Lockheed SR-71 Blackbird: лётно-технические характеристики
Lockheed SR-71 – один из самых знаменитых самолетов-разведчиков и одновременно один из самых неизвестных. «Черный дрозд» является детищем известного авиаконструктора Клэренса Джонсона, главы отдела перспективных разработок (ADP) фирмы Lockheed. Спроектированный в конце 50-х, «Блэкберд» и сегодня выглядит футуристическим, и это при том, что создавали его не с помощью быстродействующих компьютеров, а на обычном кульмане.
Конструкция
SR-71 Blackbird построен по схеме «бесхвостка» с треугольным крылом и двухкилевым хвостовым оперением. Конструкция традиционная – со стрингерами, шпангоутами и работающей обшивкой. Тщательно «зализанные» формы служат не только аэродинамике. «Самолеты-невидимки», созданные по технологии Stealth, принято считать изобретением последнего десятилетия, но эта технология в значительной мере воплощена и в конструкции «Блэкберда». Закругленные контуры и плавные сопряжения поверхностей делают самолет менее заметным для радаров.
Стратегический сверхзвуковой разведчик почти не имеет плоских поверхностей. Исключение – довольно крупные кили, но они наклонены внутрь, что уменьшает их эффективную площадь рассеивания. Кроме того, в конструкции передней и задней кромки крыла применены радиопоглощающие материалы в виде треугольных вставок сотовых пластиковых конструкций. Благодаря такой форме вставок радиоволны отражаются внутри треугольника до полного затухания. В довершение всего работающая радиоаппаратура искажает отраженный от самолета сигнал, сбивая с толку операторов радаров ПВО.
При длительном полете на сверхзвуковых скоростях самолет подвергается сильному и длительному нагреву. Поэтому конструкция «Блэкберда» почти на 93 % состоит из высокопрочного и жароупорного титанового сплава «Бета Б-120».
Фюзеляж
Учитывая, что на скорости гладкие панели обшивки крыла коробятся и вспучиваются от нагрева, эти элементы сделали гофрированными. Продольные бороздки не только работают как ребра жесткости, но и увеличивают площадь рассеивания тепла, почти не повышая сопротивления.
Многие современные американские боевые самолеты имеют наплывы на корневой части крыла, но у «Блэкберда» они занимают всю длину фюзеляжа, из-за чего его сечение из круглого превращается в почти ромбовидное. Эти наплывы играют двоякую роль: создают весьма значительную подъемную силу, которая вдвое уменьшает изгибающий момент на длинном фюзеляже, и одновременно служат для размещения топлива и оборудования. Кроме того, они работают и на аэродинамику, снижая лобовое сопротивление.
Экипаж размещается в расположенных «в тандем» кабинах с отдельными, открывающимися назад фонарями. Остекление кабин модели Lockheed SR-71 выполнено из специального стекла, не пропускающего жесткое ультрафиолетовое излучение на большой высоте. Кабины оборудованы кондиционерами, экипаж совершает полет в высотно-компенсирующих костюмах.
Крыло
Крыло имеет крутку наружных консолей, уменьшающую изгибающий и крутящий моменты на нем. Продувка модели в аэродинамической трубе показала, что необходимости в закрылках или предкрылках нет - большое крыло на посадке создает мощную воздушную подушку, обеспечивая очень мягкую посадку почти без вмешательства пилота. Широко разнесенные мотогондолы тщательно сглажены и имеют с внешней стороны в месте соединения с передней кромкой крыла заметные наплывы.
Хвостовое оперение
Вертикальное хвостовое оперение сделано цельноповоротным. Такие кили в 2,5 раза эффективнее традиционных рулей и требуют меньших углов отклонения, что снижает сопротивление. Максимальный угол отклонения килей «Блэкберда» на скорости до 0,5 Маха составляет 20°, при большей скорости он автоматически уменьшается до 10°. Кили наклонены внутрь на 15°, что положительно влияет на устойчивость и управляемость. Например, сверхзвуковой самолет SR-71 не боится бокового ветра до 18 м/с. Заднюю кромку крыла целиком занимают комбинированные элероны и рули высоты.
