Vào giữa những năm 60, CIA và Không quân Hoa Kỳ đã nhận được máy bay trinh sát A-12 và SR-71 mới nhất. Các máy này, thống nhất về bộ phận chính của các đơn vị, được phân biệt bởi tính năng bay và kỹ thuật cực cao, giúp giải quyết hiệu quả các nhiệm vụ chính. Tuy nhiên, đạt được tốc độ tối đa ở mức M = 3, 3 và độ cao bay hơn 25 km là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn, đòi hỏi về cơ bản các giải pháp thiết kế và công nghệ mới.
Vòng tròn các vấn đề
Việc phát triển các dự án A-12 và SR-71 được thực hiện trong bộ phận Lockheed với tên gọi không chính thức là Skunk Works. Việc tạo ra máy bay mới bắt đầu từ việc nghiên cứu phát triển và tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật tối ưu. Ở giai đoạn này, nó đã được xác định những vấn đề mà máy bay "ba con bay" đang gặp phải. Sau đó, việc tìm kiếm các công nghệ phù hợp bắt đầu.
Khí động lực học trở thành một trong những mối quan tâm trung tâm. Đang bay với tốc độ xấp xỉ. M = 3 có các đặc điểm riêng phải được tính đến khi hình thành ngoại hình của máy bay. Tuy nhiên, đạt được tốc độ như vậy cũng rất khó khăn. Điều này đòi hỏi động cơ đặc biệt có thể hoạt động hiệu quả như nhau ở tất cả các chế độ tốc độ.
Ở tốc độ bay cần thiết, vấn đề tải nhiệt lẽ ra đã bộc lộ đầy đủ. Nó được yêu cầu để bảo vệ tàu lượn khỏi quá nhiệt, biến dạng và có thể bị phá hủy. Với tất cả những điều này, máy bay phải được phân biệt bằng độ bền cao, vì ở tốc độ vận hành, ngay cả những thao tác đơn giản nhất cũng liên quan đến tình trạng quá tải.
Một yêu cầu riêng liên quan đến tầm nhìn của máy bay đối với kẻ thù. Vào thời điểm đó, các quốc gia hàng đầu đã cố gắng xây dựng một mạng lưới radar phát triển để kiểm soát không phận, điều này làm cho vấn đề giảm thiểu tín hiệu radar trở nên cấp thiết. Vấn đề này đã phải được tính đến khi phát triển khung máy bay.
Tìm kiếm giải pháp cho các vấn đề mong đợi đã được chứng minh là khó khăn và chậm chạp. Công việc chế tạo máy bay A-12 cho CIA bắt đầu từ năm 1957 và tiếp tục trong vài năm. Trong thời gian này, các khái niệm chung và cách tiếp cận thiết kế đã thay đổi nhiều lần. Chuyến bay đầu tiên của chiếc máy bay nguyên mẫu chỉ được hoàn thành vào năm 1962. Máy bay trinh sát SR-71 dành cho Không quân được phát triển trên cơ sở một phương tiện đã được hoàn thiện nên có thể đẩy nhanh tiến độ công việc một cách đáng kể.
Tàu lượn đặc biệt
Giải pháp cho phần chính của các vấn đề dự kiến liên quan trực tiếp đến thiết kế khung máy bay và các hệ thống máy bay nói chung. Sau một thời gian dài tìm kiếm, người ta đã có thể tìm ra phiên bản tối ưu về ngoại hình khí động học. Sơ đồ “không có đuôi” được coi là phương án tốt nhất với các luồng khí phát triển ở phần mũi và phần trung tâm của thân máy bay và một cặp keels. Đề án được áp dụng giúp có được lực nâng cao và cải thiện dòng chảy ở mọi tốc độ. Ngoài ra, mômen uốn trong cung giảm mạnh.
Các đường viền đặc biệt của khung máy bay giúp nó có thể phân tán một phần tín hiệu từ radar. Trong một số bộ phận của khung máy bay, nơi thiết kế cho phép, có những bộ phận được làm bằng vật liệu hấp thụ sóng vô tuyến. Tuy nhiên, việc giảm tầm nhìn không phải là nhiệm vụ chính của dự án, và có những yếu tố khác đã làm vô hiệu hóa một phần tất cả các thành tựu thiết kế trong lĩnh vực này.
