Em meados dos anos 60, a CIA e a Força Aérea dos Estados Unidos receberam as últimas aeronaves de reconhecimento A-12 e SR-71. Estas máquinas, unificadas em termos da parte principal das unidades, distinguiam-se por um voo e características técnicas extremamente elevadas, que permitiam resolver eficazmente as tarefas principais. No entanto, atingir a velocidade máxima no nível de M = 3, 3 e uma altitude de vôo de mais de 25 km acabou sendo uma tarefa extremamente difícil, que exigiu fundamentalmente novas soluções de design e tecnologias.
Círculo de problemas
O desenvolvimento dos projetos A-12 e SR-71 foi realizado na divisão Lockheed com o nome não oficial Skunk Works. A criação de novas aeronaves começou com pesquisa e desenvolvimento e a busca de soluções técnicas otimizadas. Nesta etapa, foram estabelecidos quais são os problemas que a aeronave "três volantes" enfrenta. Então, a busca por tecnologias adequadas começou.
A aerodinâmica se tornou uma das preocupações centrais. Voando a uma velocidade de aprox. M = 3 possui características próprias que devem ser levadas em consideração na formação da aparência da aeronave. No entanto, atingir tais velocidades também era difícil. Isso exigia motores especiais que pudessem funcionar com a mesma eficácia em todos os modos de velocidade.
Nas velocidades de vôo exigidas, o problema das cargas térmicas deve ter se manifestado totalmente. Era necessário para proteger o planador de superaquecimento, deformação e possível destruição. Com tudo isso, a aeronave precisava se diferenciar pela alta resistência, já que em velocidades de operação até as manobras mais simples estavam associadas a sobrecargas.
Um requisito separado dizia respeito à visibilidade da aeronave para o inimigo. Naquela época, os principais países haviam conseguido construir uma rede de radar desenvolvida para o controle do espaço aéreo, o que tornava urgente a questão da redução da assinatura de radar. Este problema teve que ser levado em consideração ao desenvolver a estrutura.
Encontrar soluções para os problemas esperados tem se mostrado difícil e lento. O trabalho na aeronave A-12 para a CIA começou em 1957 e continuou por vários anos. Durante esse tempo, os conceitos gerais e abordagens do design mudaram várias vezes. O primeiro vôo da aeronave protótipo foi concluído apenas em 1962. A aeronave de reconhecimento SR-71 para a Força Aérea foi desenvolvida a partir de um veículo já acabado, o que permitiu acelerar significativamente os trabalhos.
Planador especial
A solução para a maior parte dos problemas esperados estava diretamente relacionada ao projeto da fuselagem e sistemas gerais da aeronave. Depois de uma longa pesquisa, foi possível encontrar a versão ideal da aparência aerodinâmica. O esquema “sem cauda” foi considerado o melhor com influxos desenvolvidos na proa e parte central da fuselagem e um par de quilhas. O esquema aplicado permitiu obter uma alta elevação e melhorar a vazão em todas as velocidades. Além disso, o momento de flexão na proa diminuiu drasticamente.
Os contornos especiais da célula tornaram possível espalhar parcialmente os sinais do radar. Em algumas partes da fuselagem, onde o projeto o permitia, havia partes feitas de materiais radioabsorventes. No entanto, reduzir a visibilidade não era a principal tarefa do projeto, e havia outros fatores que neutralizaram parcialmente todas as conquistas de design nesta área.
As questões de proteção térmica, peso e resistência foram resolvidas com a ajuda do titânio e suas ligas. O planador consistia em 85% deles. Outras peças foram feitas de aços resistentes ao calor, cerâmica, etc. O vidro da cobertura da cabine era feito de vidro de quartzo. Para resistência mecânica e térmica, ele foi conectado à fuselagem por meio de soldagem ultrassônica.
Pelos cálculos, durante o vôo, a temperatura média da pele deveria ter atingido 260 ° C, a máxima nas bordas de ataque - até 400 ° C. A este respeito, numerosos oleodutos foram fornecidos na estrutura do avião para a circulação do combustível, removendo o excesso de calor e pré-aquecendo o combustível.
A estrutura de titânio manteve sua força quando aquecida - mas mudou de dimensões. Em velocidade de cruzeiro, o A-12 e o SR-71 aumentaram vários centímetros. Este problema foi levado em consideração durante o projeto e previsto para lacunas especiais no revestimento, estruturas internas e até mesmo no sistema de combustível. Como resultado, o combustível literalmente vazou do avião para o solo, mas após a aceleração o vazamento parou. Além disso, parte do revestimento era feito de folhas de papelão ondulado.
Mecanismo de registro
As aeronaves A-12 e SR-71 usaram os motores híbridos exclusivos da família JT11D / J58 da Pratt & Whitney. Seu projeto combinava motores turbojato e ramjet com a possibilidade de operação conjunta ou alternada. Empuxo máximo, dependendo da modificação, 20-25 mil libras; pós-combustão - 32,5 mil libras.
