V polovici šesťdesiatych rokov dostala CIA a americké vojenské letectvo najnovšie prieskumné lietadlo A-12 a SR-71. Tieto stroje, zjednotené z hľadiska hlavnej časti jednotiek, sa vyznačovali mimoriadne vysokými letovými a technickými vlastnosťami, ktoré umožňovali efektívne riešiť hlavné úlohy. Dosiahnuť maximálnu rýchlosť na úrovni M = 3, 3 a letovú výšku viac ako 25 km sa však ukázalo ako mimoriadne náročná úloha, ktorá si vyžiadala zásadne nové konštrukčné riešenia a technológie.
Kruh problémov
Vývoj projektov A-12 a SR-71 sa uskutočnil v divízii Lockheed s neoficiálnym názvom Skunk Works. Výroba nových lietadiel začala výskumom a vývojom a hľadaním optimálnych technických riešení. V tejto fáze sa zistilo, s akými problémami sa lietadlo „troch lietadiel“stretáva. Potom sa začalo hľadať vhodné technológie.
Aerodynamika sa stala jedným z ústredných problémov. Lietanie rýchlosťou cca. M = 3 má svoje vlastné charakteristiky, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri formovaní vzhľadu lietadla. Dosiahnuť také rýchlosti bolo však tiež náročné. Vyžadovalo si to špeciálne motory, ktoré by mohli fungovať rovnako efektívne vo všetkých režimoch rýchlosti.
Pri požadovaných letových rýchlostiach sa mal naplno prejaviť problém tepelných záťaží. Bolo požadované chrániť vetroň pred prehriatím, deformáciou a prípadným zničením. Pri tom všetkom sa lietadlo muselo vyznačovať vysokou pevnosťou, pretože pri prevádzkových rýchlostiach boli aj tie najjednoduchšie manévre spojené s preťažením.
Samostatná požiadavka sa týkala viditeľnosti lietadla pre nepriateľa. V tom čase sa popredným krajinám podarilo vybudovať rozvinutú radarovú sieť na riadenie vzdušného priestoru, vďaka čomu bola otázka zníženia radarového podpisu naliehavá. Tento problém bolo potrebné vziať do úvahy pri vývoji draku lietadla.
Hľadanie riešení očakávaných problémov sa ukázalo byť ťažké a pomalé. Práce na lietadle A-12 pre CIA začali v roku 1957 a pokračovali niekoľko rokov. Počas tejto doby sa všeobecné koncepcie a prístupy k dizajnu niekoľkokrát zmenili. Prvý let prototypu lietadla bol dokončený až v roku 1962. Prieskumné lietadlo SR-71 pre vojenské letectvo bolo vyvinuté na základe už hotového vozidla, ktoré umožnilo výrazne urýchliť prácu.
Špeciálny klzák
Riešenie hlavnej časti očakávaných problémov priamo súviselo s návrhom draku lietadla a všeobecných leteckých systémov. Po dlhom hľadaní sa podarilo nájsť optimálnu verziu aerodynamického vzhľadu. Schéma „bez ocasu“bola považovaná za najlepšiu s rozvinutými prítokmi v prove a strednej časti trupu a dvojicou kíl. Použitá schéma umožnila dosiahnuť vysoký zdvih a zlepšiť prietok pri všetkých rýchlostiach. Ohybový moment v prove navyše prudko klesol.
Špeciálne kontúry draku lietadla umožnili čiastočne rozptýliť signály z radaru. V niektorých častiach draku lietadla, kde to konštrukcia dovoľovala, boli diely vyrobené z materiálov pohlcujúcich rádiové žiarenie. Zníženie viditeľnosti však nebolo hlavnou úlohou projektu a existovali aj ďalšie faktory, ktoré čiastočne neutralizovali všetky úspechy dizajnu v tejto oblasti.
Otázky tepelnej ochrany, hmotnosti a pevnosti boli vyriešené pomocou titánu a jeho zliatin. Klzák ich tvorilo 85%. Ostatné diely boli vyrobené zo žiaruvzdorných ocelí, keramiky atď. Zasklenie vrchlíka kokpitu bolo vyrobené z kremenného skla. Pre mechanickú a tepelnú pevnosť bol k draku lietadla pripojený ultrazvukovým zváraním.
Podľa výpočtov by počas letu mala priemerná teplota pokožky dosiahnuť 260 ° C, maximum na predných okrajoch - až 400 ° C. V tejto súvislosti bolo v draku lietadla k dispozícii množstvo potrubí na cirkuláciu paliva, odstraňovanie prebytočného tepla a predhrievanie paliva.
Titánová štruktúra si zachovala pevnosť aj po zahriatí - ale zmenila rozmery. Pri cestovnej rýchlosti sa A-12 a SR-71 predĺžili o niekoľko palcov. Tento problém bol zohľadnený pri návrhu a zabezpečil špeciálne medzery v koži, vnútorných štruktúrach a dokonca aj v palivovom systéme. Výsledkom bolo, že palivo doslova vytekalo z lietadla na zemi, ale po zrýchlení sa únik zastavil. Časť obkladu bola tiež vyrobená z vlnitých plechov.
Rekordný motor
Lietadlá A-12 a SR-71 používali unikátne hybridné motory radu JT11D / J58 od spoločnosti Pratt & Whitney. Ich konštrukcia kombinovala prúdové a náporové motory s možnosťou spoločnej alebo striedavej prevádzky. Maximálny ťah, v závislosti od úpravy, 20-25 000 libier; afterburner - 32,5 tisíc libier.
