การทดสอบการปล่อยตัว (Drop Test)เป็นวิธีการทดสอบคุณลักษณะระหว่างการบินของ เครื่องบิน ต้นแบบหรือเครื่องบินทดลอง รวมถึงยานอวกาศโดยการยกยานทดสอบขึ้นไปที่ระดับความสูงที่กำหนด แล้วปล่อยลงมา การทดสอบการบินที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยจรวดอาจเรียกว่าการปล่อยตัว (Drop Launch)เนื่องจากจรวดของเครื่องบินจะ ถูกยิงออกไป หลังจากปล่อยจากเครื่องบินแม่ทัพ

ในกรณีของอากาศยานไร้เครื่องยนต์ ยานทดสอบจะตกลงมาหรือร่อนลงหลังจากปล่อยออกมาโดยไม่มีกำลังขับเคลื่อนไปยังจุดลงจอด การทดสอบการปล่อยตัวอาจใช้เพื่อตรวจสอบสมรรถนะทางอากาศพลศาสตร์และพลศาสตร์การบินของยานทดสอบ เพื่อทดสอบระบบลงจอด หรือเพื่อประเมิน ความอยู่รอด ของการลงจอดตามแผนหรือการลงจอดฉุกเฉิน ซึ่งช่วยให้นักออกแบบยานสามารถตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการบินด้วยคอมพิวเตอร์การ ทดสอบ ในอุโมงค์ลมหรือลักษณะการออกแบบเชิงทฤษฎีอื่นๆ ของการออกแบบอากาศยานหรือยานอวกาศได้

การทดสอบการตกจากที่สูงอาจดำเนินการโดยการนำยานทดสอบขึ้นบนยานแม่ไปยังระดับความสูงเป้าหมายเพื่อปล่อย^{[ 1 ]} การทดสอบการตกจากที่ต่ำอาจดำเนินการโดยการปล่อยยานทดสอบ^จากเครนหรือโครง^[ 2 ^]

ล้อลงจอดของเครื่องบินที่ใช้บนเรือบรรทุกเครื่องบินต้องแข็งแรงกว่าล้อลงจอดของเครื่องบินที่ใช้บนบก เนื่องจากความเร็วในการเข้าใกล้และอัตราการลดระดับที่สูงกว่าระหว่างการลงจอดบนเรือบรรทุกเครื่องบิน^{[ 3 ] [ 4 ]} ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1940 มีการทดสอบการตกโดยการยกเครื่องบินที่ใช้บนเรือบรรทุกเครื่องบิน เช่นGrumman F6F Hellcatขึ้นไปที่ความสูง 10 ฟุต แล้วปล่อยลงมา เพื่อจำลองแรงกระแทกจากการลงจอดที่ความเร็ว 19 ฟุตต่อวินาที (5.8 เมตร/วินาที) ในที่สุด F6F ก็ถูกปล่อยลงมาจากความสูง 20 ฟุต (6.1 เมตร) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถรับแรงกระแทกได้มากกว่าการลงจอดบนเรือบรรทุกเครื่องบินถึงสองเท่า^{[ 5 ] [ 6 ]}การทดสอบการตกยังคงถูกนำมาใช้ในการพัฒนาและทดสอบเครื่องบินที่ใช้บนเรือบรรทุกเครื่องบิน ในปี 2010 Lockheed Martin F-35C Lightning IIได้รับการทดสอบการตกเพื่อจำลองอัตราการลดระดับสูงสุดที่ 26.4 ฟุตต่อวินาที (8.0 เมตร/วินาที) ระหว่างการลงจอดบนเรือบรรทุกเครื่องบิน^{[ 7 ] [ 8 ]}

เครื่องบิน ทดลองและต้นแบบจำนวนมากได้รับการทดสอบการปล่อยหรือปล่อยจากที่สูงเครื่องบิน X-plane ที่ใช้เครื่องยนต์หลายลำ รวมถึงBell X-1 , Bell X-2 , North American X-15 , Martin Marietta X-24AและX-24B , Orbital Sciences X-34 , Boeing X-40และNASA X-43Aได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการปล่อยจาก ที่สูง ชิ้น ส่วนทดสอบของNASA X-38 ที่ไม่มีเครื่องยนต์ ก็ได้รับการทดสอบการปล่อยจากที่สูงเช่นกัน จากระดับความสูงถึง 45,000 ฟุต (14,000 เมตร) เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางอากาศ พลศาสตร์และการควบคุม ความสามารถ ในการบินอัตโนมัติและการกางร่มชูชีพ ที่บังคับทิศทาง ได้^{[ 9 ]}

