في منتصف الستينيات ، تلقت وكالة المخابرات المركزية والقوات الجوية الأمريكية أحدث طائرات استطلاع A-12 و SR-71. تميزت هذه الآلات ، الموحدة من حيث الجزء الرئيسي للوحدات ، بخصائص طيران عالية للغاية وخصائص تقنية ، مما جعل من الممكن حل المهام الرئيسية بشكل فعال. ومع ذلك ، فإن الوصول إلى أقصى سرعة عند مستوى M = 3 و 3 وارتفاع طيران يزيد عن 25 كم كانت مهمة صعبة للغاية تتطلب حلولًا وتقنيات تصميم جديدة بشكل أساسي.
دائرة المشاكل
تم تنفيذ تطوير مشروعي A-12 و SR-71 في قسم Lockheed بالاسم غير الرسمي Skunk Works. بدأ إنشاء الطائرات الجديدة بالبحث والتطوير والبحث عن الحلول التقنية المثلى. في هذه المرحلة ، تم تحديد المشاكل التي تواجهها الطائرات "الثلاثية". ثم بدأ البحث عن التقنيات المناسبة.
أصبحت الديناميكا الهوائية أحد الاهتمامات المركزية. تحلق بسرعة تقريبية. M = 3 لها خصائصها الخاصة التي يجب أخذها في الاعتبار عند تشكيل مظهر الطائرة. ومع ذلك ، كان الوصول إلى هذه السرعات أمرًا صعبًا أيضًا. هذا يتطلب محركات خاصة يمكن أن تعمل بشكل متساوٍ في جميع أوضاع السرعة.
عند سرعات الطيران المطلوبة ، يجب أن تتجلى مشكلة الأحمال الحرارية بشكل كامل. كان مطلوبًا لحماية الطائرة الشراعية من ارتفاع درجة الحرارة والتشوه والتدمير المحتمل. مع كل هذا ، كان لا بد من تمييز الطائرة بقوة عالية ، لأنه في سرعات التشغيل حتى أبسط المناورات كانت مرتبطة بالأحمال الزائدة.
هناك مطلب منفصل يتعلق برؤية الطائرة للعدو. بحلول ذلك الوقت ، تمكنت الدول الرائدة من بناء شبكة رادار متطورة للتحكم في المجال الجوي ، مما جعل مسألة تقليل توقيع الرادار ملحة. يجب أن تؤخذ هذه المشكلة في الاعتبار عند تطوير هيكل الطائرة.
لقد ثبت أن إيجاد حلول للمشاكل المتوقعة أمر صعب وبطيء. بدأ العمل على طائرة A-12 لوكالة المخابرات المركزية في عام 1957 واستمر لعدة سنوات. خلال هذا الوقت ، تغيرت المفاهيم والأساليب العامة للتصميم عدة مرات. اكتملت الرحلة الأولى للطائرة النموذجية فقط في عام 1962. تم تطوير طائرة الاستطلاع SR-71 للقوات الجوية على أساس مركبة منتهية بالفعل ، مما جعل من الممكن تسريع العمل بشكل كبير.
طائرة شراعية خاصة
كان حل الجزء الرئيسي من المشاكل المتوقعة مرتبطًا بشكل مباشر بتصميم هيكل الطائرة وأنظمة الطائرات العامة. بعد بحث طويل ، كان من الممكن العثور على الإصدار الأمثل للمظهر الديناميكي الهوائي. كان المخطط "اللامع" يعتبر الأفضل مع التدفقات المتطورة في القوس والجزء المركزي من جسم الطائرة وزوج من العارضة. أتاح المخطط المطبق الحصول على رفع عالي وتحسين التدفق في جميع السرعات. بالإضافة إلى ذلك ، انخفضت لحظة الانحناء في القوس بشكل حاد.
جعلت الخطوط الخاصة لهيكل الطائرة من الممكن تشتيت الإشارات جزئيًا من الرادار. في بعض أجزاء هيكل الطائرة ، حيث سمح التصميم بذلك ، كانت هناك أجزاء مصنوعة من مواد ماصة للراديو. ومع ذلك ، لم يكن الحد من الرؤية المهمة الرئيسية للمشروع ، وكانت هناك عوامل أخرى حيدت جزئيًا جميع إنجازات التصميم في هذا المجال.
