Lockheed SR-71 (SR от — стратегический разведывательный самолёт) — стратегический сверхзвуковой самолёт-разведчик ВВС США. Неофициально был назван «Blackbird» (). Особенностями данного самолёта являются высокая скорость и высота полёта, благодаря которым основным манёвром уклонения от ракет было ускорение и набор высоты. Выведен из эксплуатации в 1998 году. По состоянию на 2025 год является самым быстрым пилотируемым серийным самолётом в мире.
Разработка
Предшественники Предшественником SR-71 был Lockheed A-12 — высотный самолёт-разведчик, разработанный для ЦРУ США отделением корпорации Lockheed Martin — Skunk WorksRich and Janos 1994, стр. 85. Постепенно конструкция самолёта эволюционировала, были произведены изменения в конфигурации самолёта, а также применены меры по снижению радиолокационной заметности. Всего было построено 18 самолётов A-12. Экипаж A-12 состоял из одного человека.
SR-71 Название SR-71 происходит от прототипа сверхзвукового бомбардировщика XB-70, который в поздней стадии испытаний был предложен в роли стратегического самолёта-разведчика, получив обозначение RS-70. Однако вскоре стало ясно, что скоростной потенциал A-12 гораздо выше и было решено использовать его конструкцию в качестве основы для создания нового высокоскоростного самолёта. Прототип был назван R-12. Он был длиннее и тяжелее, чем A-12. Его фюзеляж был удлинён для увеличения топливных баков, экипаж был увеличен до 2 человек. Самолёт был оборудован радиоэлектронными датчиками, РЛС бокового обзора и фотоаппаратомLandis and Jenkins 2005, стр. 56-57.
Серийные машины получили индекс SR-71A. Была разработана также учебно-тренировочная модификация SR-71B.
Конструкция Самолёт отличался уникальным и футуристическим дизайном. Для достижения высоких аэродинамических характеристик на различных режимах полёта корпус и несущие поверхности имеют очень сложную в плане и по модульным сечениям форму. Самолёт построен по схеме «бесхвостка», с тонким треугольным крылом с наплывом, со стреловидностью по передней кромке 60 градусов.
Стабилизатора или переднего горизонтального оперения (ПГО) не имеет. На гондолах двигателей установлены два цельноповоротных киля, заваленные законцовками внутрь, каждый на 15 градусов.
Шасси трёхстоечное, передняя опора убирается против потока, основные стойки — к продольной оси самолёта, в крыло и фюзеляж.
Особенно сложной проблемой полёта на скоростях, превышающих скорость звука более чем в три раза (М>3), является высокий нагрев корпуса. Для её решения 85 % деталей планера было изготовлено из титанового сплава, а большая часть остальных деталей изготавливалась из полимерно-композитных материалов. Также, большая площадь внутренней части крыла имела гофрированную поверхность, что создавало более благоприятные условия для теплового расширения и повышало продольную прочность. Панели фюзеляжа были изготовлены таким образом, что они неплотно прилегали друг к другу, когда самолёт находился на земле, и окончательно «стыковались» только в полёте, после разогрева планера и его удлинения на несколько сантиметров. Вследствие этого, а также вследствие того, что никакое уплотнение топливной системы не смогло бы нормально функционировать при очень высокой температуре, из самолёта перед взлётом вытекало топливо. Однако это не представляло никакой опасности, поскольку используемое топливо JP-7 было специально разработано для сверхзвуковых самолётов и характеризовалось высокой температурой вспышки и термостабильностью. Охлаждение самолёта обеспечивалось циркуляцией топлива под титановыми поверхностями перед его попаданием в двигатели.
Самолёт был изготовлен с использованием ранних стелс-технологийCrickmore 2009, стр. 30-31. Серийные экземпляры окрашивались тёмно-синей краской для маскировки на фоне ночного неба. Самолёт получил неофициальное название «Blackbird».
