60-luvun puolivälissä CIA ja Yhdysvaltain ilmavoimat saivat uusimmat A-12- ja SR-71-tiedustelulentokoneet. Nämä koneet, jotka olivat yhtenäisiä yksiköiden pääosan suhteen, erottuivat erittäin korkeista lento- ja teknisistä ominaisuuksista, mikä mahdollisti tärkeimpien tehtävien tehokkaan ratkaisemisen. Huippunopeuden saavuttaminen tasolla M = 3, 3 ja yli 25 km: n lentokorkeus osoittautui kuitenkin erittäin vaikeaksi tehtäväksi, joka vaati pohjimmiltaan uusia suunnitteluratkaisuja ja tekniikoita.
Ongelmien ympyrä
A-12- ja SR-71-hankkeiden kehittäminen toteutettiin Lockheed-divisioonassa epävirallisella nimellä Skunk Works. Uusien lentokoneiden luominen alkoi tutkimuksella ja kehityksellä sekä optimaalisten teknisten ratkaisujen etsimisellä. Tässä vaiheessa selvitettiin, mitä ongelmia "kolmilentäisellä" lentokoneella on. Sitten alkoi etsiä sopivaa tekniikkaa.
Aerodynamiikasta tuli yksi keskeisistä huolenaiheista. Lentää nopeudella n. M = 3: lla on omat ominaisuutensa, jotka on otettava huomioon ilma -aluksen ulkonäköä muodostettaessa. Tällaisten nopeuksien saavuttaminen oli kuitenkin myös vaikeaa. Tämä vaati erikoismoottoreita, jotka voisivat toimia yhtä tehokkaasti kaikissa nopeusmuodoissa.
Vaadituilla lentonopeuksilla lämpökuormien ongelman olisi pitänyt ilmetä täysin. Sitä vaadittiin suojaamaan purjelentokone ylikuumenemiselta, muodonmuutoksilta ja mahdolliselta tuhoutumiselta. Kaiken tämän vuoksi lentokone oli erotettava suuresta lujuudesta, koska käyttönopeuksilla jopa yksinkertaisimmat liikkeet liittyivät ylikuormituksiin.
Erillinen vaatimus koski lentokoneen näkyvyyttä viholliselle. Tuolloin johtavat maat olivat onnistuneet rakentamaan kehitetyn tutkatieverkon ilmatilan hallintaa varten, mikä teki tutkan allekirjoituksen vähentämisestä kiireellisen. Tämä ongelma oli otettava huomioon lentokoneen runkoa kehitettäessä.
Ratkaisujen löytäminen odotettuihin ongelmiin on osoittautunut vaikeaksi ja hitaasti. Työskentely CIA: n A-12-koneella aloitettiin vuonna 1957 ja jatkui useita vuosia. Tänä aikana suunnittelun yleiset käsitteet ja lähestymistavat ovat muuttuneet useita kertoja. Lentokoneen prototyypin ensimmäinen lento valmistui vasta vuonna 1962. Ilmavoimien SR-71-tiedustelulentokone kehitettiin jo valmiiksi valmistetun ajoneuvon perusteella, mikä mahdollisti työn nopeuttamisen merkittävästi.
Erikoisluistelija
Suurin osa odotetuista ongelmista ratkaistiin suoraan lentokoneen rungon ja lentokonejärjestelmien suunnittelussa. Pitkän etsinnän jälkeen oli mahdollista löytää optimaalinen versio aerodynaamisesta ulkonäöstä. "Häntättömää" järjestelmää pidettiin parhaana, sillä keuhkoihin ja rungon keskiosaan oli kehittynyt sisäänvirtaus ja kiilipari. Sovellettu järjestelmä mahdollisti korkean nostokyvyn saavuttamisen ja virtauksen parantamisen kaikilla nopeuksilla. Lisäksi keulan taivutusmomentti pieneni jyrkästi.
Lentokoneen rungon erityiset ääriviivat mahdollistivat osittain signaalin hajottamisen tutkalta. Joissakin lentokoneen rungon osissa, joissa rakenne sallii sen, oli osia, jotka oli valmistettu radioaaltomateriaaleista. Näkyvyyden vähentäminen ei kuitenkaan ollut hankkeen päätehtävä, ja oli muitakin tekijöitä, jotka osittain neutraloivat kaikki suunnittelun saavutukset tällä alalla.