O núcleo do motor J58 era uma unidade turbojato alojada dentro de uma unidade ramjet com um ventilador assistido. A entrada de ar era dotada de corpo central móvel, além de um conjunto de escotilhas e aletas para controle do fluxo de entrada. As entradas de ar foram controladas de acordo com os modos de vôo usando um computador separado.
Em velocidades sub e supersônicas, os cones de entrada de ar estavam na posição para frente e otimizaram o fluxo na entrada do motor. Com o aumento da altura e da velocidade, eles foram deslocados para trás. Em velocidades acima de M = 3, o fluxo de ar foi dividido entre os motores ramjet e turbojato, que criaram 80 e 20 por cento. impulso, respectivamente.
O motor J58 usava combustível especial para jatos JP-7 à base de querosene. Em condições normais, distinguia-se por um aumento da viscosidade, mas quando aquecido não diferia das composições padrão. O combustível também foi usado como parte dos sistemas de resfriamento da pele, cabine do piloto, compartimentos de instrumentos, etc. Foi usado como fluido de trabalho na hidráulica de controle de bicos. O líquido aquecido entrou imediatamente no motor e queimou.
O motor foi ligado por meio da injeção do chamado. O combustível de partida é o trietilborano líquido (TEB), que se inflama ao entrar em contato com o ar. Cada J58 tinha seu próprio tanque TEB para 16 partidas de motor / pós-combustão. Os motores usavam uma graxa de silicone especial otimizada para altas temperaturas. Em temperaturas abaixo de zero Celsius, essa composição endurecia, o que dificultava a operação do equipamento.
Grande preço
O departamento Skunk Works e empresas relacionadas resolveram com sucesso todas as tarefas atribuídas e criaram aeronaves com características únicas de alto vôo. No entanto, isso levou vários anos e despesas financeiras significativas, e as aeronaves resultantes foram caracterizadas por altos custos de produção e complexidade de operação.
O desenvolvimento do projeto e a procura de todas as tecnologias necessárias demorou vários anos. O lançamento da produção também estava associado a alguns problemas. Por exemplo, em um livro de memórias do chefe da Skunk Works, Ben Rich, menciona a dificuldade de obter titânio. Os Estados Unidos não possuíam essa matéria-prima, por isso tiveram que fazer uma operação inteira para comprá-la da URSS por meio de empresas de fachada.
No interesse da CIA, foram construídas 15 aeronaves das principais modificações. A Força Aérea recebeu 32 unidades. O contrato com a Força Aérea previa o custo de um SR-71 no valor de 34 milhões de dólares (mais de 270 milhões a preços atuais), e o programa de produção acabou sendo um recorde caro para a época.
A operação também se revelou difícil e cara. A preparação para o vôo demorou vários dias. Após cada voo, a aeronave exigia 650 verificações e procedimentos diferentes que demoravam várias horas. Após 25, 100 e 200 horas de vôo, foi necessária uma inspeção minuciosa com desmontagem parcial, para a qual foram alocados vários dias úteis. Os motores foram enviados para a antepara após 200 horas de operação, e após 600 horas - para revisão.
Pouco antes do descomissionamento do SR-71, foi relatado abertamente que a hora de vôo de tal aeronave custava aprox. 85 mil dólares. A operação de uma máquina anualmente custa pelo menos 300-400 milhões.
No entanto, a CIA e a Força Aérea receberam uma ferramenta especial com o melhor desempenho. O A-12 e o SR-71 podiam operar em altitudes de pelo menos 25-26 km e desenvolver velocidades de até M = 3, 3, o que por muitos anos os salvou da defesa aérea de um inimigo potencial. Durante a operação, a CIA perdeu 6 de seus A-12s, a Força Aérea - 12 unidades SR-71. Ao mesmo tempo, não houve perdas em combate.
Avanço tecnológico
A operação da aeronave A-12 durou apenas alguns anos - até 1968, a Força Aérea usou seu SR-71 até 1998, e a NASA cancelou o uso do equipamento um ano depois. Aeronaves de dois modelos e várias modificações, com um design especial baseado em tecnologias avançadas, podem apresentar características táticas e técnicas excepcionais. No entanto, pelo mesmo motivo, eram proibitivamente caros e complexos. Quando foram abandonados, surgiram meios de reconhecimento mais convenientes e eficazes.
Um substituto direto para o A-12 / SR-71 nunca apareceu - o nicho das aeronaves de reconhecimento era longa e firmemente ocupado por espaçonaves. Como resultado, novos modelos de tecnologia de aviação com características comparáveis ainda não surgiram nos Estados Unidos. No entanto, os projetos de aeronaves de alta velocidade da Skunk Works criaram uma base científica, técnica e tecnológica séria para o desenvolvimento da aviação militar e civil. Algumas soluções propostas no passado ainda são ativamente utilizadas.
