A mitjan anys seixanta, la CIA i la Força Aèria dels Estats Units van rebre els últims avions de reconeixement A-12 i SR-71. Aquestes màquines, unificades pel que fa a la part principal de les unitats, es distingien per les característiques tècniques i de vol extremadament elevades, que permetien resoldre amb eficàcia les tasques principals. Tanmateix, assolir la velocitat màxima al nivell de M = 3, 3 i una altitud de vol de més de 25 km va resultar ser una tasca extremadament difícil, que requeria fonamentalment noves solucions de disseny i tecnologies.
Cercle de problemes
El desenvolupament dels projectes A-12 i SR-71 es va dur a terme a la divisió Lockheed amb el nom no oficial de Skunk Works. La creació de nous avions va començar amb la investigació i el desenvolupament i la recerca de solucions tècniques òptimes. En aquesta etapa, es va establir a quins problemes s’enfronta l’avió "de tres mosques". Llavors va començar la recerca de tecnologies adequades.
L’aerodinàmica es va convertir en una de les preocupacions centrals. Volant a una velocitat d’aprox. M = 3 té les seves pròpies característiques que s'han de tenir en compte a l'hora de formar l'aparença de l'avió. No obstant això, assolir aquestes velocitats també va ser difícil. Això requeria motors especials que poguessin funcionar igualment eficaçment en tots els modes de velocitat.
A les velocitats de vol requerides, el problema de les càrregues tèrmiques s’hauria d’haver manifestat plenament. Calia protegir el planador contra el sobreescalfament, la deformació i la possible destrucció. Amb tot això, l’avió s’havia de distingir per la seva alta resistència, ja que a velocitats de funcionament fins i tot les maniobres més senzilles s’associaven a sobrecàrregues.
Un requisit diferent es referia a la visibilitat de l'avió davant l'enemic. En aquell moment, els països líders havien aconseguit construir una xarxa de radar desenvolupada per al control de l’espai aeri, cosa que feia urgent la qüestió de reduir la signatura del radar. Aquest problema s’havia de tenir en compte a l’hora de desenvolupar la cèl·lula.
La recerca de solucions als problemes esperats s’ha demostrat difícil i lenta. Els treballs a l'avió A-12 per a la CIA van començar el 1957 i van continuar durant diversos anys. Durant aquest temps, els conceptes i enfocaments generals del disseny han canviat diverses vegades. El primer vol del prototip d’avió només es va completar el 1962. L'avió de reconeixement SR-71 per a la Força Aèria es va desenvolupar sobre la base d'un vehicle ja acabat, que va permetre accelerar significativament el treball.
Planador especial
La solució a la part principal dels problemes esperats estava directament relacionada amb el disseny de la cèl·lula i dels sistemes generals d’avions. Després d’una llarga recerca, va ser possible trobar la versió òptima de l’aspecte aerodinàmic. L'esquema "sense cua" es va considerar el millor amb entrades desenvolupades a l'arc i la part central del fuselatge i un parell de quilles. L'esquema aplicat va permetre obtenir elevades elevacions i millorar el cabal a totes les velocitats. A més, el moment de flexió de l’arc va disminuir dràsticament.
Els contorns especials de la cèl·lula permetien dispersar parcialment senyals des del radar. En algunes parts de la cèl·lula, on el disseny ho permetia, hi havia parts fetes de materials radioabsorbents. No obstant això, reduir la visibilitat no va ser la tasca principal del projecte, i hi va haver altres factors que van neutralitzar parcialment tots els assoliments del disseny en aquesta àrea.
Els problemes de protecció tèrmica, pes i resistència es van resoldre amb l'ajut de titani i els seus aliatges. El planador estava format per un 85%. Altres peces es van fabricar amb acers resistents a la calor, ceràmica, etc. El vidre del dosser de la cabina era de vidre de quars. Per resistència mecànica i tèrmica, es va connectar a la cèl·lula mitjançant soldadura per ultrasons.
Segons els càlculs, durant el vol, la temperatura mitjana de la pell hauria d’haver arribat a 260 ° C, la màxima a les vores anteriors, fins a 400 ° C. En aquest sentit, es van proporcionar nombroses canonades a la cèl·lula per fer circular el combustible, eliminar l'excés de calor i preescalfar el combustible.
L'estructura de titani va mantenir la seva resistència quan s'escalfava, però va canviar les dimensions. A velocitat de creuer, l'A-12 i el SR-71 es van allargar de diverses polzades. Aquest problema es va tenir en compte durant el disseny i va preveure buits especials a la pell, a les estructures internes i fins i tot al sistema de combustible. Com a resultat, el combustible va sortir literalment de l’avió a terra, però després de l’acceleració la fuga es va aturar. A més, una part del revestiment era de làmines ondulades.
Motor de registre
Els avions A-12 i SR-71 utilitzaven els motors híbrids únics de la família JT11D / J58 de Pratt & Whitney. El seu disseny combinava motors turboreactors i ramjet amb la possibilitat de funcionament conjunt o altern. Empenta màxima, segons la modificació, de 20 a 25.000 lliures; postcombustible: 32,5 mil lliures.