เครื่องบินทดลองบางลำที่ออกแบบมาสำหรับการปล่อยจากอากาศ เช่นNorthrop HL-10ได้ทำการทดสอบการปล่อยโดยไม่ใช้กำลังและการปล่อยโดยใช้กำลัง ก่อนที่จะทำการบินโดยใช้เครื่องยนต์จรวด HL-10 ได้ทำการบินปล่อยโดยไม่ใช้กำลัง 11 ครั้ง เพื่อศึกษาคุณสมบัติการควบคุมและความเสถียรของตัวยกในระหว่างการบิน^{[ 10 ]}

เครื่องบินทดลองรุ่นแรกๆ เช่นX-1และX-2ถูกบรรทุกบนเครื่องบินทิ้งระเบิดB-29และB-50 ที่ได้รับการดัดแปลง ^{[ 11 ] [ 12 ]} ในช่วงทศวรรษ 1950 กองทัพอากาศสหรัฐฯได้มอบ เครื่องบินทิ้ง ระเบิด B-52ให้กับNASAเพื่อใช้เป็นเครื่องบินแม่สำหรับเครื่องบินทดลองX-15เครื่องบิน B-52 ที่สร้างขึ้นในปี 1955 เป็นเพียงลำที่ 10 ที่ออกจากสายการผลิต และถูกกองทัพอากาศใช้สำหรับการทดสอบการบินก่อนที่จะส่งมอบให้กับ NASA ^{[ 13 ]} เครื่องบินลำนี้บินด้วยหมายเลขหางของ NASA คือ 008 และนักบินของกองทัพอากาศได้ตั้งฉายาให้ว่าBalls 8ตามธรรมเนียมการเรียกเครื่องบินที่มีหมายเลขขึ้นต้นด้วยเลขศูนย์หลายตัวว่า "Balls" ตามด้วยเลขสุดท้าย^{[ 14 ]}

เครื่องบิน Balls 8ได้รับการดัดแปลงครั้งสำคัญเพื่อให้สามารถบรรทุก X-15 ได้ มีการติดตั้ง เสา พิเศษ ที่ออกแบบมาเพื่อบรรทุกและปล่อย X-15 ไว้ใต้ปีกขวา ระหว่างลำตัวและเครื่องยนต์ด้านใน นอกจากนี้ยังมีการตัดรอยบากออกจากแฟลปของปีกขวาข้างหนึ่ง เพื่อให้เครื่องบินสามารถรองรับหางแนวตั้งของ X-15 ได้ Balls 8เป็นหนึ่งในเครื่องบินทิ้งระเบิดสองลำที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อบรรทุก X-15 ในขณะที่เครื่องบินอีกลำหนึ่งถูกปลดประจำการในปี 1969 หลังจากการสิ้นสุดโครงการ X-15 แต่ NASA ยังคงใช้ Balls 8สำหรับการทดสอบการปล่อยจนกระทั่งถูกปลดประจำการในปี 2004 ในช่วง 50 ปีที่ใช้งาน Balls 8ได้บรรทุกยานทดลองจำนวนมาก รวมถึง HL-10, X-24A, X-24B, X-38 และ X-43A ^{[ 13 ]}