تم حل قضايا الحماية الحرارية والوزن والقوة بمساعدة التيتانيوم وسبائكه. تتألف الطائرات الشراعية من 85٪ منهم. تم تصنيع الأجزاء الأخرى من الفولاذ المقاوم للحرارة والسيراميك وما إلى ذلك. كان زجاج مظلة قمرة القيادة مصنوعًا من زجاج الكوارتز. للقوة الميكانيكية والحرارية ، تم توصيله بهيكل الطائرة باستخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية.
وفقًا للحسابات ، أثناء الرحلة ، يجب أن يصل متوسط درجة حرارة الجلد إلى 260 درجة مئوية ، والحد الأقصى عند الحواف الأمامية - حتى 400 درجة مئوية. في هذا الصدد ، تم توفير العديد من خطوط الأنابيب في هيكل الطائرة لتدوير الوقود ، وإزالة الحرارة الزائدة وتسخين الوقود مسبقًا.
احتفظ هيكل التيتانيوم بقوته عند تسخينه - لكن تغير أبعاده. عند سرعة الانطلاق ، تطول طائرتا A-12 و SR-71 بعدة بوصات. تم أخذ هذه المشكلة في الاعتبار أثناء التصميم وتوفير فجوات خاصة في الجلد والهياكل الداخلية وحتى في نظام الوقود. نتيجة لذلك ، تسرب الوقود حرفياً من الطائرة على الأرض ، ولكن بعد التسارع توقف التسرب. أيضًا ، كان جزء من الكسوة مصنوعًا من صفائح مموجة.
محرك قياسي
استخدمت طائرتا A-12 و SR-71 المحركات الهجينة الفريدة من عائلة JT11D / J58 من شركة Pratt & Whitney. يجمع تصميمهم بين محركات نفاثة ونفاثة نفاثة مع إمكانية التشغيل المشترك أو بالتناوب. الدفع الأقصى ، حسب التعديل ، 20-25 ألف جنيه ؛ احتراق - 32.5 ألف جنيه.
كان جوهر محرك J58 عبارة عن وحدة نفاثة نفاثة داخل وحدة نفاثة بمساعدة مروحة. تم تجهيز مدخل الهواء بجسم مركزي متحرك ، كما كان هناك مجموعة من الفتحات واللوحات للتحكم في التدفق الوارد. تم التحكم في مآخذ الهواء وفقًا لأنماط الطيران باستخدام كمبيوتر منفصل.
في السرعات دون والأعلى من سرعة الصوت ، كانت مخاريط سحب الهواء في الموضع الأمامي وحسّنت التدفق عند مدخل المحرك. مع زيادة الطول والسرعة ، تم تهجيرهم إلى الوراء. عند سرعات أعلى من M = 3 ، تم تقسيم تدفق الهواء بين محرك نفاث نفاث ومحرك نفاث ، مما أدى إلى تكوين 80 و 20 بالمائة. التوجه ، على التوالي.
استخدم محرك J58 وقود نفاث خاص JP-7 يعتمد على الكيروسين. في ظل الظروف العادية ، تميزت بلزوجة متزايدة ، ولكن عند تسخينها ، لم تختلف عن التركيبات القياسية. تم استخدام الوقود أيضًا كجزء من أنظمة التبريد للجلد ، قمرة القيادة ، مقصورات الأدوات ، إلخ. تم استخدامه كسائل عامل في المكونات الهيدروليكية للتحكم في الفوهة. دخل السائل الساخن على الفور إلى المحرك واحترق.
تم تشغيل المحرك عن طريق حقن ما يسمى ب. وقود البدء هو ثلاثي إيثيل بوران السائل (TEB) ، والذي يشتعل عند التلامس مع الهواء. كان لكل J58 خزان TEB الخاص به لتشغيل 16 محركًا / احتراقًا إضافيًا. استخدمت المحركات شحم سيليكون خاص مُحسّن لدرجات الحرارة المرتفعة. في درجات حرارة أقل من الصفر مئوية ، تصلب هذه التركيبة ، مما يجعل من الصعب تشغيل الجهاز.
