В средата на шестдесетте години ЦРУ и ВВС на САЩ получиха най-новите разузнавателни самолети А-12 и SR-71. Тези машини, унифицирани по отношение на основната част от агрегатите, се отличаваха с изключително високи летателни и технически характеристики, което направи възможно ефективното решаване на основните задачи. Достигането на максимална скорост на ниво M = 3, 3 и височина на полета над 25 км се оказа изключително трудна задача, която изискваше фундаментално нови дизайнерски решения и технологии.
Кръг от проблеми
Разработването на проектите A-12 и SR-71 се извършва в подразделението Lockheed с неофициалното име Skunk Works. Създаването на нови самолети започна с научноизследователска и развойна дейност и търсене на оптимални технически решения. На този етап беше установено с какви проблеми се сблъсква самолетът "три мухи". Тогава започна търсенето на подходящи технологии.
Аеродинамиката се превърна в една от централните грижи. Полет със скорост от прибл. M = 3 има свои собствени характеристики, които трябва да се вземат предвид при формирането на външния вид на самолета. Постигането на такава скорост обаче също беше трудно. Това изискваше специални двигатели, които да работят еднакво ефективно при всички режими на скорост.
При необходимите скорости на полета проблемът с топлинните натоварвания трябваше да се прояви напълно. Изискваше се да се предпази планера от прегряване, деформация и евентуално разрушаване. При всичко това самолетът трябваше да се отличава с висока якост, тъй като при работни скорости дори най -простите маневри бяха свързани с претоварване.
Отделно изискване се отнасяше до видимостта на самолета пред врага. По това време водещите държави успяха да изградят развита радарна мрежа за контрол на въздушното пространство, което направи въпроса за намаляването на радиолокационния подпис спешен. Този проблем трябваше да се вземе предвид при разработването на корпуса.
Намирането на решения на очакваните проблеми се оказа трудно и бавно. Работата по самолета А-12 за ЦРУ започва през 1957 г. и продължава няколко години. През това време общите концепции и подходи към дизайна се променят няколко пъти. Първият полет на прототипа на самолета е завършен едва през 1962 г. Разузнавателният самолет SR-71 за ВВС е разработен на базата на вече завършен автомобил, което дава възможност значително да се ускори работата.
Специален планер
Решението на основната част от очакваните проблеми беше пряко свързано с проектирането на корпуса на въздуха и общите системи на самолетите. След дълго търсене беше възможно да се намери оптималната версия на аеродинамичния вид. Схемата „без опашка“се счита за най -добрата с развити притоци в носа и централната част на фюзелажа и чифт килове. Приложената схема направи възможно постигането на високо повдигане и подобряване на потока при всички скорости. В допълнение, огъващият момент в носа рязко намалява.
Специалните контури на корпуса направиха възможно частичното разсейване на сигнали от радара. В някои части на корпуса, където дизайнът го позволяваше, имаше части, изработени от радиопоглъщащи материали. Намаляването на видимостта обаче не беше основната задача на проекта и имаше и други фактори, които частично неутрализираха всички дизайнерски постижения в тази област.
Въпросите за термичната защита, теглото и здравината бяха решени с помощта на титан и неговите сплави. Планерът се състои от 85% от тях. Други части са направени от топлоустойчиви стомани, керамика и др. Остъкляването на сенника на кокпита е направено от кварцово стъкло. За механична и термична якост той беше свързан към корпуса с помощта на ултразвуково заваряване.
Според изчисленията, по време на полета средната температура на кожата трябва да е достигнала 260 ° C, максималната в предните ръбове - до 400 ° C. В тази връзка в корпуса на корпуса бяха предвидени множество тръбопроводи за циркулация на гориво, отстраняване на излишната топлина и предварително загряване на горивото.
Титановата структура запазва силата си при нагряване - но променя размерите. При крейсерска скорост A-12 и SR-71 се удължиха с няколко инча. Този проблем беше взет под внимание по време на проектирането и предвиди специални пропуски в кожата, вътрешните структури и дори в горивната система. В резултат на това гориво буквално изтичаше от самолета на земята, но след ускоряване изтичането спря. Също така част от облицовката е направена от велпапе.
Запис на двигателя
Самолетите A-12 и SR-71 използваха уникалните хибридни двигатели от семейството JT11D / J58 от Pratt & Whitney. Техният дизайн комбинира турбореактивни и прямоточни двигатели с възможност за съвместна или променлива работа. Максимална тяга, в зависимост от модификацията, 20-25 хиляди паунда; форсаж - 32,5 хиляди паунда.