ในช่วงการออกแบบยานอวกาศสเปซชัตเติลในทศวรรษ 1970 วิศวกรถกเถียงกันว่าควรออกแบบยานอวกาศให้ร่อนลงจอดโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อน หรือติดตั้งเครื่องยนต์เจ็ทแบบดึงออกมาใช้เพื่อลงจอดโดยใช้กำลังขับเคลื่อน เนื่องจากการออกแบบให้ลงจอดโดยใช้กำลังขับเคลื่อนนั้นจำเป็นต้องบรรทุกเครื่องยนต์และเชื้อเพลิงเจ็ท ซึ่งจะเพิ่มน้ำหนักและความซับซ้อนให้กับยานอวกาศ วิศวกรจึงเริ่มนิยมตัวเลือกการลงจอดโดยใช้กำลังขับเคลื่อนมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ นาซาจึงทำการทดสอบการปล่อยตัวโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อนของเครื่องบินX-24Bเพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการลงจอดของเครื่องบินแบบลำตัวยกตัวในขณะบินโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อน ในปี 1975 เครื่องบิน X-24B ถูกปล่อยจากจรวด Balls 8ที่ระดับความสูง 45,000 ฟุต (14,000 เมตร) เหนือทะเลทรายโมฮาวีจากนั้นจึงจุดเครื่องยนต์จรวดเพื่อเพิ่มความเร็วและผลักดันให้ขึ้นไปที่ระดับความสูง 60,000 ฟุต (18,000 เมตร) เมื่อเครื่องยนต์จรวดดับลง สภาวะความเร็วสูงและระดับความสูงสูงทำให้ X-24B สามารถจำลองเส้นทางของยานอวกาศสเปซชัตเติลภายใต้ สภาวะ การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ หลัง การบิน X-24B ประสบความสำเร็จในการลงจอดอย่างแม่นยำโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อนสองครั้งที่ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการออกแบบตัวถังยกตัวโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อนสำหรับยานอวกาศสเปซชัตเติล ความสำเร็จเหล่านี้ทำให้ผู้รับผิดชอบโครงการยานอวกาศสเปซชัตเติล เชื่อ มั่นในการออกแบบการลงจอดโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อน ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักและเพิ่มความสามารถในการบรรทุกสัมภาระของยานอวกาศ^{[ 15 ] [ 16 ]}

ในปี พ.ศ. 2520 ได้มีการทดสอบการปล่อย ยานอวกาศเอนเตอร์ไพรส์หลายครั้งเพื่อทดสอบลักษณะการบินของยานอวกาศ เนื่องจากยานอวกาศได้รับการออกแบบให้ร่อนลงโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อน การทดสอบการปล่อยโดยใช้ยานอวกาศทดสอบจึงถูกนำมาใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่ายานอวกาศสามารถควบคุมได้สำเร็จในการบินโดยไม่ใช้กำลังขับเคลื่อน การทดสอบการปล่อยเหล่านี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ โครงการ ทดสอบการเข้าใกล้และการลงจอดใช้เครื่องบินโบอิ้ง 747 ที่ได้รับการดัดแปลง ซึ่งรู้จักกันในชื่อเครื่องบินขนส่งยานอวกาศหรือ SCA เพื่อขนส่งเอนเตอร์ไพรส์ไปยังระดับความสูง 15,000 ถึง 30,000 ฟุต (4,600 ถึง 9,100 เมตร) หลังจากการทดสอบการบินแบบจำกัดซึ่งยานอวกาศไม่ได้ถูกปล่อยออกมา ได้มีการทดสอบการบินอิสระ 5 ครั้งในช่วงเดือนสิงหาคมถึงตุลาคม พ.ศ. 2520 ^{[ 17 ]}

ในขณะที่การทดสอบการบินอิสระของEnterpriseเกี่ยวข้องกับการปล่อยเครื่องบินที่ไม่มีกำลังขับเคลื่อนจากเครื่องบินที่มีกำลังขับเคลื่อน การทดสอบเหล่านี้ไม่เหมือนกับการทดสอบการปล่อยแบบทั่วไป เนื่องจากยานอวกาศถูกบรรทุกและปล่อยจากตำแหน่งเหนือ SCA การจัดเรียงนี้อาจเป็นอันตรายได้ เพราะทำให้Enterpriseบินอิสระอยู่ตรงหน้าครีบหาง ของ SCA ทันทีหลังจากปล่อย ดังนั้น การ "ปล่อย" จึงดำเนินการโดยใช้การเคลื่อนที่ที่วางแผนไว้อย่างระมัดระวังเพื่อลดความเสี่ยงของการชนกันของเครื่องบิน ทันทีหลังจากปล่อยEnterpriseจะไต่ระดับขึ้นไปทางขวา ในขณะที่ SCA จะดำดิ่งลงไปทางซ้ายอย่างตื้นๆ ทำให้เกิดการแยกตัวในแนวดิ่งและแนวนอนอย่างรวดเร็วระหว่างเครื่องบินทั้งสอง^{[ 18 ]}