سعر كبير
نجح قسم Skunk Works والمؤسسات ذات الصلة في حل جميع المهام المعينة وإنشاء طائرات ذات خصائص طيران عالية وفريدة من نوعها. ومع ذلك ، استغرق هذا عدة سنوات ونفقات مالية كبيرة ، وتميزت الطائرات الناتجة عن ارتفاع تكاليف الإنتاج وتعقيد التشغيل.
استغرق تطوير المشروع والبحث عن جميع التقنيات اللازمة عدة سنوات. ارتبط إطلاق الإنتاج أيضًا ببعض المشكلات. على سبيل المثال ، في مذكرات لرئيس شركة Skunk Works ، بن ريتش ، يذكر صعوبة الحصول على التيتانيوم. لم يكن لدى الولايات المتحدة مثل هذه المواد الخام ، ولهذا كان عليها ترتيب عملية كاملة لشرائها من الاتحاد السوفيتي من خلال شركات وهمية.
لصالح وكالة المخابرات المركزية ، تم بناء 15 طائرة من التعديلات الرئيسية. تلقت القوات الجوية 32 وحدة. نص العقد المبرم مع القوات الجوية على تكلفة واحدة SR-71 عند مستوى 34 مليون دولار (أكثر من 270 مليون بالأسعار الجارية) ، واتضح أن برنامج الإنتاج كان رقماً قياسياً مكلفاً بالنسبة لوقته.
كما تبين أن العملية كانت صعبة ومكلفة. استغرق التحضير للرحلة عدة أيام. بعد كل رحلة ، تطلبت الطائرة 650 عملية فحص وإجراءات مختلفة استغرقت عدة ساعات. بعد 25 و 100 و 200 ساعة من الرحلة ، كان من الضروري إجراء فحص شامل مع التفكيك الجزئي ، حيث تم تخصيص عدة أيام عمل.تم إرسال المحركات إلى الحاجز بعد 200 ساعة من التشغيل ، وبعد 600 ساعة - للإصلاح.
قبل وقت قصير من إيقاف تشغيل SR-71 ، أفيد صراحة أن ساعة طيران مثل هذه الطائرة تكلف تقريبًا. 85 ألف دولار تكلفة تشغيل آلة واحدة سنوياً ما لا يقل عن 300-400 مليون دولار.
ومع ذلك ، تلقت وكالة المخابرات المركزية والقوات الجوية أداة خاصة بأعلى أداء. يمكن أن تعمل طائرات A-12 و SR-71 على ارتفاعات لا تقل عن 25-26 كم وتطور سرعات تصل إلى M = 3 ، 3 ، والتي أنقذتها لسنوات عديدة من الدفاع الجوي لعدو محتمل. أثناء العملية ، خسرت وكالة المخابرات المركزية 6 من طائراتها من طراز A-12 ، القوة الجوية - 12 وحدة SR-71. في الوقت نفسه ، لم تكن هناك خسائر قتالية.
طفرة تكنولوجية
استمر تشغيل طائرة A-12 لبضع سنوات فقط - حتى عام 1968 ، استخدم سلاح الجو SR-71 حتى عام 1998 ، وشطبت ناسا المعدات بعد عام. يمكن للطائرات المكونة من نموذجين والعديد من التعديلات ، ذات التصميم الخاص القائم على التقنيات المتقدمة ، أن تظهر خصائص تكتيكية وتقنية متميزة. ومع ذلك ، للسبب نفسه ، كانت باهظة الثمن ومعقدة. بحلول الوقت الذي تم فيه التخلي عنهم ، ظهرت وسائل استطلاع أكثر ملاءمة وفعالية.
لم يظهر أبدًا بديل مباشر لطائرة A-12 / SR-71 - كان مكان طائرات الاستطلاع طويلًا وشغلًا بقوة بواسطة المركبات الفضائية. ونتيجة لذلك ، لم تظهر بعد في الولايات المتحدة نماذج جديدة من تكنولوجيا الطيران ذات الخصائص المماثلة. ومع ذلك ، فقد خلقت مشاريع الطائرات عالية السرعة من Skunk Works أساسًا علميًا وتقنيًا وتكنولوجيًا جادًا لتطوير الطيران العسكري والمدني. لا تزال بعض الحلول المقترحة في الماضي مستخدمة بنشاط.