Ядрото на двигателя J58 беше турбореактивен агрегат, разположен вътре в реактивен агрегат с вентилатор. Въздухозаборникът беше оборудван с подвижен централен корпус, а имаше и набор от люкове и клапани за контрол на входящия поток. Въздухозаборниците бяха контролирани в съответствие с режимите на полет с помощта на отделен компютър.
При под- и свръхзвукови скорости конусите за всмукване на въздух бяха в предно положение и оптимизираха потока на входа на двигателя. С увеличаване на височината и скоростта те бяха изместени назад. При скорости над М = 3 въздушният поток беше разделен между двигателите с реактивен и турбореактивен двигател, което създаде 80 и 20 процента. тяга, съответно.
Двигателят J58 използваше специално реактивно гориво JP-7 на базата на керосин. При нормални условия той се отличава с повишен вискозитет, но при нагряване не се различава от стандартните състави. Горивото е използвано и като част от охладителните системи за кожата, кабината, отделенията за инструменти и др. Използва се като работна течност в хидравликата за управление на дюзите. Нагрятата течност веднага влезе в двигателя и изгоря.
Двигателят се стартира посредством инжектирането на т.нар. Изходното гориво е течен триетилборан (TEB), който се запалва при контакт с въздуха. Всеки J58 имаше свой собствен TEB резервоар за 16 двигателя / стартера за горене. Двигателите използваха специална силиконова грес, оптимизирана за високи температури. При температури под нулата по Целзий този състав се втвърдява, което затруднява експлоатацията на оборудването.
Голяма цена
Отделът Skunk Works и свързаните с него предприятия успешно са решили всички възложени задачи и са създали самолети с уникални високи летателни характеристики. Това обаче отне няколко години и значителни финансови разходи, а получените самолети се отличаваха с високи производствени разходи и сложност на експлоатацията.
Разработването на проекта и търсенето на всички необходими технологии отне няколко години. Стартирането на производството също беше свързано с определени проблеми. Например в мемоари на шефа на Skunk Works Бен Рич споменава трудността при получаването на титан. Съединените щати нямаха такива суровини, поради което трябваше да организират цяла операция за закупуването им от СССР чрез фирми -черупки.
В интерес на ЦРУ са построени 15 самолета от основните модификации. ВВС получиха 32 единици. Договорът с ВВС предвиждаше цената на един SR-71 на ниво от 34 милиона долара (повече от 270 милиона по текущи цени), а производствената програма се оказва рекордно скъпа за времето си.
Операцията също се оказа трудна и скъпа. Подготовката за полета отне няколко дни. След всеки полет самолетът изискваше 650 различни проверки и процедури, които отнеха няколко часа. След 25, 100 и 200 часа полет се наложи задълбочена проверка с частично разглобяване, за която бяха отделени няколко работни дни. Двигателите бяха изпратени до преградата след 200 часа работа, а след 600 часа - за основен ремонт.
Малко преди извеждането от експлоатация на SR-71, беше открито съобщено, че часът на полет на такъв самолет струва прибл. 85 хиляди долара. Експлоатацията на една машина годишно струва най-малко 300-400 милиона.
Въпреки това ЦРУ и ВВС получиха специален инструмент с най -висока производителност. А-12 и SR-71 могат да работят на височина най-малко 25-26 км и да развиват скорости до M = 3, 3, което в продължение на много години ги спасява от противовъздушната отбрана на потенциален враг. По време на операцията ЦРУ загуби 6 от своите А-12, ВВС-12 единици SR-71. В същото време няма бойни загуби.
Технологичен пробив
Експлоатацията на самолета А-12 продължава само няколко години-до 1968 г. ВВС използват своя SR-71 до 1998 г., а НАСА отписва оборудването година по-късно. Самолети от два модела и няколко модификации, със специален дизайн, базиран на съвременни технологии, биха могли да покажат изключителни тактически и технически характеристики. По същата причина обаче те бяха изключително скъпи и сложни. Докато бяха изоставени, се появиха по -удобни и ефективни средства за разузнаване.
Директен заместител на A-12 / SR-71 така и не се появи-нишата на разузнавателните самолети беше дълга и здраво заета от космически кораби. В резултат на това в САЩ все още не са се появили нови модели авиационни технологии със сравними характеристики. Проектите на високоскоростни самолети от Skunk Works обаче създадоха сериозна научна, техническа и технологична основа за по-нататъшното развитие на военната и гражданската авиация. Някои решения, предложени в миналото, все още се използват активно.