ในช่วงกลางปี ​​2556 บริษัท Sierra Nevada Corporationวางแผนที่จะทำการทดสอบการปล่อยยานอวกาศต้นแบบDream Chaser ซึ่งเป็นยานอวกาศ เชิงพาณิชย์ การทดสอบการบินครั้งแรกแบบไร้คนขับจะปล่อยยานต้นแบบ Dream Chaser จากระดับความสูง 12,000 ฟุต (3,700 เมตร) โดยเฮลิคอปเตอร์ Columbia 234-UT ซึ่งวางแผนไว้ว่ายานจะบินลงจอดโดยไม่ใช้เครื่องยนต์ที่ศูนย์วิจัยการบิน Dryden อย่าง อิสระ^{[ 19 ] [ 20 ]} Dream Chaser ประสบความสำเร็จในการบินอิสระและผ่านการทดสอบการปล่อยในวันที่ 11 พฤศจิกายนเหนือทะเลทรายโมฮาวี ยานไร้คนขับลงจอดที่ฐานทัพอากาศ Edwards

การทดสอบการตกของแคปซูลอวกาศ ต้นแบบ ที่มีลูกเรือ อาจดำเนินการเพื่อทดสอบความอยู่รอดหลังการลงจอด โดยหลักแล้วคือการทดสอบลักษณะการลงจอดของแคปซูลและระบบการลงจอดหลังการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลก การทดสอบเหล่านี้มักดำเนินการโดยไม่มีลูกเรือก่อนที่จะมีการทดสอบการบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม

ในปี พ.ศ. 2506 North American Aviationได้สร้าง BP-19A ซึ่งเป็นโมดูลบัญชาการ Apollo ที่ไม่มี ลูกเรือ สำหรับใช้ในการทดสอบการปล่อย NASA ได้ทำการทดสอบหลายครั้งในปี พ.ศ. 2507 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปล่อย BP-19A จากเครื่องบินC-133 Cargomasterเพื่อทดสอบระบบร่มชูชีพของแคปซูลก่อนเริ่มการทดสอบยานอวกาศ Apollo ที่มีลูกเรือ^{[ 21 ]}

ในปี 2011 และ 2012 NASA ได้ทำการทดสอบการตกกระแทกระยะสั้นหลายครั้งเพื่อตรวจสอบความอยู่รอดของการลงจอดบนน้ำของ แคปซูล Orionที่มีลูกเรือ โดยการปล่อยยานทดสอบ Orion ลงในอ่างน้ำขนาดใหญ่ซ้ำๆ การทดสอบจำลองการลงจอดบนน้ำด้วยความเร็วที่แตกต่างกันตั้งแต่ 7 ถึง 50 ไมล์ต่อชั่วโมง (11 ถึง 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) โดยการเปลี่ยนความสูงของโครงปล่อยเหนืออ่างน้ำ ช่วงความเร็วในการลงจอดทำให้ NASA สามารถจำลองสภาวะการเข้าสู่ผิวน้ำและการลงจอดที่เป็นไปได้หลายแบบในระหว่างการลงจอดบนน้ำ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

ในปี 2554 และ 2555 NASA ยังได้ดำเนินการทดสอบการปล่อยระบบร่มชูชีพและความสามารถในการลงจอดบนพื้นดินของยานทดสอบ Orion ด้วย ในการทดสอบแต่ละครั้ง ยานอวกาศ Orion จะถูกปล่อยจากเครื่องบินขนส่งสินค้าC-17หรือC-130 สำหรับการทดสอบ แคปซูลจะถูกติดตั้งบนระบบแท่นวางและวางไว้ภายในเครื่องบินขนส่งสินค้า ร่มชูชีพบนแท่นวางจะถูกใช้เพื่อดึงแท่นวางและแคปซูลออกจากด้านหลังของเครื่องบิน จากนั้นแคปซูลจะแยกออกจากแท่นวางและเริ่มการตกแบบอิสระ^{[ 26 ]}