Các vấn đề về bảo vệ nhiệt, trọng lượng và sức mạnh đã được giải quyết với sự trợ giúp của titan và các hợp kim của nó. Tàu lượn bao gồm 85% trong số họ. Các bộ phận khác được làm từ thép chịu nhiệt, gốm sứ, v.v. Kính của vòm buồng lái được làm bằng thủy tinh thạch anh. Đối với độ bền cơ học và nhiệt, nó được kết nối với khung máy bay bằng cách sử dụng hàn siêu âm.
Theo tính toán, trong chuyến bay, nhiệt độ trung bình của làn da lẽ ra phải đạt 260 ° C, mức tối đa ở các cạnh hàng đầu - lên tới 400 ° C. Về vấn đề này, nhiều đường ống đã được cung cấp trong khung máy bay để luân chuyển nhiên liệu, loại bỏ nhiệt dư thừa và làm nóng trước nhiên liệu.
Cấu trúc titan vẫn giữ được sức mạnh của nó khi được nung nóng - nhưng đã thay đổi kích thước. Ở tốc độ bay, A-12 và SR-71 dài thêm vài inch. Vấn đề này đã được tính đến trong quá trình thiết kế và cung cấp các khoảng trống đặc biệt trên da, cấu trúc bên trong và thậm chí trong hệ thống nhiên liệu. Kết quả là nhiên liệu chảy ra khỏi máy bay trên mặt đất theo đúng nghĩa đen, nhưng sau khi tăng tốc, sự rò rỉ đã dừng lại. Ngoài ra, một phần của tấm ốp được làm bằng các tấm tôn.
Ghi lại động cơ
Máy bay A-12 và SR-71 sử dụng động cơ hybrid độc nhất của gia đình JT11D / J58 của Pratt & Whitney. Thiết kế của họ kết hợp động cơ phản lực và động cơ phản lực với khả năng hoạt động chung hoặc luân phiên. Lực đẩy tối đa, tùy thuộc vào sửa đổi, 20-25 nghìn pound; lò đốt sau - 32,5 nghìn bảng Anh.
Cốt lõi của động cơ J58 là một bộ phận tuốc bin phản lực được đặt bên trong bộ phận phản lực có quạt hỗ trợ. Hốc hút gió được trang bị một thân trung tâm có thể di chuyển được, ngoài ra còn có một bộ cửa sập và cánh đảo gió để kiểm soát luồng gió vào. Các cửa hút không khí được điều khiển phù hợp với các chế độ bay bằng máy tính riêng biệt.
Ở tốc độ siêu âm và siêu âm, các nón hút gió ở vị trí thuận và tối ưu hóa dòng chảy ở đầu vào động cơ. Với sự gia tăng về chiều cao và tốc độ, chúng đã được dịch chuyển về phía sau. Ở tốc độ trên M = 3, luồng không khí được phân chia giữa động cơ phản lực và động cơ phản lực, tạo ra 80 và 20 phần trăm. lực đẩy, tương ứng.
Động cơ J58 sử dụng nhiên liệu phản lực đặc biệt JP-7 dựa trên dầu hỏa. Ở điều kiện bình thường, nó được phân biệt bởi độ nhớt tăng lên, nhưng khi đun nóng, nó không khác với các chế phẩm tiêu chuẩn. Nhiên liệu cũng được sử dụng như một phần của hệ thống làm mát cho da, buồng lái, khoang thiết bị, v.v. Nó được sử dụng như một chất lỏng làm việc trong hệ thống thủy lực điều khiển vòi phun. Chất lỏng được làm nóng ngay lập tức đi vào động cơ và cháy hết.
Động cơ được khởi động bằng cách phun cái gọi là. Nhiên liệu ban đầu là triethylborane lỏng (TEB), bốc cháy khi tiếp xúc với không khí. Mỗi chiếc J58 có thùng TEB riêng cho 16 lần khởi động động cơ / đốt sau. Các động cơ được sử dụng một loại mỡ silicon đặc biệt được tối ưu hóa cho nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ dưới 0 C, thành phần này cứng lại, gây khó khăn cho việc vận hành thiết bị.