El nucli del motor J58 era una turbojet allotjada dins d’una unitat ramjet amb ventilador assistit. La presa d’aire estava equipada amb un cos central mòbil, i també hi havia un conjunt d’escotilles i solapes per controlar el flux d’entrada. Les preses d’aire es controlaven d’acord amb els modes de vol mitjançant un ordinador separat.
A velocitats sub i supersòniques, els cons d’entrada d’aire estaven en posició cap endavant i optimitzaven el cabal a l’entrada del motor. Amb un augment d’alçada i velocitat, es van desplaçar cap enrere. A velocitats superiors a M = 3, el flux d'aire es va dividir entre els motors ramjet i turbojet, que van crear un 80 i un 20 per cent. empenta, respectivament.
El motor J58 utilitzava combustible especial per a avions JP-7 basat en querosè. En condicions normals, es distingia per una viscositat augmentada, però quan s’escalfa, no es diferenciava de les composicions estàndard. El combustible també es va utilitzar com a part dels sistemes de refrigeració per a la pell, la cabina, els compartiments dels instruments, etc. Es va utilitzar com a fluid de treball en hidràulica de control de broquets. El líquid escalfat va entrar immediatament al motor i es va cremar.
El motor es va engegar mitjançant la injecció de l'anomenat. El combustible inicial és el trietilborà líquid (TEB), que s’encén en contacte amb l’aire. Cada J58 tenia el seu propi tanc TEB per a 16 arrencades de motor / postcombustió. Els motors utilitzaven un greix especial de silicona optimitzat per a altes temperatures. A temperatures inferiors a zero centígrads, aquesta composició es va endurir, cosa que va dificultar el funcionament de l’equip.
Gran preu
El departament de Skunk Works i empreses relacionades han resolt amb èxit totes les tasques assignades i han creat avions amb característiques exclusives de vol alt. Tanmateix, això va suposar diversos anys i despeses financeres importants, i els avions resultants es van distingir per alts costos de producció i complexitat d’operació.
El desenvolupament del projecte i la cerca de totes les tecnologies necessàries van trigar diversos anys. El llançament de la producció també va estar associat a certs problemes. Per exemple, en una memòria del cap de Skunk Works, Ben Rich esmenta la dificultat d’obtenir titani. Els Estats Units no tenien aquestes matèries primeres, motiu pel qual va haver de concertar tota una operació per comprar-la a l’URSS a través d’empreses shell.
En interès de la CIA, es van construir 15 avions de les principals modificacions. La Força Aèria va rebre 32 unitats. El contracte amb la Força Aèria preveia el cost d'un SR-71 al nivell de 34 milions de dòlars (més de 270 milions a preus actuals), i el programa de producció va resultar ser un rècord car per al seu temps.
L’operació també va resultar difícil i costosa. La preparació del vol va trigar diversos dies. Després de cada vol, l'avió va requerir 650 controls i procediments diferents que van trigar diverses hores. Després de 25, 100 i 200 hores de vol, es va fer una inspecció exhaustiva amb desmuntatge parcial, per a la qual es van assignar diversos dies laborables. Els motors es van enviar al mampat després de 200 hores de funcionament i després de 600 hores - per a la seva revisió.
Poc abans de la desactivació de l’SR-71, es va informar obertament que l’hora de vol d’aquest avió costa aprox. 85 mil dòlars. L’operació d’una màquina costa anualment com a mínim entre 300 i 400 milions.
Tot i això, la CIA i la Força Aèria van rebre una eina especial amb el màxim rendiment. L'A-12 i el SR-71 podrien operar a altituds d'almenys 25-26 km i desenvolupar velocitats de fins a M = 3, 3, cosa que durant molts anys els va salvar de la defensa aèria d'un potencial enemic. Durant l'operació, la CIA va perdre 6 dels seus A-12, la Força Aèria: 12 unitats SR-71. Al mateix temps, no hi va haver pèrdues de combat.
Avanç tecnològic
L'operació de l'avió A-12 només va durar uns quants anys: fins al 1968 la Força Aèria va utilitzar el seu SR-71 fins al 1998 i la NASA va cancel·lar l'equip un any després. Els avions de dos models i diverses modificacions, amb un disseny especial basat en tecnologies avançades, podrien mostrar excel·lents característiques tàctiques i tècniques. No obstant això, per la mateixa raó, eren prohibitivament cars i complexos. Quan van ser abandonats, van aparèixer mitjans de reconeixement més convenients i eficaços.
Mai no va aparèixer un substitut directe de l'A-12 / SR-71: el nínxol dels avions de reconeixement va ser llarg i fermament ocupat per les naus espacials. Com a resultat, encara no han aparegut nous models de tecnologia d'aviació amb característiques comparables als Estats Units. No obstant això, els projectes d’avions d’alta velocitat de Skunk Works han creat una base científica, tècnica i tecnològica seriosa per al desenvolupament de l’aviació militar i civil. Algunes solucions proposades en el passat encara s’utilitzen activament.
