A mediados de los sesenta, la CIA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos recibieron los últimos aviones de reconocimiento A-12 y SR-71. Estas máquinas, unificadas en términos de la parte principal de las unidades, se distinguían por características técnicas y de vuelo extremadamente altas, que permitían resolver eficazmente las tareas principales. Sin embargo, alcanzar la velocidad máxima al nivel de M = 3, 3 y una altitud de vuelo de más de 25 km resultó ser una tarea extremadamente difícil, que requirió fundamentalmente nuevas soluciones de diseño y tecnologías.
Círculo de problemas
El desarrollo de los proyectos A-12 y SR-71 se llevó a cabo en la división Lockheed con el nombre no oficial Skunk Works. La creación de nuevos aviones comenzó con la investigación y el desarrollo y la búsqueda de soluciones técnicas óptimas. En esta etapa, se estableció qué problemas enfrenta el avión de "tres vuelos". Entonces comenzó la búsqueda de tecnologías adecuadas.
La aerodinámica se convirtió en una de las preocupaciones centrales. Volando a una velocidad de aprox. M = 3 tiene sus propias características que deben tenerse en cuenta a la hora de formar la apariencia de la aeronave. Sin embargo, alcanzar tales velocidades también fue difícil. Esto requería motores especiales que pudieran funcionar con la misma eficacia en todos los modos de velocidad.
A las velocidades de vuelo requeridas, el problema de las cargas térmicas debería haberse manifestado completamente. Se requería proteger el planeador del sobrecalentamiento, deformación y posible destrucción. Con todo esto, la aeronave tenía que distinguirse por su alta resistencia, ya que a velocidades de operación incluso las maniobras más simples estaban asociadas con sobrecargas.
Un requisito aparte se refería a la visibilidad del avión para el enemigo. En ese momento, los países líderes habían logrado construir una red de radar desarrollada para el control del espacio aéreo, lo que hizo urgente la cuestión de reducir la firma del radar. Este problema tuvo que tenerse en cuenta al desarrollar el fuselaje.
Encontrar soluciones a los problemas esperados ha resultado difícil y lento. El trabajo en el avión A-12 para la CIA comenzó 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 avión de reconocimiento SR-71 para la Fuerza Aérea se desarrolló sobre la base de un vehículo ya terminado, lo que permitió acelerar significativamente el trabajo.
Planeador especial
La solución a la mayor parte de los problemas esperados estuvo directamente relacionada con el diseño de la estructura del avión y los sistemas generales de la aeronave. Después de una larga búsqueda, fue posible encontrar la versión óptima de la apariencia aerodinámica. El esquema “sin cola” fue considerado el mejor con afluencias desarrolladas en la proa y parte central del fuselaje y un par de quillas. El esquema aplicado permitió obtener una gran sustentación y mejorar el flujo a todas las velocidades. Además, el momento de flexión en el arco disminuyó drásticamente.
Los contornos especiales de la estructura del avión permitieron dispersar parcialmente las señales del radar. En algunas partes del fuselaje, donde el diseño lo permitía, había partes hechas de materiales radioabsorbentes. Sin embargo, reducir la visibilidad no fue la tarea principal del proyecto, y hubo otros factores que neutralizaron parcialmente todos los logros de diseño en esta área.
Los problemas de protección térmica, peso y resistencia se resolvieron con la ayuda del titanio y sus aleaciones. El planeador estaba formado por el 85% de ellos. Otras piezas se fabricaron con aceros resistentes al calor, cerámica, etc. El acristalamiento de la marquesina de la cabina estaba hecho de cristal de cuarzo. Para resistencia mecánica y térmica, se conectó a la estructura del avión mediante soldadura ultrasónica.
Según los cálculos, durante el vuelo, la temperatura promedio de la piel debería haber alcanzado los 260 ° C, el máximo en los bordes de ataque, hasta 400 ° C. En este sentido, se proporcionaron numerosas tuberías en la estructura del avión para hacer circular el combustible, eliminar el exceso de calor y precalentar el combustible.
La estructura de titanio conservó su fuerza cuando se calentó, pero cambió de dimensiones. A velocidad de crucero, el A-12 y el SR-71 se alargaron varios centímetros. Este problema se tuvo en cuenta durante el diseño y se proporcionaron espacios especiales en la piel, las estructuras internas e incluso en el sistema de combustible. Como resultado, el combustible literalmente rezumaba del avión en el suelo, pero después de la aceleración la fuga se detuvo. Además, parte del revestimiento estaba hecho de láminas onduladas.