Lämpösuojaukseen, painoon ja lujuuteen liittyvät ongelmat ratkaistiin titaanin ja sen seosten avulla. Heistä 85% oli purjelentokone. Muut osat valmistettiin kuumuutta kestävistä teräksistä, keramiikasta jne. Ohjaamon katoksen lasitus oli kvartsilasia. Mekaanisen ja lämpölujuuden vuoksi se liitettiin lentokoneen runkoon ultraäänihitsauksella.
Laskelmien mukaan ihon keskilämpötilan olisi lennon aikana pitänyt saavuttaa 260 ° C, maksimi etureunoilla - jopa 400 ° C. Tältä osin lentokoneen runkoon oli järjestetty lukuisia putkistoja polttoaineen kiertämiseksi, ylimääräisen lämmön poistamiseksi ja polttoaineen esilämmittämiseksi.
Titaanirakenne säilytti lujuutensa kuumennettaessa - mutta muutti mittoja. Matkanopeudella A-12 ja SR-71 pitivät useita tuumaa. Tämä ongelma otettiin huomioon suunnittelun aikana, ja se vaurioitti ihoa, sisärakenteita ja jopa polttoainejärjestelmää. Seurauksena oli, että polttoainetta tihkui kirjaimellisesti koneesta maahan, mutta kiihdytyksen jälkeen vuoto pysähtyi. Myös osa verhouksesta tehtiin aaltopahvista.
Tallenna moottori
A-12- ja SR-71-lentokoneissa käytettiin Pratt & Whitneyn JT11D / J58-perheen ainutlaatuisia hybridimoottoreita. Niiden suunnittelussa yhdistettiin turbojet- ja ramjet -moottorit sekä mahdollisuus käyttää yhteistä tai vuorottelevaa toimintaa. Suurin työntövoima, muutoksesta riippuen, 20-25 tuhatta kiloa; jälkipoltin - 32,5 tuhatta puntaa.
J58 -moottorin ydin oli turbojettiyksikkö, joka oli sijoitettu ramjet -yksikön sisään tuulettimen avustamana. Ilmanottoaukko oli varustettu siirrettävällä keskirungolla, ja siellä oli myös joukko luukkuja ja läppiä tulevan virtauksen hallitsemiseksi. Ilmanottoaukkoja hallittiin lentotilojen mukaisesti erillisellä tietokoneella.
Ali- ja yliäänenopeuksilla ilmanottokartiot olivat eteenpäin-asennossa ja optimoivat virtauksen moottorin imuaukossa. Korkeuden ja nopeuden kasvaessa ne siirrettiin taaksepäin. Nopeuksilla yli M = 3 ilmavirta jaettiin ramjet- ja turbojet -moottoreiden kesken, mikä tuotti 80 ja 20 prosenttia. työntövoima, vastaavasti.
J58-moottori käytti JP-7-erityistä petrolipohjaista lentopolttoainetta. Normaalioloissa se erottui lisääntyneestä viskositeetista, mutta kuumennettaessa se ei eronnut vakiokoostumuksista. Polttoainetta käytettiin myös osana ihon, ohjaamon, instrumenttilokeroiden jne. Jäähdytysjärjestelmiä. Sitä käytettiin työnesteenä suuttimen ohjaushydrauliikassa. Lämmitetty neste tuli heti moottoriin ja palasi.
Moottori käynnistettiin ruiskuttamalla ns. Lähtöpolttoaineena on nestemäinen trietyyliboraani (TEB), joka syttyy joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa. Jokaisella J58: lla oli oma TEB -säiliö 16 moottorin / jälkipolttimen käynnistykselle. Moottorit käyttivät erityistä silikonirasvaa, joka on optimoitu korkeisiin lämpötiloihin. Alle nollan lämpötilassa tämä koostumus kovettui, mikä vaikeutti laitteen käyttöä.
