerungssystem des Space Shuttles, das eher in den Zuständigkeitsbereich von Aviation.SE als von SpaceExploration.SE fällt.
Ich verstehe, wohin du gehst, aber ich denke definitiv, dass du dort definitivere Antworten bekommen wirst @Sean. Der Fall, den Sie angesprochen haben, wurde mehr als einmal diskutiert.

Antworten (1)

Der Hauptgrund (wie es normalerweise bei Raumfahrzeugen der Fall ist) war wahrscheinlich das Gewicht. Es kostet ziemlich viel Geld, selbst kleine Mengen an Masse in den Weltraum zu bringen, wenn es darum geht, dass ein Fahrzeug leicht bleibt und gleichzeitig ein grundlegendes Maß an Sicherheit aufrechterhält.

Im Gegensatz zum 737 fehlten dem Shuttle die Joch-Steuerungen, die für diese Art von System erforderlich wären. Der Shuttle-Stick bediente nicht nur die Flugsteuerflächen im Anflug, sondern steuerte auch das Reaktionssteuerungssystem im Weltraum . Es gäbe also keine Möglichkeit, ein manuelles Backup-System zu betreiben, selbst wenn es eines gäbe (ohne alle Steuerflächen zu ändern).

Der Orbiter verfügte außerdem über ein dreifach redundantes Hydrauliksystem, das als ausreichend ausfallsicher galt und sich aufgrund des hochautomatisierten Fliegens des Orbiters als erforderlich erwies, um das System zu verwirklichen. Kabelsteuerungen zur manuellen Umkehrung in einem für Menschen kaum fliegbaren Flugregime wären weitgehend toter Ballast gewesen.

... warum sollte man keinen Joystick mit einem manuellen Umkehrsystem verwenden können?
@Sean, du könntest, wenn es wie auf einer P-51 wäre, aber das Shuttle-System war anders und musste sowohl die Steuerflächen als auch die Reaktionsraketen steuern, von denen die letzteren nicht wirklich mechanisch angetrieben werden können.
Ja, aber die Frage bezieht sich auf die manuelle Umkehrung als Backup im Falle eines Totalausfalls der Hydraulik ; Sofern die RCS-Triebwerke nicht hydraulisch betätigt wurden, ist ihre Steuerung durch denselben Joystick wie die Flugsteuerflächen nicht wirklich relevant.
@Sean, obwohl es nicht direkt damit zusammenhängt, war es eine Designbeschränkung , um Gewicht zu sparen und den Betrieb im Orbiter zu vereinfachen. Sicher, Sie könnten ein kabelbasiertes System haben, aber wie oben erwähnt, wäre mit einer dreifach redundanten Hydraulik mehr Ballast gewesen. Wenn Sie sich den oben verlinkten Podcast anhören, behandeln sie auch die Tatsache, dass die Entlassungen der Shuttles hauptsächlich dazu dienten , den Schein für die Öffentlichkeit aufrechtzuerhalten, und die meisten Astronauten wussten, dass ein kritischer Ausfall eines Hauptsystems nicht gut enden würde.
"von Menschen kaum fliegbar" +1. Ist außerhalb von Tests jemals ein Mensch ein STS geflogen?
@Dave die Entlassungen waren nicht für PR. Bei STS-79 fiel eine APU aus und verursachte den Verlust eines Hydrauliksystems. Gespeichert durch die Redundanzen. Siehe Seite 23 ntrs.nasa.gov/api/citations/19970008143/downloads/… Ihre Antwort ist richtig, dreifache Redundanz war gut genug, das Hinzufügen eines Kabelsystems wäre übertrieben gewesen.
@Mazura jede Mission, wenn auch nur kurz.