ในช่วงกลางทศวรรษที่หกสิบ CIA และกองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้รับเครื่องบินลาดตระเวน A-12 และ SR-71 ล่าสุด เครื่องจักรเหล่านี้รวมกันเป็นหนึ่งเดียวในแง่ของส่วนหลักของหน่วย มีความโดดเด่นด้วยการบินและลักษณะทางเทคนิคที่สูงมาก ซึ่งทำให้สามารถแก้ไขงานหลักได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การเข้าถึงความเร็วสูงสุดที่ระดับ M = 3, 3 และระดับความสูงในการบินมากกว่า 25 กม. กลับกลายเป็นงานที่ยากมาก ซึ่งจำเป็นต้องมีโซลูชันและเทคโนโลยีการออกแบบใหม่โดยพื้นฐาน
วงกลมของปัญหา
การพัฒนาโครงการ A-12 และ SR-71 ดำเนินการในแผนก Lockheed โดยใช้ชื่อทางการ Skunk Works การสร้างเครื่องบินใหม่เริ่มต้นด้วยการวิจัยและพัฒนาและการค้นหาโซลูชันทางเทคนิคที่เหมาะสมที่สุด ในขั้นตอนนี้ ได้มีการกำหนดปัญหาที่เครื่องบิน "สามบิน" กำลังเผชิญอยู่ จากนั้นการค้นหาเทคโนโลยีที่เหมาะสมก็เริ่มขึ้น
อากาศพลศาสตร์กลายเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญ บินด้วยความเร็วประมาณ M = 3 มีลักษณะเฉพาะของตัวเองที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อสร้างรูปลักษณ์ของเครื่องบิน อย่างไรก็ตาม การเข้าถึงความเร็วดังกล่าวก็ยากเช่นกัน สิ่งนี้ต้องการเครื่องยนต์พิเศษที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในทุกโหมดความเร็ว
ที่ความเร็วการบินที่ต้องการ ปัญหาของภาระความร้อนควรปรากฏออกมาอย่างเต็มที่ จำเป็นต้องปกป้องเครื่องร่อนจากความร้อนสูงเกินไป การเสียรูป และการทำลายที่อาจเกิดขึ้นได้ ด้วยเหตุนี้ เครื่องบินจึงต้องมีความแข็งแกร่งสูง เนื่องจากในความเร็วปฏิบัติการ แม้แต่การซ้อมรบที่ง่ายที่สุดก็สัมพันธ์กับการบรรทุกเกินพิกัด
ข้อกำหนดแยกต่างหากที่เกี่ยวข้องกับทัศนวิสัยของเครื่องบินต่อศัตรู เมื่อถึงเวลานั้น ประเทศชั้นนำสามารถสร้างเครือข่ายเรดาร์ที่พัฒนาแล้วสำหรับการควบคุมน่านฟ้า ซึ่งทำให้ปัญหาการลดลายเซ็นเรดาร์เป็นเรื่องเร่งด่วน ปัญหานี้ต้องนำมาพิจารณาเมื่อพัฒนาเฟรมเครื่องบิน
การค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาที่คาดหวังได้พิสูจน์แล้วว่ายากและช้า การทำงานกับเครื่องบิน A-12 สำหรับ CIA เริ่มขึ้นในปี 2500 และดำเนินต่อไปอีกหลายปี ในช่วงเวลานี้ แนวความคิดทั่วไปและวิธีการออกแบบได้เปลี่ยนแปลงไปหลายครั้ง การบินครั้งแรกของเครื่องบินต้นแบบเสร็จสมบูรณ์ในปี พ.ศ. 2505 เท่านั้น เครื่องบินลาดตระเวน SR-71 สำหรับกองทัพอากาศได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของยานพาหนะที่เสร็จแล้ว ซึ่งทำให้สามารถเร่งงานได้อย่างมาก
