Halverwege de jaren zestig ontvingen de CIA en de Amerikaanse luchtmacht de nieuwste verkenningsvliegtuigen A-12 en SR-71. Deze machines, verenigd in termen van het grootste deel van de eenheden, onderscheidden zich door extreem hoge vlucht- en technische kenmerken, die het mogelijk maakten om de hoofdtaken effectief op te lossen. Het bereiken van de maximale snelheid op het niveau van M = 3, 3 en een vlieghoogte van meer dan 25 km bleek echter een uiterst moeilijke taak, die fundamenteel nieuwe ontwerpoplossingen en -technologieën vereiste.
Cirkel van problemen
De ontwikkeling van de A-12- en SR-71-projecten werd uitgevoerd in de Lockheed-divisie met de onofficiële naam Skunk Works. De creatie van nieuwe vliegtuigen begon met onderzoek en ontwikkeling en het zoeken naar optimale technische oplossingen. In dit stadium is vastgesteld met welke problemen het "drievliegende" vliegtuig wordt geconfronteerd. Toen begon de zoektocht naar geschikte technologieën.
Aerodynamica werd een van de centrale aandachtspunten. Vliegen met een snelheid van ca. M = 3 heeft zijn eigen kenmerken waarmee rekening moet worden gehouden bij het vormen van het uiterlijk van het vliegtuig. Het bereiken van dergelijke snelheden was echter ook moeilijk. Dit vereiste speciale motoren die bij alle snelheidsmodi even effectief konden werken.
Bij de vereiste vliegsnelheden had het probleem van thermische belastingen zich volledig moeten manifesteren. Het was nodig om het zweefvliegtuig te beschermen tegen oververhitting, vervorming en mogelijke vernietiging. Met dit alles moest het vliegtuig worden onderscheiden door hoge sterkte, omdat bij operationele snelheden zelfs de eenvoudigste manoeuvres gepaard gingen met overbelasting.
Een aparte eis betrof de zichtbaarheid van het vliegtuig voor de vijand. Tegen die tijd waren de leidende landen erin geslaagd een ontwikkeld radarnetwerk voor luchtruimcontrole op te bouwen, waardoor de kwestie van het verminderen van radarsignatuur urgent werd. Met dit probleem moest rekening worden gehouden bij de ontwikkeling van het casco.
Het vinden van oplossingen voor verwachte problemen is moeilijk en traag gebleken. Het werk aan het A-12-vliegtuig voor de CIA begon in 1957 en duurde enkele jaren. Gedurende deze tijd zijn de algemene concepten en benaderingen van het ontwerp verschillende keren gewijzigd. De eerste vlucht van het prototype vliegtuig werd pas in 1962 voltooid. Het verkenningsvliegtuig SR-71 voor de luchtmacht is ontwikkeld op basis van een reeds voltooid voertuig, waardoor het werk aanzienlijk kon worden versneld.
Speciaal zweefvliegtuig
De oplossing voor het grootste deel van de verwachte problemen hield rechtstreeks verband met het ontwerp van het casco en de algemene vliegtuigsystemen. Na lang zoeken was het mogelijk om de optimale versie van het aerodynamische uiterlijk te vinden. Het "staartloze" schema werd als het beste beschouwd met ontwikkelde instromen in de boeg en het centrale deel van de romp en een paar kielen. Het toegepaste schema maakte het mogelijk om een hoge lift te verkrijgen en de doorstroming bij alle snelheden te verbeteren. Bovendien nam het buigmoment in de boeg sterk af.
De speciale contouren van het casco maakten het mogelijk om signalen van de radar gedeeltelijk te verstrooien. In sommige delen van het casco, waar het ontwerp het toestond, waren er onderdelen gemaakt van radio-absorberende materialen. Het verminderen van de zichtbaarheid was echter niet de hoofdtaak van het project en er waren andere factoren die alle ontwerpprestaties op dit gebied gedeeltelijk neutraliseerden.
De problemen van thermische bescherming, gewicht en sterkte werden opgelost met behulp van titanium en zijn legeringen. Het zweefvliegtuig bestond voor 85% uit hen. Andere onderdelen waren gemaakt van hittebestendig staal, keramiek, enz. De beglazing van de cockpitluifel was gemaakt van kwartsglas. Voor mechanische en thermische sterkte werd het met ultrasoon lassen verbonden met het casco.
Volgens berekeningen zou de gemiddelde temperatuur van de huid tijdens de vlucht 260 ° C moeten hebben bereikt, het maximum aan de voorranden - tot 400 ° C. In dit verband werden in het casco talrijke pijpleidingen aangebracht voor het circuleren van brandstof, het afvoeren van overtollige warmte en het voorverwarmen van de brandstof.
De titanium structuur behield zijn sterkte bij verhitting - maar veranderde van afmetingen. Op kruissnelheid werden de A-12 en SR-71 enkele centimeters langer. Met dit probleem is rekening gehouden tijdens het ontwerp en voorzien van speciale openingen in de huid, interne structuren en zelfs in het brandstofsysteem. Als gevolg hiervan sijpelde brandstof letterlijk uit het vliegtuig op de grond, maar na acceleratie stopte het lek. Ook was een deel van de bekleding gemaakt van golfplaten.
Recordmotor
De A-12 en SR-71 toestellen maakten gebruik van de unieke hybride motoren van de JT11D/J58 familie van Pratt & Whitney. Hun ontwerp combineerde turbojet- en straalmotormotoren met de mogelijkheid van gezamenlijke of afwisselende werking. Maximale stuwkracht, afhankelijk van modificatie, 20-25 duizend pond; naverbrander - 32,5 duizend pond.
