I mitten av sextiotalet fick CIA och US Air Force det senaste spaningsflygplanet A-12 och SR-71. Dessa maskiner, förenade när det gäller huvuddelen av enheterna, utmärktes av extremt höga flyg- och tekniska egenskaper, vilket gjorde det möjligt att effektivt lösa huvuduppgifterna. Att nå maxhastigheten på nivån M = 3, 3 och en flyghöjd på mer än 25 km visade sig dock vara en extremt svår uppgift, vilket krävde grundläggande nya designlösningar och tekniker.
Problemcirkel
Utvecklingen av A-12 och SR-71-projekten genomfördes i Lockheed-divisionen med det inofficiella namnet Skunk Works. Skapandet av nya flygplan började med forskning och utveckling och sökandet efter optimala tekniska lösningar. I detta skede fastställdes vilka problem "treflugan" flygplanet står inför. Därefter började sökandet efter lämplig teknik.
Aerodynamik blev en av de centrala problemen. Flyger med en hastighet av ca. M = 3 har sina egna egenskaper som måste beaktas vid utformningen av flygplanets utseende. Men att nå sådana hastigheter var också svårt. Detta krävde specialmotorer som kunde fungera lika effektivt vid alla hastighetslägen.
Vid de nödvändiga flyghastigheterna borde problemet med termiska laster ha visat sig fullt ut. Det krävdes för att skydda segelflygplanet från överhettning, deformation och eventuell förstörelse. Med allt detta måste flygplanet kännetecknas av hög hållfasthet, eftersom även de enklaste manövrerna var förknippade med överbelastning vid arbetshastigheter.
Ett separat krav gällde flygplanets synlighet för fienden. Vid den tiden hade de ledande länderna lyckats bygga ett utvecklat radarnätverk för luftrumskontroll, vilket gjorde frågan om att minska radarsignaturen angelägen. Detta problem måste beaktas vid utvecklingen av flygplanet.
Att hitta lösningar på förväntade problem har visat sig vara svårt och långsamt. Arbetet med A-12-flygplanet för CIA startade 1957 och fortsatte i flera år. Under denna tid har de allmänna begreppen och tillvägagångssätten för designen förändrats flera gånger. Prototypflygplanets första flygning slutfördes först 1962. Rekognoseringsflygplanet SR-71 för flygvapnet utvecklades på grundval av ett redan färdigt fordon, vilket gjorde det möjligt att påskynda arbetet betydligt.
Särskilt segelflygplan
Lösningen på huvuddelen av de förväntade problemen var direkt relaterad till utformningen av flygplanets och allmänna flygplanssystem. Efter en lång sökning var det möjligt att hitta den optimala versionen av det aerodynamiska utseendet. Den "svanslösa" planen ansågs vara den bästa med utvecklade inflöden i fören och den centrala delen av flygkroppen och ett par kölar. Det tillämpade schemat gjorde det möjligt att uppnå hög lyft och förbättra flödet vid alla hastigheter. Dessutom minskade böjningsmomentet i fören kraftigt.
Flygramens speciella konturer gjorde det möjligt att delvis sprida signaler från radarn. I vissa delar av flygplanet, där konstruktionen tillät det, fanns delar av radioabsorberande material. Att minska synligheten var dock inte projektets huvuduppgift, och det fanns andra faktorer som delvis neutraliserade alla designresultat inom detta område.
Frågorna om värmeskydd, vikt och styrka löstes med hjälp av titan och dess legeringar. Segelflygplanet bestod av 85% av dem. Andra delar tillverkades av värmebeständigt stål, keramik, etc. Glasrutan på cockpitkåpan var gjord av kvartsglas. För mekanisk och termisk hållfasthet, var den ansluten till flygramen med hjälp av ultraljudssvetsning.
Enligt beräkningar ska hudens medeltemperatur under flygningen ha nått 260 ° C, maximalt vid de främre kanterna - upp till 400 ° C. I detta avseende fanns många rörledningar i flygramen för att cirkulera bränsle, ta bort överskottsvärme och förvärma bränslet.
Titanstrukturen behöll sin styrka vid uppvärmning - men ändrade dimensioner. Vid marschfart förlängdes A-12 och SR-71 med flera tum. Detta problem togs med i beräkningen under konstruktionen och gav särskilda luckor i huden, inre strukturer och till och med i bränslesystemet. Som ett resultat sipprade bränsle bokstavligen ut ur planet på marken, men efter acceleration stoppade läckan. En del av beklädnaden var också gjord av wellpapp.
Rekordmotor
Flygplanet A-12 och SR-71 använde de unika hybridmotorerna i JT11D / J58-familjen från Pratt & Whitney. Deras design kombinerade turbojet- och ramjetmotorer med möjlighet till gemensam eller alternerande drift. Maximal dragkraft, beroende på modifiering, 20-25 tusen pund; efterbrännare - 32,5 tusen pund.