เครื่องร่อนพิเศษ
การแก้ปัญหาในส่วนหลักของปัญหาที่คาดหวังนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการออกแบบโครงเครื่องบินและระบบอากาศยานทั่วไป หลังจากค้นหามาอย่างยาวนาน ก็สามารถพบรุ่นที่เหมาะสมที่สุดของลักษณะแอโรไดนามิกได้ รูปแบบ "ไร้หาง" ถือเป็นรูปแบบที่ดีที่สุดโดยมีการไหลเข้าที่พัฒนาขึ้นในหัวเรือและส่วนกลางของลำตัวเครื่องบินและกระดูกงูคู่หนึ่ง รูปแบบที่นำไปใช้ทำให้สามารถรับแรงยกสูงและปรับปรุงการไหลได้ทุกความเร็ว นอกจากนี้ โมเมนต์การโก่งตัวของคันธนูยังลดลงอย่างรวดเร็ว
รูปทรงพิเศษของโครงเครื่องบินทำให้สามารถกระจายสัญญาณบางส่วนจากเรดาร์ได้ ในบางส่วนของโครงเครื่องบินที่การออกแบบอนุญาตให้มีชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุดูดซับคลื่นวิทยุ อย่างไรก็ตาม การลดทัศนวิสัยไม่ใช่งานหลักของโครงการ และยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ทำให้ความสำเร็จในการออกแบบทั้งหมดเป็นกลางบางส่วนในพื้นที่นี้
ปัญหาเรื่องการป้องกันความร้อน น้ำหนัก และความแข็งแรงได้รับการแก้ไขด้วยความช่วยเหลือของไททาเนียมและโลหะผสม เครื่องร่อนประกอบด้วย 85% ของพวกเขา ชิ้นส่วนอื่นๆ ทำจากเหล็กทนความร้อน เซรามิก ฯลฯ กระจกของหลังคาห้องนักบินทำจากแก้วควอทซ์ เพื่อความแข็งแรงทางกลและความร้อน มันถูกเชื่อมต่อกับเฟรมโดยใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก
ตามการคำนวณ ในระหว่างเที่ยวบิน อุณหภูมิเฉลี่ยของผิวหนังควรถึง 260 ° C สูงสุดที่ขอบชั้นนำ - สูงถึง 400 ° C ในการนี้ มีการวางท่อจำนวนมากในโครงเครื่องบินเพื่อหมุนเวียนน้ำมันเชื้อเพลิง ขจัดความร้อนส่วนเกินและอุ่นเชื้อเพลิงก่อน
โครงสร้างไททาเนียมยังคงความแข็งแรงไว้เมื่อถูกความร้อน แต่ขนาดเปลี่ยนไป ที่ความเร็วการล่องเรือ A-12 และ SR-71 ยาวขึ้นหลายนิ้ว ปัญหานี้ถูกนำมาพิจารณาในระหว่างการออกแบบและจัดให้มีช่องว่างพิเศษในผิวหนัง โครงสร้างภายใน และแม้แต่ในระบบเชื้อเพลิง เป็นผลให้เชื้อเพลิงไหลออกจากเครื่องบินอย่างแท้จริงบนพื้นดิน แต่หลังจากเร่งความเร็วแล้วการรั่วไหลก็หยุดลง นอกจากนี้ส่วนหนึ่งของการหุ้มทำด้วยแผ่นลูกฟูก
เครื่องยนต์บันทึก
เครื่องบิน A-12 และ SR-71 ใช้เครื่องยนต์ไฮบริดที่เป็นเอกลักษณ์ของตระกูล JT11D / J58 จาก Pratt & Whitney การออกแบบของพวกเขาผสมผสานเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทและแรมเจ็ตเข้ากับความเป็นไปได้ของการทำงานร่วมกันหรือสลับกัน แรงขับสูงสุดขึ้นอยู่กับการดัดแปลง 20-25,000 ปอนด์ afterburner - 32.5 พันปอนด์