Поскольку США не обладали месторождениями титановых руд, ЦРУ разработало схему с участием сети подставных фирм, через которые закупало в СССР титан для постройки SR-71.
Воздухозаборники и двигатели
Воздухозаборники являются одной из важнейших особенностей конструкции SR-71. Именно они обеспечивали возможность полёта на скоростях более 3300 км/ч, и, в то же время, на дозвуковых скоростях. В передней части мотогондолы имеется подвижный конус, который находится в выдвинутом положении при числах Маха до 1,6. При более высоких числах Маха конус задвигается и активируется прямоточный двигатель.
Сверхзвуковой воздушный поток предварительно сжимается за счёт формирующихся на внешней части центрального тела-конуса конических ударных волн, скорость потока падает и за счёт этого возрастают его статическое давление и температура. Затем воздух входит в четырёхступенчатый компрессор и разделяется на два потока: часть воздуха проходит в компрессор (воздух «основного контура») и попадает в камеру сгорания, а затем — на турбину, в то время как оставшийся поток попадает в форсажную камеру, минуя газотурбинный агрегат (основной контур двигателя). Перед форсажной камерой оба потока смешиваются.
При числах Маха около 3 (полёте на скоростях, превышающих скорость звука примерно в три раза) предварительное торможение (сжатие) сверхзвукового потока в конических ударных волнах приводит к значительному росту его температуры. Поэтому для сдерживания температуры газов перед турбиной (чтобы не расплавить её лопатки) приходится уменьшать подачу топлива в камеру сгорания турбореактивного контура двигателя. Таким образом, турбореактивный контур двигателя обеспечивает на этих режимах только 20 % тяги, а 80 % тяги обеспечивается внешним — прямоточным контуром.
На двигателях Pratt & Whitney J58-P4 отсутствует привычная в авиации электроискровая свечная система зажигания. В связи с трудностями воспламенения основного топлива типа JP-7, для двигателя было разработано самовоспламеняющееся органическое пусковое топливо ТЕВ (триэтилборан), которое применялось как при запуске двигателя, так и при розжиге форсажной камеры. Его горение сопровождалось характерным зелёным свечением в сопле. На каждом двигателе установлен бак для ТЕВ объёмом 600 см³, заполненный азотом и охлаждаемый основным топливом. Расчётной ёмкости бака хватает для шестнадцати запусков, перезапусков или розжига форсажной камеры. Заправка самолёта ТЕВ была крайне опасной, персонал экипировался в специальные костюмы.
В двигателе применяется весьма специфическая кремнийорганическая (силиконовая) смазка, сильно загустевающая при низких температурах, так что для запуска двигателей самолёта при температуре ниже −5 °С требовался предварительный подогрев двигателей.
Системы жизнеобеспечения При полёте на высоте 24 км экипажи столкнулись с двумя проблемами: Со стандартным давлением кислородной маски на высоте более 13 км человек не может нормально дышать для поддержания сознания и жизнедеятельности; На скорости более 3400 км/ч передние кромки конструкции моментально разогреваются до +400 °C, средняя температура обшивки составляет около +260 °C. Для решения этих проблем были разработаны специальные скафандры полного давления для всех экипажей A-12 и SR-71. Впоследствии эти же скафандры использовались при полёте космического Шаттла.
Нагрев самолёта был одной из самых важных проблем полёта на скоростях, в три раза превосходящих скорость звука. Для обеспечения приемлемых температур воздух внутри кабины пилота охлаждался кондиционером, тепло из кабины отдавалось в топливо через теплообменник, находящийся перед силовыми установками.
Топливо В качестве топлива используется специально разработанное реактивное топливо JP-7, отличающееся высокой температурой воспламенения и термоустойчивостью, но достаточно густое в обычном состоянии (плотность при +15 °C составляет 779—806 кг/м³), и вязкое и не текучее при отрицательных температурах (температура плавления −30 °С), что требовало его подогрева на борту самолёта. Благодаря этим качествам, топливо JP-7 в самолёте использовалось в качестве хладагента системы кондиционирования, для охлаждения кабины и отсеков аппаратуры, а также двигателя, гидравлической системы, моторного масла, баков пускового топлива, части элементов планера, и в качестве гидравлической жидкости системы регулирования проходного сечения сопла (управления створками). Нагретое топливо сразу же поступало в двигатели и сгорало, исключая риск воспламенения и взрыва нагретых паров.