เมื่อวันที่ 4 มีนาคม พ.ศ. 2555 เครื่องบิน C-17 ได้ปล่อยแคปซูลทดสอบ Orion จากระดับความสูง 25,000 ฟุต (7,600 เมตร) ร่มชูชีพของแคปซูลกางออกสำเร็จระหว่างระดับความสูง 15,000 ถึง 20,000 ฟุต (4,600 ถึง 6,100 เมตร) ทำให้ยานอวกาศชะลอความเร็วลงและลงจอดบนพื้นดินในทะเลทรายแอริโซนา แคปซูลลงจอดด้วยความเร็ว 17 ไมล์ต่อชั่วโมง (27 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ซึ่งต่ำกว่าความเร็วสูงสุดที่ออกแบบไว้สำหรับการลงจอดมาก^{[ 27 ]}

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2554 โบอิ้งได้ทำการทดสอบการตกกระแทกหลายครั้งในทะเลทรายโมฮาวีทางตะวันออกเฉียงใต้ของแคลิฟอร์เนียเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบ ระบบ ร่มชูชีพและถุงลมนิรภัย สำหรับลงจอด ของแคปซูลCST-100ถุงลมนิรภัยตั้งอยู่ใต้แผ่นกันความร้อนของ CST-100 ซึ่งได้รับการออกแบบให้แยกออกจากแคปซูลขณะลงจอดด้วยร่มชูชีพที่ระดับความสูงประมาณ 5,000 ฟุต (1,500 เมตร) การทดสอบดำเนินการที่ความเร็วภาคพื้นดินระหว่าง 10 ถึง 30 ไมล์ต่อชั่วโมง (16 ถึง 48 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) เพื่อจำลองสภาพลมปะทะขณะลงจอด บริษัท Bigelow Aerospace เป็นผู้สร้างแท่นทดสอบเคลื่อนที่และดำเนินการทดสอบ^{[ 28 ]}

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2555 โบอิ้งได้ทำการทดสอบการปล่อยแคปซูลอวกาศต้นแบบ CST-100 อีกครั้ง เพื่อทดสอบระบบการลงจอดของแคปซูล ยานทดสอบถูกยกขึ้นโดยเฮลิคอปเตอร์ไปที่ระดับความสูง 11,000 ฟุต (3,400 เมตร) แล้วปล่อยลงมา ร่มชูชีพหลักทั้งสามของแคปซูลกางออกอย่างสำเร็จและช่วยชะลอการลงจอดของแคปซูล ก่อนลงจอดทันที ถุงลมนิรภัย ทั้งหกถุง ใต้แคปซูลจะพองตัวเพื่อดูดซับพลังงานจากการกระแทกขณะลงจอด มีการวางแผนการทดสอบการปล่อยในลักษณะเดียวกันนี้เพื่อทดสอบถุงลมนิรภัยเพิ่มเติม รวมถึงการทดสอบการปลดร่มชูชีพและแผ่นกันความร้อน ด้วย ^{[ 29 ]}

ในปี 2552 และ 2553 NASA ได้ทำการทดสอบการปล่อยตัวสองครั้งเพื่อศึกษาความอยู่รอดจากการตกของเฮลิคอปเตอร์ โดยใช้ เฮลิคอปเตอร์ MD 500ที่กองทัพสหรัฐฯ บริจาค NASA ได้ปล่อยเฮลิคอปเตอร์ลงมาในมุมเอียงจากระดับความสูง 35 ฟุต (11 เมตร) เพื่อจำลองการลงจอดอย่างรุนแรงของเฮลิคอปเตอร์ หุ่นจำลองการทดสอบการชนที่มีความซับซ้อนพร้อมอวัยวะภายในจำลองถูกวางไว้ภายในเฮลิคอปเตอร์และใช้เพื่อประเมินการบาดเจ็บภายในจากการชนดังกล่าว^{[ 30 ] [ 31 ]}เนื่องจากเฮลิคอปเตอร์ทดสอบได้รับความเสียหายอย่างมากหลังจากการทดสอบครั้งที่สอง จึงไม่มีการวางแผนการทดสอบครั้งที่สาม^{[ 31 ]}