Kuuekümnendate keskel said CIA ja USA õhujõud uusimaid luurelennukeid A-12 ja SR-71. Neid masinaid, mis olid üksuste põhiosa poolest ühtsed, eristasid äärmiselt kõrged lennu- ja tehnilised omadused, mis võimaldasid tõhusalt lahendada põhiülesandeid. Maksimaalse kiiruse saavutamine tasemel M = 3, 3 ja lennukõrgus üle 25 km osutus aga äärmiselt keeruliseks ülesandeks, mis nõudis põhimõtteliselt uusi disainilahendusi ja tehnoloogiaid.
Probleemide ring
A-12 ja SR-71 projektide arendamine viidi läbi Lockheedi osakonnas mitteametliku nimega Skunk Works. Uute lennukite loomine sai alguse teadus- ja arendustegevusest ning optimaalsete tehniliste lahenduste otsimisest. Selles etapis tehti kindlaks, milliste probleemidega seisab silmitsi kolmekäiguline lennuk. Seejärel hakati otsima sobivaid tehnoloogiaid.
Aerodünaamika sai üheks keskseks probleemiks. Lendamine kiirusega u. M = 3 on oma omadused, mida tuleb õhusõiduki välimuse kujundamisel arvesse võtta. Kuid selliste kiiruste saavutamine oli samuti keeruline. Selleks oli vaja spetsiaalseid mootoreid, mis võiksid töötada võrdselt tõhusalt kõikidel kiiruse režiimidel.
Nõutavate lennukiiruste korral oleks termiliste koormuste probleem pidanud täielikult avalduma. See oli vajalik purilennuki kaitsmiseks ülekuumenemise, deformatsiooni ja võimaliku hävimise eest. Kõige selle juures tuli õhusõidukit eristada suure tugevusega, kuna töökiirusel seostati isegi lihtsamaid manöövreid ülekoormustega.
Eraldi nõue puudutas õhusõiduki nähtavust vaenlasele. Selleks ajaks olid juhtivad riigid suutnud üles ehitada õhuruumi juhtimiseks arenenud radarivõrgu, mis muutis radariallkirja vähendamise küsimuse kiireloomuliseks. Seda probleemi tuli lennukikere väljatöötamisel arvesse võtta.
Oodatud probleemidele lahenduste leidmine on osutunud keeruliseks ja aeglaseks. Töö CIA lennuki A-12 kallal algas 1957. aastal ja kestis mitu aastat. Selle aja jooksul on disaini üldised kontseptsioonid ja lähenemisviisid mitu korda muutunud. Lennuki prototüübi esimene lend lõpetati alles 1962. aastal. Õhuväe luurelennuk SR-71 töötati välja juba valmis sõiduki baasil, mis võimaldas oluliselt tööd kiirendada.
Spetsiaalne purilennuk
Oodatavate probleemide põhiosa lahendus oli otseselt seotud lennuki kere ja üldiste õhusõidukisüsteemide projekteerimisega. Pärast pikka otsimist oli võimalik leida aerodünaamilise välimuse optimaalne versioon. Saba -skeemi peeti parimaks, kuna sissevool vööris ja kere keskosas ning kiilipaar. Rakendatud skeem võimaldas saavutada kõrge tõstejõu ja parandada voolu kõigil kiirustel. Lisaks vähenes järsult vööri paindemoment.
Lennuki raami erikontuurid võimaldasid radarilt signaale osaliselt hajutada. Lennukiraami mõnes osas, kus disain seda võimaldas, leidus raadioeeldavatest materjalidest osi. Nähtavuse vähendamine ei olnud aga projekti põhiülesanne ning oli ka teisi tegureid, mis osaliselt neutraliseerisid kõik selle valdkonna disainisaavutused.
Soojuskaitse, kaalu ja tugevuse küsimused lahendati titaani ja selle sulamite abil. Purilennuk koosnes neist 85%. Muud osad valmistati kuumakindlast terasest, keraamikast jne. Kokpiti varikatuse klaas oli valmistatud kvartsklaasist. Mehaanilise ja termilise tugevuse huvides ühendati see lennukikerega ultraheli keevitamise abil.
Arvutuste kohaselt oleks lennu ajal pidanud naha keskmine temperatuur jõudma 260 ° C -ni, maksimaalne esiservades - kuni 400 ° C. Sellega seoses oli lennuki raamides ette nähtud arvukalt torujuhtmeid kütuse ringlemiseks, liigse kuumuse eemaldamiseks ja kütuse eelsoojendamiseks.
Titaankonstruktsioon säilitas kuumutamisel oma tugevuse, kuid muutis mõõtmeid. Reisikiirusel pikenesid A-12 ja SR-71 mitu tolli. Seda probleemi võeti projekteerimisel arvesse ja see nägi ette spetsiaalsed lüngad nahas, sisemistes struktuurides ja isegi kütusesüsteemis. Selle tulemusena voolas kütus lennukist sõna otseses mõttes maapinnale, kuid pärast kiirendamist leke lakkas. Samuti oli osa vooderdist valmistatud gofreeritud lehtedest.
Rekordmootor
Lennukites A-12 ja SR-71 kasutati Pratt & Whitney JT11D / J58 perekonna unikaalseid hübriidmootoreid. Nende disain ühendas turboreaktiiv- ja ramjetmootorid koos ühise või vahelduva töötamise võimalusega. Maksimaalne tõukejõud, sõltuvalt modifikatsioonist, 20-25 tuhat naela; järelpõleti - 32,5 tuhat naela.