Motor de grabación
Los aviones A-12 y SR-71 utilizaron los exclusivos motores híbridos de la familia JT11D / J58 de Pratt & Whitney. Su diseño combina turborreactores y estatorreactores con posibilidad de funcionamiento conjunto o alterno. Empuje máximo, dependiendo de la modificación, 20-25 mil libras; postcombustión - 32,5 mil libras.
El núcleo del motor J58 era una unidad de turborreactor alojada dentro de una unidad de estatorreactor con un ventilador asistido. La entrada de aire estaba equipada con un cuerpo central móvil, y también había un conjunto de trampillas y trampillas para controlar el flujo entrante. Las tomas de aire se controlaron de acuerdo con los modos de vuelo utilizando una computadora separada.
A velocidades sub y supersónicas, los conos de entrada de aire estaban en la posición delantera y optimizaban el flujo en la entrada del motor. Con un aumento de altura y velocidad, fueron desplazados hacia atrás. A velocidades superiores a M = 3, el flujo de aire se dividió entre los motores estatorreactor y turborreactor, que crearon el 80 y el 20 por ciento. empuje, respectivamente.
El motor J58 usaba combustible para aviones especial JP-7 a base de queroseno. En condiciones normales, se distinguió por una mayor viscosidad, pero cuando se calentó, no difirió de las composiciones estándar. El combustible también se utilizó como parte de los sistemas de refrigeración de la piel, la cabina, los compartimentos de instrumentos, etc. Se utilizó como fluido de trabajo en la hidráulica de control de boquillas. El líquido calentado entró inmediatamente en el motor y se quemó.
El motor se puso en marcha mediante la inyección del llamado. El combustible de partida es trietilborano líquido (TEB), que se enciende al entrar en contacto con el aire. Cada J58 tenía su propio tanque TEB para 16 arranques de motor / postcombustión. Los motores utilizaban una grasa de silicona especial optimizada para altas temperaturas. A temperaturas por debajo de cero grados Celsius, esta composición se endureció, lo que dificultó el funcionamiento del equipo.
Gran precio
El departamento de Skunk Works y las empresas relacionadas han resuelto con éxito todas las tareas asignadas y han creado aviones con características únicas de alto vuelo. Sin embargo, esto llevó varios años y gastos financieros significativos, y los aviones resultantes se distinguieron por los altos costos de producción y la complejidad de la operación.
El desarrollo del proyecto y la búsqueda de todas las tecnologías necesarias llevó varios años. El lanzamiento de la producción también estuvo asociado con ciertos problemas. Por ejemplo, en una memoria del director de Skunk Works, Ben Rich, se menciona la dificultad de obtener titanio. Estados Unidos no tenía esas materias primas, por lo que tuvo que organizar toda una operación para comprarlas a la URSS a través de empresas fantasma.
En interés de la CIA, se construyeron 15 aviones de las principales modificaciones. La Fuerza Aérea recibió 32 unidades. El contrato con la Fuerza Aérea preveía 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 resultó ser un costo récord para su época.
La operación también resultó difícil y costosa. La preparación para el vuelo tomó varios días. Después de cada vuelo, la aeronave requirió 650 controles y procedimientos diferentes que tomaron varias horas. Luego de 25, 100 y 200 horas de vuelo, se requirió una inspección minuciosa con desmontaje parcial, para lo cual se asignaron varios días hábiles. Los motores se enviaron al mamparo después de 200 horas de funcionamiento y después de 600 horas, para su revisión.
Poco antes del desmantelamiento 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. El A-12 y el SR-71 podrían operar en altitudes de al menos 25-26 km y desarrollar 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 SR-71. Al mismo tiempo, no hubo pérdidas en 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. Aeronaves de dos modelos y varias modificaciones, con un diseño especial basado en tecnologías avanzadas, podrían presentar características tácticas y técnicas sobresalientes. Sin embargo, por la misma razón, eran prohibitivamente costosos y complejos. Cuando fueron abandonados, aparecieron medios de reconocimiento más convenientes y efectivos.
Nunca apareció un reemplazo directo para el A-12 / SR-71: el nicho de los aviones de reconocimiento estaba ocupado durante mucho tiempo y firmemente por naves espaciales. Como resultado, aún no han aparecido en los Estados Unidos nuevos modelos de tecnología de la aviación con características comparables. Sin embargo, los proyectos de aviones de alta velocidad de Skunk Works han creado una base científica, técnica y tecnológica seria para el futuro desarrollo de la aviación militar y civil. Algunas soluciones propuestas en el pasado todavía se utilizan activamente.