Jadrom motora J58 bola prúdová jednotka umiestnená vo vnútri ramjetovej jednotky s ventilátorom. Prívod vzduchu bol vybavený pohyblivým centrálnym telesom a bola tu aj sada poklopov a klapiek na ovládanie prichádzajúceho toku. Prívody vzduchu boli riadené v súlade s letovými režimami pomocou samostatného počítača.
Pri sub- a nadzvukových rýchlostiach boli kužele nasávania vzduchu v prednej polohe a optimalizovali prietok na vstupe do motora. S nárastom výšky a rýchlosti boli posunuté dozadu. Pri rýchlostiach nad M = 3 bol prúd vzduchu rozdelený medzi náporové a prúdové motory, čo vytvorilo 80 a 20 percent. ťah, resp.
Motor J58 používal špeciálne prúdové palivo JP-7 na báze petroleja. Za normálnych podmienok sa vyznačoval zvýšenou viskozitou, ale pri zahrievaní sa nelíšil od štandardných kompozícií. Palivo sa používalo aj ako súčasť chladiacich systémov pokožky, kokpitu, oddelení prístrojov atď. Používala sa ako pracovná tekutina v hydraulike ovládania dýz. Ohriata kvapalina okamžite vstúpila do motora a vyhorela.
Motor bol naštartovaný pomocou vstrekovania tzv. Východiskovým palivom je kvapalný trietylborán (TEB), ktorý sa pri kontakte so vzduchom vznieti. Každý J58 mal svoj vlastný TEB tank na 16 štartov motora / prídavného spaľovania. Motory používali špeciálne silikónové mazivo optimalizované pre vysoké teploty. Pri teplotách pod nulou Celzia táto kompozícia tvrdla, čo sťažovalo obsluhu zariadenia.
Veľká cena
Oddelenie Skunk Works a súvisiace podniky úspešne vyriešili všetky zadané úlohy a vytvorili lietadlo s unikátnymi vysokými letovými vlastnosťami. To však trvalo niekoľko rokov a značné finančné náklady a výsledné lietadlá sa vyznačovali vysokými výrobnými nákladmi a náročnosťou prevádzky.
Vývoj projektu a hľadanie všetkých potrebných technológií trvalo niekoľko rokov. Spustenie výroby bolo spojené aj s určitými problémami. Napríklad v spomienkach šéfa spoločnosti Skunk Works Ben Rich spomína ťažkosť pri získavaní titánu. USA nemali také suroviny, a preto museli zariadiť celú operáciu na ich nákup od ZSSR prostredníctvom škrupinových spoločností.
V záujme CIA bolo postavených 15 lietadiel hlavných úprav. Letectvo dostalo 32 jednotiek. Kontrakt s letectvom počítal s nákladom na jeden SR-71 na úrovni 34 miliónov dolárov (viac ako 270 miliónov v bežných cenách) a výrobný program sa ukázal byť na svoju dobu rekordne drahý.
Operácia sa tiež ukázala ako náročná a nákladná. Príprava na let trvala niekoľko dní. Po každom lete lietadlo vyžadovalo 650 rôznych kontrol a postupov, ktoré trvali niekoľko hodín. Po 25, 100 a 200 hodinách letu bola potrebná dôkladná kontrola s čiastočnou demontážou, na ktorú bolo vyčlenených niekoľko pracovných dní. Motory boli odoslané do priedelu po 200 hodinách prevádzky a po 600 hodinách - na generálnu opravu.
Krátko pred vyradením SR-71 z prevádzky bolo otvorene hlásené, že letová hodina takéhoto lietadla stojí cca. 85 tisíc dolárov. Prevádzka jedného stroja ročne stála najmenej 300-400 miliónov.
Napriek tomu CIA a letectvo dostali špeciálny nástroj s najvyšším výkonom. A-12 a SR-71 mohli operovať vo výškach najmenej 25-26 km a vyvíjať rýchlosti až M = 3, 3, čo ich na dlhé roky zachránilo pred protivzdušnou obranou potenciálneho nepriateľa. CIA počas operácie stratila 6 zo svojich A-12, letectvo-12 jednotiek SR-71. Zároveň nedošlo k bojovým stratám.
Technologický prelom
Prevádzka lietadla A-12 trvala iba niekoľko rokov-do roku 1968 používalo vojenské letectvo svoj SR-71 až do roku 1998 a NASA o rok neskôr zariadenie odpísala. Lietadlá dvoch modelov a niekoľkých modifikácií, ktoré majú špeciálny dizajn založený na pokročilých technológiách, mohli vykazovať vynikajúce taktické a technické vlastnosti. Z rovnakého dôvodu však boli neúnosne drahé a zložité. Kým boli opustení, objavili sa pohodlnejšie a efektívnejšie prieskumné prostriedky.
Priama náhrada za A-12 / SR-71 sa nikdy neobjavila-výklenok prieskumných lietadiel bol dlhý a pevne obsadený vesmírnymi loďami. V dôsledku toho sa v USA zatiaľ neobjavili nové modely leteckej technológie s porovnateľnými vlastnosťami. Projekty vysokorýchlostných lietadiel zo spoločnosti Skunk Works však vytvorili vážny vedecký, technický a technologický základ pre ďalší rozvoj vojenského a civilného letectva. Niektoré riešenia navrhnuté v minulosti sa stále aktívne používajú.