J58 mootori tuum oli turboreaktiivseade, mis asus ventilaatori abiga ramjet -seadme sees. Õhu sisselaskeava oli varustatud teisaldatava keskkorpusega ning sissetuleva voolu reguleerimiseks oli olemas ka luukide ja klappide komplekt. Õhu sisselaskeavasid juhiti vastavalt lennurežiimidele eraldi arvuti abil.
Alam- ja ülehelikiirusel olid õhu sisselaskekoonused eesmises asendis ja optimeerisid voolu mootori sisselaskeava juures. Kõrguse ja kiiruse suurenemisega nihutati neid tahapoole. Kiirustel üle M = 3 jagati õhuvool ramjet- ja turboreaktiivmootorite vahel, mis tekitas 80 ja 20 protsenti. tõukejõu vastavalt.
Mootor J58 kasutas petrooleumi baasil spetsiaalset reaktiivkütust JP-7. Normaalsetes tingimustes eristas seda suurenenud viskoossus, kuid kuumutamisel ei erinenud see standardkompositsioonidest. Kütust kasutati ka naha, kokpiti, instrumendiruumide jms jahutussüsteemide osana. Seda kasutati töövedelikuna düüside juhtimise hüdraulikas. Kuumutatud vedelik sisenes kohe mootorisse ja põles läbi.
Mootor käivitati süstimise abil nn. Lähtekütuseks on vedel trietüülboraan (TEB), mis õhuga kokkupuutel süttib. Igal J58 -l oli oma TEB paak 16 mootori / järelpõleti käivitamiseks. Mootorites kasutati spetsiaalset silikoonmääret, mis on optimeeritud kõrgete temperatuuride jaoks. Temperatuuril alla nulli Celsiuse järgi see koostis kõvenes, mis raskendas seadmete kasutamist.
Suur hind
Skunk Works osakond ja sellega seotud ettevõtted on edukalt lahendanud kõik määratud ülesanded ja loonud unikaalsete kõrgete lennuomadustega lennukid. Selleks kulus aga mitu aastat ja märkimisväärseid rahalisi kulutusi ning saadud õhusõidukeid eristasid suured tootmiskulud ja töö keerukus.
Projekti väljatöötamine ja kõigi vajalike tehnoloogiate otsimine kestis mitu aastat. Tootmise käivitamist seostati ka teatud probleemidega. Näiteks mainib Skunk Works'i juht Ben Rich mälestuses titaani saamise raskusi. USA -l sellist toorainet ei olnud, mistõttu pidi ta korraldama terve operatsiooni, et see NSV Liidult osta kestaettevõtete kaudu.
CIA huvides ehitati 15 peamise modifikatsiooni lennukit. Õhuvägi sai 32 üksust. Leping õhujõududega nägi ette ühe SR-71 maksumuse tasemel 34 miljonit dollarit (praegustes hindades üle 270 miljoni) ja tootmisprogramm osutus oma aja kohta rekordiliselt kalliks.
Ka operatsioon osutus keeruliseks ja kulukaks. Lennu ettevalmistamine kestis mitu päeva. Pärast igat lendu nõudis lennuk 650 erinevat kontrolli ja protseduuri, mis kestis mitu tundi. Pärast 25, 100 ja 200 lennutundi oli vajalik põhjalik ülevaatus koos osalise lahtivõtmisega, milleks eraldati mitu tööpäeva. Mootorid saadeti vaheseinale pärast 200 töötundi ja 600 tunni pärast - kapitaalremondiks.
Veidi enne SR-71 dekomisjoneerimist teatati avalikult, et sellise lennuki lennutund maksab u. 85 tuhat dollarit. Ühe masina töö maksis aastas vähemalt 300-400 miljonit.
Sellest hoolimata said CIA ja õhuvägi kõrgeima jõudlusega spetsiaalse tööriista. A-12 ja SR-71 võisid töötada vähemalt 25–26 km kõrgusel ja arendada kiirust kuni M = 3, 3, mis päästis neid paljude aastate jooksul võimaliku vaenlase õhukaitsest. Operatsiooni käigus kaotas CIA 6 A-12-st, õhuvägi-12 SR-71 üksust. Samal ajal ei olnud lahingukaotusi.
Tehnoloogiline läbimurre
Lennuki A-12 opereerimine kestis vaid paar aastat-kuni 1968. aastani kasutasid õhuväed oma SR-71 kuni 1998. aastani ning NASA kandis seadmed aasta hiljem maha. Kahe mudeli ja mitme modifikatsiooniga õhusõidukid, millel on arenenud tehnoloogial põhinev erikujundus, võivad näidata silmapaistvaid taktikalisi ja tehnilisi omadusi. Kuid samal põhjusel olid need ülemäära kallid ja keerulised. Nende hülgamise ajaks ilmusid mugavamad ja tõhusamad luurevahendid.
A-12 / SR-71 otsest asendajat ei ilmunud kunagi-luurelennukite nišš oli pikk ja kindlalt hõivatud kosmoselaevadega. Seetõttu ei ole USA -s veel ilmunud uusi võrreldavate omadustega lennutehnoloogia mudeleid. Skunk Works'i kiirlennukite projektid on aga loonud tõsise teadusliku, tehnilise ja tehnoloogilise aluse sõja- ja tsiviillennunduse edasiarendamiseks. Mõnda varem välja pakutud lahendust kasutatakse endiselt aktiivselt.
