Aviones de reconocimiento A-12 y SR-71: tecnología récord
Aviones Lockheed A-12 en el estacionamiento de la planta número 42 en Palmdale. Foto Fuerza Aérea de EE. UU.
A mediados de los años sesenta, la CIA y la Fuerza Aérea de EE. UU. Recibieron el último avión de reconocimiento A-12 y SR-71. Estas máquinas, unificadas en la parte principal de las unidades, se distinguieron por un vuelo extremadamente alto y características técnicas que permitieron resolver eficazmente los principales problemas. Sin embargo, lograr una velocidad máxima en el nivel de M = 3,3 y una altitud de vuelo de más de 25 km resultó ser una tarea extremadamente difícil, que requirió tecnologías y soluciones de diseño fundamentalmente nuevas.
Circulo de problemas
El desarrollo de los proyectos A-12 y SR-71 se llevó a cabo en la sucursal de Lockheed con el nombre no oficial de Skunk Works. La creación de nuevos aviones comenzó con el trabajo de investigación y la búsqueda de soluciones técnicas óptimas. En esta etapa, se estableció qué problemas enfrenta el avión de "tres columpios". Entonces comenzó la búsqueda de tecnologías adecuadas.
Modelo A-12 mientras estudiaba firmas de radar, 1959. Foto de la CIA / cia.gov
Uno de los problemas centrales era la aerodinámica. Volando a una velocidad de aprox. M = 3 tiene sus propias características, que deben tenerse en cuenta al formar la apariencia de la aeronave. Sin embargo, alcanzar tales velocidades tampoco fue fácil. Para esto, se requerían motores especiales que pudieran funcionar igualmente eficientemente en todos los modos de alta velocidad.
A las velocidades de vuelo requeridas, el problema de las cargas térmicas tuvo que manifestarse completamente. Era necesario proteger el planeador del sobrecalentamiento, la deformación y la posible destrucción. Con todo esto, el avión tenía que ser muy duradero, ya que a las velocidades de operación, incluso las maniobras más simples se asociaban con sobrecargas.
Un requisito separado afectó la visibilidad de la aeronave al enemigo. En ese momento, los países líderes lograron construir una red desarrollada de radares para controlar el espacio aéreo, por lo que el problema de reducir la visibilidad del radar se ha vuelto urgente. Este problema debe considerarse al desarrollar un planeador.
La góndola del avión SR-71. Fotos de Wikimedia Commons
Encontrar soluciones a los problemas esperados no fue fácil y rápido. El trabajo en el avión A-12 para la CIA se lanzó en 1957 y continuó durante varios años. Durante este tiempo, los conceptos y enfoques generales del diseño han cambiado varias veces. El primer vuelo del prototipo de avión se completó solo en 1962. El explorador SR-71 para la Fuerza Aérea se desarrolló sobre la base de una máquina preparada, lo que permitió acelerar significativamente el trabajo.
Planeador especial
La solución a la parte principal de los problemas esperados estuvo directamente relacionada con el diseño del fuselaje y los sistemas generales de la aeronave. Después de una larga búsqueda, fue posible encontrar la mejor versión de la forma aerodinámica. El esquema "sin cola" con afluencias desarrolladas en la proa y la parte central del fuselaje y un par de quillas se consideraron las mejores. El esquema aplicado permitió obtener una gran fuerza de elevación y mejorar el flujo a todas las velocidades. Además, el momento de flexión en la proa se redujo drásticamente.
Motor Pratt & Whitney J58. Foto Wikimedia Commons
Los contornos especiales del planeador permitieron dispersar parcialmente las señales del radar. En algunas secciones del fuselaje, donde el diseño lo permitía, había partes hechas de materiales absorbentes de radar. Sin embargo, reducir la visibilidad no era el objetivo principal del proyecto, y había otros factores que nivelaron parcialmente todos los logros de diseño en esta área.
Los problemas de protección térmica, masa y resistencia se resolvieron con la ayuda de titanio y sus aleaciones. El planeador era el 85% de ellos. Otras partes estaban hechas de acero resistente al calor, cerámica, etc. Acristalamiento de la linterna de la cabina de cristal de cuarzo. Para resistencia mecánica y térmica, se conectó a un planeador mediante soldadura ultrasónica.
Según los cálculos, durante el vuelo, la temperatura media de la piel debería haber alcanzado 260 ° C, el máximo en los bordes de ataque, hasta 400 ° C. A este respecto, el fuselaje proporcionó numerosas tuberías para hacer circular el combustible, eliminando el exceso de calor y precalentando el combustible.
Boquilla del aparato del motor. Fotos de Wikimedia Commons
El diseño de titanio retuvo la resistencia cuando se calentó, pero cambió las dimensiones. A velocidad de crucero, el A-12 y el SR-71 se alargaron varias pulgadas. Este problema se tuvo en cuenta durante el diseño y proporcionó lagunas especiales en la carcasa, las estructuras internas e incluso en el sistema de combustible. Como resultado, el combustible literalmente salió del avión en el suelo, pero después de la aceleración la fuga se detuvo. Además, parte de la carcasa estaba hecha de láminas corrugadas.
Motor de grabación
Los aviones A-12 y SR-71 utilizaron motores híbridos únicos de la familia JT11D / J58 de Pratt & Whitney. Su diseño combina turborreactores y estatorreactores con posibilidad de funcionamiento conjunto o alterno. Empuje máximo, según modificación, 20-25 mil libras; postcombustión - 32,5 mil libras.