Suuri hinta
Skunk Works -osasto ja siihen liittyvät yritykset ovat onnistuneesti ratkaisseet kaikki määrätyt tehtävät ja luoneet ilma -aluksia, joilla on ainutlaatuiset korkeat lento -ominaisuudet. Tämä kesti kuitenkin useita vuosia ja merkittäviä taloudellisia kuluja, ja tuloksena olleet lentokoneet erottuivat korkeista tuotantokustannuksista ja toiminnan monimutkaisuudesta.
Hankkeen kehittäminen ja kaikkien tarvittavien tekniikoiden etsiminen kesti useita vuosia. Tuotannon käynnistämiseen liittyi myös tiettyjä ongelmia. Esimerkiksi Skunk Worksin päällikkö Ben Rich mainitsee muistiossaan titaanin saamisen vaikeuden. Yhdysvalloilla ei ollut tällaisia raaka -aineita, minkä vuoksi sen oli järjestettävä koko operaatio ostaakseen ne Neuvostoliitolta kuoriyhtiöiden kautta.
CIA: n etujen mukaan rakennettiin 15 päämuutosten lentokoneita. Ilmavoimat saivat 32 yksikköä. Ilmavoimien kanssa tehdyssä sopimuksessa määrättiin yhden SR-71: n kustannuksista 34 miljoonan dollarin tasolla (yli 270 miljoonaa nykyhinnoin), ja tuotanto-ohjelma osoittautui aikansa ennätyksellisen kalliiksi.
Operaatio osoittautui myös vaikeaksi ja kalliiksi. Lennon valmistelu kesti useita päiviä. Jokaisen lennon jälkeen kone vaati 650 eri tarkastusta ja menettelyä, jotka kesti useita tunteja. 25, 100 ja 200 lentotunnin jälkeen vaadittiin perusteellinen tarkastus osittaisella purkamisella, jolle annettiin useita työpäiviä. Moottorit lähetettiin laipioon 200 käyttötunnin jälkeen ja 600 tunnin jälkeen - huoltoon.
Vähän ennen SR-71: n käytöstä poistamista ilmoitettiin avoimesti, että tällaisen lentokoneen lentotunti maksaa n. 85 tuhatta dollaria. Yhden koneen käyttö maksaa vuosittain vähintään 300-400 miljoonaa euroa.
Siitä huolimatta CIA ja ilmavoimat saivat erikoistyökalun, jolla oli paras suorituskyky. A-12 ja SR-71 pystyivät toimimaan vähintään 25-26 km: n korkeudessa ja kehittämään nopeuksia jopa M = 3, 3, mikä pelasti heidät monien vuosien ajan mahdollisen vihollisen ilmapuolustukselta. Operaation aikana CIA menetti 6 A-12: sta, ilmavoimat-12 SR-71-yksikköä. Samaan aikaan taistelutappioita ei tullut.
Tekninen läpimurto
A-12-koneen toiminta kesti vain muutaman vuoden-vuoteen 1968 asti ilmavoimat käyttivät SR-71-malliaan vuoteen 1998 asti, ja NASA kirjoitti varusteet pois vuotta myöhemmin. Kahden mallin ja useiden modifikaatioiden ilma -alukset, joiden erikoismuotoilu perustuu kehittyneisiin tekniikoihin, voivat osoittaa erinomaisia taktisia ja teknisiä ominaisuuksia. Kuitenkin samasta syystä ne olivat kohtuuttoman kalliita ja monimutkaisia. Kun heidät hylättiin, ilmestyi kätevämpiä ja tehokkaampia tiedusteluvälineitä.
Suoraa korvausta A-12 / SR-71: lle ei koskaan ilmestynyt-tiedustelulentokoneiden markkinarako oli pitkä ja tiiviisti avaruusalusten käytössä. Tämän seurauksena Yhdysvalloissa ei ole vielä ilmestynyt uusia ilmailutekniikan malleja, joilla on vastaavat ominaisuudet. Skunk Worksin suurnopeuslentokoneiden hankkeet ovat kuitenkin luoneet vakavan tieteellisen, teknisen ja teknisen perustan sotilas- ja siviili-ilmailun edelleen kehittämiselle. Joitakin aiemmin ehdotettuja ratkaisuja käytetään edelleen aktiivisesti.