แกนหลักของเครื่องยนต์ J58 คือหน่วยเทอร์โบเจ็ทที่อยู่ภายในหน่วยแรมเจ็ทพร้อมพัดลมช่วย ช่องรับอากาศติดตั้งตัวเครื่องส่วนกลางที่เคลื่อนย้ายได้ และยังมีชุดช่องระบายอากาศและแผ่นปิดเพื่อควบคุมการไหลเข้าอีกด้วย ช่องอากาศเข้าถูกควบคุมตามโหมดการบินโดยใช้คอมพิวเตอร์แยกต่างหาก
ที่ความเร็วต่ำกว่าและเหนือเสียง กรวยไอดีอากาศอยู่ในตำแหน่งไปข้างหน้าและปรับการไหลที่ทางเข้าเครื่องยนต์ให้เหมาะสม ด้วยความสูงและความเร็วที่เพิ่มขึ้น ที่ความเร็วเหนือ M = 3 การไหลของอากาศจะถูกแบ่งระหว่างเครื่องยนต์ ramjet และ turbojet ซึ่งสร้าง 80 และ 20 เปอร์เซ็นต์ แรงขับตามลำดับ
เครื่องยนต์ J58 ใช้น้ำมันเครื่องบินเจ็ตพิเศษ JP-7 ที่ใช้น้ำมันก๊าด ภายใต้สภาวะปกติมีความหนืดเพิ่มขึ้น แต่เมื่อถูกความร้อนก็ไม่แตกต่างจากองค์ประกอบมาตรฐาน เชื้อเพลิงยังถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบทำความเย็นสำหรับผิวหนัง ห้องนักบิน ช่องอุปกรณ์ ฯลฯ มันถูกใช้เป็นของเหลวทำงานในระบบไฮดรอลิกส์ควบคุมหัวฉีด ของเหลวร้อนเข้าสู่เครื่องยนต์และเผาไหม้ออกทันที
เครื่องยนต์สตาร์ทด้วยการฉีดสารที่เรียกว่า เชื้อเพลิงเริ่มต้นคือไตรเอทิลโบเรนเหลว (TEB) ซึ่งติดไฟเมื่อสัมผัสกับอากาศ J58 แต่ละคันมีถัง TEB ของตัวเองสำหรับเครื่องยนต์ 16 เครื่อง / การเผาไหม้หลังการเผาไหม้ มอเตอร์ใช้จาระบีซิลิโคนพิเศษที่ปรับให้เหมาะกับอุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียส องค์ประกอบนี้จะแข็งตัว ซึ่งทำให้ใช้งานอุปกรณ์ได้ยาก
ราคาสูง
แผนก Skunk Works และองค์กรที่เกี่ยวข้องได้ประสบความสำเร็จในการแก้ไขงานที่ได้รับมอบหมายทั้งหมดและสร้างเครื่องบินที่มีลักษณะการบินสูงที่ไม่เหมือนใคร อย่างไรก็ตาม การดำเนินการนี้ใช้เวลาหลายปีและมีค่าใช้จ่ายทางการเงินจำนวนมาก และผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องบินที่โดดเด่นด้วยต้นทุนการผลิตที่สูงและความซับซ้อนของการดำเนินงาน
การพัฒนาโครงการและการค้นหาเทคโนโลยีที่จำเป็นทั้งหมดใช้เวลาหลายปี การเปิดตัวการผลิตก็เกี่ยวข้องกับปัญหาบางอย่างเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในไดอารี่ของ Ben Rich หัวหน้า Skunk Works กล่าวถึงความยากลำบากในการได้รับไทเทเนียม สหรัฐอเมริกาไม่มีวัตถุดิบดังกล่าว จึงต้องจัดให้มีการดำเนินการทั้งหมดเพื่อซื้อจากสหภาพโซเวียตผ่านบริษัทเชลล์