Motor J58 funcionando a diferentes velocidades. Gráficos de Wikimedia Commons
El núcleo del motor J58 era un turborreactor colocado dentro de una unidad de paso único con un ventilador auxiliar. El dispositivo de entrada de aire estaba equipado con un cuerpo central móvil; también había un conjunto de escotillas y fajas para controlar el flujo entrante. Las entradas de aire se controlaron de acuerdo con los modos de vuelo utilizando una computadora separada.
A velocidades supersónicas y supersónicas, los conos de admisión de aire estaban en la posición delantera y optimizaban el flujo en la entrada del motor. Con el aumento de la altura y la velocidad, fueron desplazados hacia atrás. A velocidades superiores a M = 3, el flujo de aire se dividió entre motores ramjet y turborreactores, que crearon 80 y 20 por ciento. tracción en consecuencia.
El motor J58 utilizaba combustible jet especial JP-7 a base de queroseno. En condiciones normales, se caracterizó por una mayor viscosidad, pero cuando se calentó, no difirió de las composiciones estándar. El combustible también se usó como parte de los sistemas de enfriamiento del revestimiento, cabinas, compartimentos de instrumentos, etc. Fue utilizado como fluido de trabajo en la hidráulica de control de boquillas. El líquido calentado entró inmediatamente en el motor y se quemó.
Scout A-12 con marcas de identificación de la Fuerza Aérea en vuelo. Foto Fuerza Aérea de EE. UU.
El motor se puso en marcha por inyección del llamado combustible de partida: trietilborano líquido (TEB), inflamable en contacto con el aire. Cada J58 tenía su propio tanque TEB para 16 motores / postquemadores. Los motores utilizaron grasa especial de silicona optimizada para altas temperaturas. A temperaturas inferiores a cero grados Celsius, esta composición se endureció, lo que complicó el funcionamiento del equipo.
Buen precio
Skunk Works y las empresas aliadas han completado con éxito todas sus tareas y creado aviones con un rendimiento de vuelo excepcionalmente alto. Sin embargo, esto llevó varios años y gastos financieros significativos, y el avión resultante se distinguió por un alto costo de producción y la complejidad de la operación.
Vuelo postquemador. Fotos de la NASA
El desarrollo del proyecto y la búsqueda de todas las tecnologías necesarias tomó varios años. El lanzamiento de la producción también se asoció con ciertos problemas. Por ejemplo, las memorias del jefe de Skunk Works Ben Rich mencionaron dificultades para obtener titanio. Estados Unidos no tenía tales materias primas, por lo que era necesario organizar una operación completa para su compra en la URSS a través de empresas fantasmas.
En interés de la CIA construyó 15 aviones de las principales modificaciones. La Fuerza Aérea recibió 32 unidades. El contrato con la Fuerza Aérea cubrió el costo de un SR-71 al nivel de 34 millones de dólares (más de 270 millones a precios actuales), y el programa de producción fue récord para su época.
La operación también fue difícil y costosa. La preparación para el vuelo tomó varios días. Después de cada vuelo, el avión requirió 650 controles y procedimientos diferentes que tomaron varias horas. Después de 25, 100 y 200 horas de vuelo, se requirió una inspección exhaustiva con desmontaje parcial, que tomó varios días hábiles. Los motores fueron enviados al mamparo después de 200 horas de operación, y después de 600 horas para reparaciones mayores.
SR-71 está aterrizando. Fotos de la NASA
Poco antes de la cancelación del SR-71, se informó abiertamente que la hora de vuelo de dicho avión cuesta aprox. 85 mil dólares La operación de una máquina cuesta anualmente al menos 300-400 millones.
Sin embargo, la CIA y la Fuerza Aérea recibieron una herramienta especial con el mayor rendimiento. A-12 y SR-71 podrían operar a altitudes de al menos 25-26 km y alcanzar velocidades de hasta M = 3,3, lo que durante muchos años los salvó de la defensa aérea de un enemigo potencial. Durante la operación, la CIA perdió 6 de sus A-12, la Fuerza Aérea, 12 unidades de SR-71. No hubo pérdidas de combate.
Avance tecnológico
La operación del avión A-12 duró solo unos pocos años: hasta 1968, la Fuerza Aérea usó su SR-71 hasta 1998, y la NASA canceló el equipo un año después. Las aeronaves de dos modelos y varias modificaciones, que tienen un diseño especial basado en tecnologías avanzadas, podrían mostrar características tácticas y técnicas sobresalientes. Sin embargo, por la misma razón, eran excesivamente caros y complejos. Para cuando fueron abandonados, aparecieron herramientas de inteligencia más convenientes y efectivas.
No apareció un reemplazo directo para el A-12 / SR-71: las naves espaciales han ocupado por mucho tiempo el nicho de los aviones de reconocimiento. Como resultado, nuevos diseños. aviación Las técnicas con características comparables aún no han aparecido en los Estados Unidos. Sin embargo, los proyectos de aviones de alta velocidad de Skunk Works crearon una base científica, técnica y tecnológica seria para el desarrollo posterior de la aviación militar y civil. Esas u otras soluciones propuestas en el pasado todavía se usan activamente.
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