Масса полностью заправленного самолёта составляла 77100 кг, из которых 46180 кг приходилось на топливо, из-за чего взлёт с полной заправкой был невозможен. Для поддержки полётов SR-71 были переоборудованы 30 топливозаправщиков Боинг KC-135Q Stratotanker SR-71 Blackbird. Авиационная энциклопедия «Уголок неба», приспособленных для работы с JP-7 (на них также была установлена система подогрева топлива). Кроме того, из-за вынужденно больших тепловых зазоров в стыках панелей кессон-баков полностью заправленный самолёт на стоянке тёк. Поэтому была отработана следующая технология: самолёт поднимался в воздух с небольшим запасом топлива, разгонялся до сверхзвуковой скорости для прогрева обшивки, затем тормозил, дозаправлялся в воздухе из заранее поднятого топливозаправщика, после чего экипаж мог приступать к выполнению задания. Расход топлива на крейсерской скорости составлял около 600 кг/мин., запаса топлива хватало приблизительно на 70—90 минут полёта после дозаправки. Поэтому после разработки маршрута будущего полёта SR-71 заполненные топливом JP-7 топливозаправщики заранее перегонялись на аэродромы, расположенные максимально близко к линии маршрута и на расстояниях, позволявших гарантированно поддерживать необходимое количество топлива в баках SR-71.
Навигационная система
Для своего времени самолёт оснащался самым совершенным бортовым оборудованием, большая часть которого была спроектирована и разработана специально для него (а в дальнейшем послужила развитию радиоэлектроники для последующих типов летательных аппаратов). Большое внимание было уделено навигации на маршруте, проходящем на большой высоте. В частности, на борту был установлен астрокорректор, позволяющий определять своё местоположение по звёздам и планетам с высокой точностью даже в дневное время (по Солнцу и Луне).
Стелс-технология SR-71 был первым самолётом, созданным с применением технологий снижения радиолокационной заметностиF-117 на сайте paralay.com — «Первой крупной попыткой снижения ЭПР стала программа высотного сверхзвукового разведчика „Локхид“ SR-71, разработанного под руководством того же Джонсона». Первые исследования в этой области показали, что плоские формы с сужающимися сторонами имеют меньшую ЭПР. С целью снижения радиолокационной заметности вертикальное оперение наклонено относительно плоскости самолёта, чтобы не создавать с крылом прямой угол, который является идеальным отражателем. На самолёт нанесены радиопоглощающие покрытия, в топливо добавлялся цезий для снижения температуры выхлопа, и, как следствие, инфракрасной заметности самолёта. Несмотря на все эти меры, SR-71 легко обнаруживался радиолокационными методами, а на меньших расстояниях — благодаря потоку разогретых выхлопных газов и нагреву корпуса на высоких скоростях.
Общая эффективность всех мер по снижению заметности самолёта всё ещё обсуждается, однако сами разработчики признают, что радиолокационная техника Советского Союза развивалась значительно быстрее, чем «антирадар» Lockheed MartinThe Advent, Evolution, and New Horizons of United States Stealth Aircraft .
Соблюдение секретности Фотографирование и киносъёмка самолёта сторонними лицами была запрещена.
В процессе эксплуатации намеренно распространялись ложные сведения о самолёте, его технических характеристиках и возможностях боевого применения.
Применялись также и иные действия и процедуры с целью сохранения военной тайны в отношении SR-71.
Органы военной контрразведки и службы безопасности тщательно отслеживали все процедуры по обслуживанию и эксплуатации самолёта.
Боевое применение