เพื่อประโยชน์ของ CIA มีการสร้างเครื่องบิน 15 ลำของการดัดแปลงหลัก กองทัพอากาศได้รับ 32 หน่วย สัญญากับกองทัพอากาศให้ราคา SR-71 หนึ่งเครื่องที่ระดับ 34 ล้านดอลลาร์ (มากกว่า 270 ล้านดอลลาร์ในราคาปัจจุบัน) และโปรแกรมการผลิตกลับกลายเป็นว่าแพงเป็นประวัติการณ์ในช่วงเวลานั้น
การดำเนินการก็กลายเป็นเรื่องยากและมีราคาแพง การเตรียมตัวสำหรับเที่ยวบินใช้เวลาหลายวัน หลังจากแต่ละเที่ยวบิน เครื่องบินต้องมีการตรวจสอบและขั้นตอนต่างๆ 650 รายการ ซึ่งใช้เวลาหลายชั่วโมง หลังจากบิน 25, 100 และ 200 ชั่วโมง จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างละเอียดพร้อมการถอดชิ้นส่วนบางส่วน ซึ่งต้องใช้เวลาหลายวันทำการเครื่องยนต์ถูกส่งไปยังแผงกั้นหลังจากใช้งาน 200 ชั่วโมง และหลังจาก 600 ชั่วโมง - สำหรับการยกเครื่อง
ไม่นานก่อนการปลดประจำการของ SR-71 มีรายงานอย่างเปิดเผยว่าชั่วโมงบินของเครื่องบินดังกล่าวมีราคาประมาณ 85,000 ดอลลาร์ การทำงานของเครื่องหนึ่งเครื่องต่อปีมีค่าใช้จ่ายอย่างน้อย 300-400 ล้าน
อย่างไรก็ตาม CIA และกองทัพอากาศได้รับเครื่องมือพิเศษที่มีประสิทธิภาพสูงสุด A-12 และ SR-71 สามารถปฏิบัติการที่ระดับความสูงอย่างน้อย 25-26 กม. และพัฒนาความเร็วได้สูงถึง M = 3, 3 ซึ่งช่วยพวกเขาให้รอดพ้นจากการป้องกันภัยทางอากาศของศัตรูที่อาจเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายปี ในระหว่างการปฏิบัติการ CIA สูญเสีย A-12 จำนวน 6 ลำคือกองทัพอากาศ - 12 SR-71 ยูนิต ในขณะเดียวกันก็ไม่มีการสูญเสียการต่อสู้
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี
การดำเนินงานของเครื่องบิน A-12 ใช้เวลาเพียงไม่กี่ปี - จนถึงปี 1968 กองทัพอากาศใช้ SR-71 จนถึงปี 1998 และ NASA ได้ยกเลิกอุปกรณ์ดังกล่าวในอีกหนึ่งปีต่อมา เครื่องบินสองรุ่นและการดัดแปลงหลายอย่างซึ่งมีการออกแบบพิเศษตามเทคโนโลยีขั้นสูงสามารถแสดงลักษณะทางยุทธวิธีและทางเทคนิคที่โดดเด่น อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลเดียวกัน มันจึงมีราคาแพงและซับซ้อนมาก เมื่อถึงเวลาที่พวกเขาถูกทอดทิ้งวิธีการลาดตระเวนที่สะดวกและมีประสิทธิภาพมากขึ้นก็ปรากฏขึ้น
ไม่มีการแทนที่โดยตรงสำหรับ A-12 / SR-71 - ช่องของเครื่องบินลาดตระเวนนั้นยาวและแน่นหนาโดยยานอวกาศ เป็นผลให้เทคโนโลยีการบินรุ่นใหม่ที่มีลักษณะเทียบเคียงยังไม่ปรากฏในสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม โครงการเครื่องบินความเร็วสูงจาก Skunk Works ได้สร้างพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ เทคนิค และเทคโนโลยีอย่างจริงจังสำหรับการพัฒนาต่อไปของการบินทหารและพลเรือน วิธีแก้ปัญหาบางอย่างที่เสนอในอดีตยังคงใช้อย่างแข็งขัน