Giá lớn
Bộ phận Skunk Works và các xí nghiệp liên quan đã hoàn thành xuất sắc mọi nhiệm vụ được giao và tạo ra những chiếc máy bay có tính năng bay cao độc đáo. Tuy nhiên, quá trình này mất vài năm và chi phí tài chính đáng kể, và kết quả là chiếc máy bay này bị phân biệt bởi chi phí sản xuất cao và sự phức tạp trong vận hành.
Việc phát triển dự án và tìm kiếm tất cả các công nghệ cần thiết đã mất vài năm. Việc khởi động sản xuất cũng liên quan đến một số vấn đề nhất định. Ví dụ, trong một cuốn hồi ký của giám đốc Skunk Works, Ben Rich có đề cập đến khó khăn trong việc kiếm titan. Hoa Kỳ không có nguồn nguyên liệu thô như vậy, đó là lý do tại sao họ phải thu xếp toàn bộ hoạt động để mua nó từ Liên Xô thông qua các công ty sản xuất vỏ đạn.
Vì lợi ích của CIA, 15 máy bay thuộc các sửa đổi chính đã được chế tạo. Lực lượng Không quân nhận được 32 chiếc. Hợp đồng với Không quân quy định chi phí của một chiếc SR-71 ở mức 34 triệu đô la (hơn 270 triệu theo giá hiện tại), và chương trình sản xuất hóa ra đắt kỷ lục vào thời điểm đó.
Các hoạt động cũng trở nên khó khăn và tốn kém. Việc chuẩn bị cho chuyến bay mất nhiều ngày. Sau mỗi chuyến bay, máy bay yêu cầu 650 lần kiểm tra khác nhau và các thủ tục kéo dài vài giờ. Sau 25, 100 và 200 giờ bay, cần phải kiểm tra kỹ lưỡng với việc tháo rời từng phần, trong đó một vài ngày làm việc đã được phân bổ. Các động cơ được đưa đến vách ngăn sau 200 giờ hoạt động và sau 600 giờ - để đại tu.
Không lâu trước khi SR-71 ngừng hoạt động, đã có thông tin công khai rằng giờ bay của loại máy bay này có giá khoảng. 85 nghìn đô la. Việc vận hành một máy hàng năm tiêu tốn ít nhất 300-400 triệu.
Tuy nhiên, CIA và Không quân đã nhận được một công cụ đặc biệt với hiệu suất cao nhất. A-12 và SR-71 có thể hoạt động ở độ cao ít nhất 25-26 km và phát triển tốc độ lên tới M = 3, 3, điều này trong nhiều năm đã giúp chúng thoát khỏi sự phòng không của kẻ thù tiềm tàng. Trong quá trình hoạt động, CIA đã mất 6 chiếc A-12 của lực lượng Không quân - 12 chiếc SR-71. Đồng thời không để xảy ra tổn thất trong chiến đấu.
Đột phá công nghệ
Hoạt động của máy bay A-12 chỉ kéo dài vài năm - cho đến năm 1968, Không quân đã sử dụng SR-71 của nó cho đến năm 1998, và NASA đã loại bỏ thiết bị này một năm sau đó. Máy bay gồm hai mẫu và một số sửa đổi, có thiết kế đặc biệt dựa trên công nghệ tiên tiến, có thể thể hiện các đặc tính kỹ chiến thuật nổi bật. Tuy nhiên, vì lý do tương tự, chúng rất đắt và phức tạp. Vào thời điểm chúng bị bỏ rơi, các phương tiện trinh sát thuận tiện và hiệu quả hơn đã xuất hiện.
Sự thay thế trực tiếp cho A-12 / SR-71 chưa bao giờ xuất hiện - phân khúc máy bay trinh sát đã được tàu vũ trụ chiếm giữ từ lâu và vững chắc. Do đó, các mô hình công nghệ hàng không mới với các đặc tính tương đương vẫn chưa xuất hiện ở Hoa Kỳ. Tuy nhiên, các dự án máy bay tốc độ cao từ Skunk Works đã tạo ra cơ sở khoa học, kỹ thuật và công nghệ nghiêm túc cho sự phát triển hơn nữa của hàng không quân sự và dân dụng. Một số giải pháp được đề xuất trong quá khứ vẫn đang được sử dụng tích cực.