Kärnan i J58 -motorn var en turbojet -enhet inuti en ramjet -enhet med en fläkt assisterad. Luftintaget var utrustat med en rörlig central kropp, och det fanns också en uppsättning luckor och klaffar för att kontrollera det inkommande flödet. Luftintagen styrdes i enlighet med flyglägena med en separat dator.
Vid sub- och supersoniska varvtal var luftintagskottarna i framåtläge och optimerade flödet vid motorintaget. Med en höjning av höjd och hastighet förflyttades de bakåt. Vid hastigheter över M = 3 delades luftflödet mellan ramjet- och turbojetmotorerna, vilket skapade 80 och 20 procent. dragkraft, respektive.
J58-motorn använde JP-7 specialflygbränsle baserat på fotogen. Under normala förhållanden kännetecknades det av en ökad viskositet, men vid uppvärmning skilde det sig inte från standardkompositioner. Bränslet användes också som en del av kylsystemet för hud, cockpit, instrumentfack etc. Det användes som arbetsvätska i munstycksstyrningshydraulik. Den uppvärmda vätskan kom genast in i motorn och brann ut.
Motorn startades med hjälp av injektionen av den sk. Startbränslet är flytande trietylboran (TEB), som antänds vid kontakt med luft. Varje J58 hade sin egen TEB -tank för 16 motorer / efterbrännare. Motorerna använde ett speciellt silikonfett optimerat för höga temperaturer. Vid temperaturer under noll Celsius hårdnade denna komposition, vilket gjorde det svårt att använda utrustningen.
Stort pris
Skunk Works -avdelningen och närstående företag har framgångsrikt löst alla tilldelade uppgifter och skapat flygplan med unika höga flygegenskaper. Detta tog emellertid flera år och betydande finansiella kostnader, och de resulterande flygplanen kännetecknades av höga produktionskostnader och komplexitet i driften.
Utvecklingen av projektet och sökandet efter all nödvändig teknik tog flera år. Lanseringen av produktionen var också förknippad med vissa problem. Till exempel i en memoar av Skunk Works chef Ben Rich nämner svårigheten att få titan. USA hade inte sådana råvaror, varför de var tvungna att ordna en hel operation för att köpa den från Sovjetunionen genom skalföretag.
Av CIA: s intresse byggdes 15 flygplan med de viktigaste modifieringarna. Flygvapnet fick 32 enheter. Kontraktet med flygvapnet föreskrev kostnaden för en SR-71 till en nivå av 34 miljoner dollar (mer än 270 miljoner i löpande priser), och produktionsprogrammet visade sig vara rekorddyrt för sin tid.
Operationen visade sig också vara svår och dyr. Förberedelserna för flygningen tog flera dagar. Efter varje flygning krävde flygplanet 650 olika kontroller och procedurer som tog flera timmar. Efter 25, 100 och 200 timmars flygning krävdes en noggrann inspektion med delvis demontering, för vilken flera arbetsdagar tilldelades. Motorerna skickades till skottet efter 200 timmars drift och efter 600 timmar - för översyn.
Kort före avvecklingen av SR-71 rapporterades det öppet att flygtimmen för ett sådant flygplan kostar ca. 85 tusen dollar. Driften av en maskin kostar årligen minst 300-400 miljoner.
Ändå fick CIA och flygvapnet ett specialverktyg med högsta prestanda. A-12 och SR-71 kunde operera på höjder på minst 25-26 km och utveckla hastigheter upp till M = 3, 3, vilket under många år räddade dem från luftförsvaret för en potentiell fiende. Under operationen förlorade CIA 6 av sina A-12, Air Force-12 SR-71 enheter. Samtidigt fanns det inga stridsförluster.
Tekniskt genombrott
Driften av A-12-flygplanet varade bara några år-fram till 1968 använde flygvapnet sin SR-71 fram till 1998 och NASA skrev av utrustningen ett år senare. Flygplan av två modeller och flera modifikationer, med en speciell design baserad på avancerad teknik, kan visa enastående taktiska och tekniska egenskaper. Av samma anledning var de dock oöverkomligt dyra och komplexa. När de övergavs visade sig mer bekväma och effektiva spaningsmedel.
En direkt ersättning för A-12 / SR-71 dök aldrig upp-spaningsflygplanets nisch var lång och fast upptagen av rymdfarkoster. Som ett resultat har nya modeller av flygteknik med jämförbara egenskaper ännu inte dykt upp i USA. Projekten för höghastighetsflygplan från Skunk Works har dock skapat en seriös vetenskaplig, teknisk och teknisk grund för den fortsatta utvecklingen av militär och civil luftfart. Vissa lösningar som föreslagits tidigare används fortfarande aktivt.