De kern van de J58-motor was een turbojet-eenheid gehuisvest in een straalmotoreenheid met een ventilator bijgestaan. De luchtinlaat was uitgerust met een beweegbaar centraal lichaam en er was ook een set luiken en kleppen om de inkomende stroom te regelen. De luchtinlaten werden volgens de vliegmodi aangestuurd met een aparte computer.
Bij sub- en supersonische snelheden stonden de luchtinlaatkegels naar voren en optimaliseerden de stroming bij de motorinlaat. Met een toename in hoogte en snelheid werden ze naar achteren verplaatst. Bij snelheden boven M = 3 werd de luchtstroom verdeeld over de straalmotor- en turbojetmotoren, die 80 en 20 procent creëerden. stuwkracht, respectievelijk.
De J58-motor gebruikte JP-7 speciale vliegtuigbrandstof op basis van kerosine. Onder normale omstandigheden onderscheidde het zich door een verhoogde viscositeit, maar bij verhitting verschilde het niet van standaardsamenstellingen. De brandstof werd ook gebruikt als onderdeel van de koelsystemen voor de huid, cockpit, instrumentencompartimenten, enz. Het werd gebruikt als werkvloeistof in de hydrauliek van de spuitmondbesturing. De verwarmde vloeistof kwam onmiddellijk in de motor en brandde uit.
De motor werd gestart door middel van de injectie van de zgn. De startbrandstof is vloeibaar triethylboraan (TEB), dat ontbrandt bij contact met lucht. Elke J58 had zijn eigen TEB-tank voor 16 motor-/naverbranderstarts. De motoren gebruikten een speciaal siliconenvet dat is geoptimaliseerd voor hoge temperaturen. Bij temperaturen onder nul Celsius verhardde deze samenstelling, waardoor het moeilijk was om de apparatuur te bedienen.
Grote prijs
De afdeling Skunk Works en aanverwante ondernemingen hebben met succes alle toegewezen taken opgelost en vliegtuigen gemaakt met unieke hoge vliegeigenschappen. Dit duurde echter enkele jaren en aanzienlijke financiële kosten, en de resulterende vliegtuigen onderscheidden zich door hoge productiekosten en complexiteit van de operatie.
De ontwikkeling van het project en het zoeken naar alle benodigde technologieën heeft meerdere jaren geduurd. De lancering van de productie ging ook gepaard met bepaalde problemen. In een memoires van Skunk Works vermeldt chef Ben Rich bijvoorbeeld hoe moeilijk het is om titanium te verkrijgen. De Verenigde Staten beschikten niet over dergelijke grondstoffen en daarom moesten ze een hele operatie regelen om het via lege vennootschappen van de USSR te kopen.
In het belang van de CIA werden 15 vliegtuigen van de belangrijkste aanpassingen gebouwd. De luchtmacht ontving 32 eenheden. Het contract met de luchtmacht voorzag in de kosten van één SR-71 op het niveau van 34 miljoen dollar (meer dan 270 miljoen tegen lopende prijzen), en het productieprogramma bleek een recordduur te zijn voor zijn tijd.
De operatie bleek ook moeilijk en duur. De voorbereiding voor de vlucht duurde enkele dagen. Na elke vlucht vereiste het vliegtuig 650 verschillende controles en procedures die enkele uren in beslag namen. Na 25, 100 en 200 vlieguren was een grondige inspectie met gedeeltelijke demontage nodig, waarvoor meerdere werkdagen werden uitgetrokken. De motoren werden na 200 bedrijfsuren en na 600 uur - voor revisie naar het schot gestuurd.
Kort voor de ontmanteling van de SR-71 werd openlijk gemeld dat het vlieguur van een dergelijk vliegtuig ca. 85 duizend dollar De werking van één machine kost jaarlijks minstens 300-400 miljoen.
Desalniettemin ontvingen de CIA en de luchtmacht een speciaal hulpmiddel met de hoogste prestaties. A-12 en SR-71 konden opereren op een hoogte van ten minste 25-26 km en snelheden ontwikkelen tot M = 3, 3, wat hen jarenlang behoedde voor de luchtverdediging van een potentiële vijand. Tijdens de operatie verloor de CIA 6 van zijn A-12's, de luchtmacht - 12 SR-71-eenheden. Tegelijkertijd waren er geen gevechtsverliezen.
Technologische doorbraak
De werking van het A-12-vliegtuig duurde slechts een paar jaar - tot 1968 gebruikte de luchtmacht zijn SR-71 tot 1998 en NASA schreef de apparatuur een jaar later af. Vliegtuigen van twee modellen en verschillende aanpassingen, met een speciaal ontwerp op basis van geavanceerde technologieën, kunnen uitstekende tactische en technische kenmerken vertonen. Om dezelfde reden waren ze echter onbetaalbaar en complex. Tegen de tijd dat ze werden achtergelaten, verschenen er handiger en effectievere verkenningsmiddelen.
Een directe vervanging voor de A-12 / SR-71 verscheen nooit - de niche van verkenningsvliegtuigen was lang en stevig bezet door ruimtevaartuigen. Als gevolg hiervan zijn er nog geen nieuwe modellen van luchtvaarttechnologie met vergelijkbare kenmerken in de Verenigde Staten verschenen. De projecten van hogesnelheidsvliegtuigen van Skunk Works hebben echter een serieuze wetenschappelijke, technische en technologische basis gecreëerd voor de verdere ontwikkeling van de militaire en burgerluchtvaart. Sommige oplossingen die in het verleden zijn voorgesteld, worden nog steeds actief gebruikt.