Моторы
«Блэкберд» имеет два особо мощных двигателя типа ТРД Pratt & Whitney JT11D-20B (другое обозначение – J58) тягой по 144,56 кН. В них и кроется секрет огромной дальности «Блэкберда»: на скорости 3 Маха моторы превращаются по сути в прямоточные: 58 % тяги дает воздухозаборник, 25 % – сопло и лишь 17 % – собственно двигатель. Воздухозаборники самолета «Черная птица» были сконструированы так, чтобы давать значительную часть общей тяги. Конусы сделаны регулируемыми, чтобы удерживать ударную волну в воздухозаборнике.
Конструируя двигатель J58, специалисты из Pratt & Whitney столкнулись с серьезными трудностями: температура в воздухозаборнике достигала 380 °C, у топливных форсунок – 160 °C, в форсажной камере – 280 °C, а масла в двигателе – 485 °C. Поэтому в конструкции J58, помимо титана, нашли применение особо жаропрочные никелевые сплавы Hastelloy-X и Rene-41. Из-за такого напряженного теплового режима двигатели через каждые 200 часов работы проходили полную разборку и проверку.
Шасси
Шасси «Блэкберда» трехопорное с носовым колесом. Носовая опора с двумя колесами убирается вперед, основные – к центру. Уборка шасси производится немедленно после отрыва от земли, поскольку Lockheed SR-71 быстро разгоняется до максимально разрешенной скорости полета с выпущенным шасси (555 км/ч). Основные опоры имеют по три колеса на одной оси, чтобы снизить давление на грунт и одновременно сэкономить внутренний объем фюзеляжа.
Шины изготовлены не из резины, а из особого жароупорного материала, и с целью поддержания постоянного давления на всех полетных режимах, а также во избежание окисления наполнены не воздухом, а азотом. Они имеют гладкий протектор и покрыты серебристой краской для уменьшения нагрева. Колодцы шасси окружены топливными баками – топливо играет роль охлаждающей жидкости.
Тормозная система
Самолет-разведчик снабжен одинарным тормозным парашютом диаметром 12 м, выпускаемым с помощью пиропатрона сразу после касания ВПП на скорости 280-330 км/ч. Парашют изготовлен из специального термостойкого материала и сделан сетчатым, чтобы его не разорвало скоростным напором. Он отцепляется при снижении скорости самолета до 110 км/ч, чтобы фал не запутался в килях.
Оборудование
Авиация США использует наиболее передовые системы телеметрии и управления. «Блэкберд» снабжен восьмиканальной системой повышения устойчивости (СПУ), компенсирующей «встроенную» неустойчивость самолета (она вызвана неравномерным нагревом в крейсерском полете). Система работает по всем трем осям координат и троекратно дублирована.
На скорости в 3 Маха и выше слишком энергичные действия рулями могут привести к резкому изменению положения самолета в пространстве, а это чревато его разрушением. С другой стороны, на той высоте, на которой действует SR-71 Blackbird, плотность воздуха составляет меньше 2 % от его плотности на уровне моря, поэтому требуется большое отклонение рулей.
СПУ была создана фирмой Honeywell и оказалась одной из самых надежных во всем самолете: средняя наработка на отказ у нее порядка 130 000 часов. Если система все же сломается, управлять самолетом в крейсерском режиме сложно, но возможно.
Фирма Honeywell разработала также компьютер для обработки полетных данных, дающий поправку на искажения, возникающие в полете на сверхзвуковой скорости. Из-за сильного разрежения воздуха на большой высоте обычные приборы с вводом данных от трубок ПВД были ненадежны. Точные значения вертикальной скорости, высоты и скорости в числах Маха выводились с компьютера на три цифровых дисплея в пилотской кабине.
Топливная система
Сильнейший и длительный нагрев самолета Lockheed SR-71 в крейсерском полете потребовал разработки новых горюче-смазочных материалов, герметиков, гидросмесей, изоляционных материалов и т. д. Так, топливо, применяемое в «Блэкберде», марки JP-7, имеет столь высокую температуру вспышки, что поджигать его приходилось специальным реактивом – триэтилбораном (ТЭБ). Благодаря этому оно используется как охлаждающая жидкость для охлаждения кабин экипажа и наиболее чувствительных к перегреву узлов, в особенности шасси. Но по мере выработки топлива начинался неравномерный нагрев фюзеляжа, что вызывало деформацию его наплывов.
В специальном баке на самолете имеется запас триэтилборана для запуска двигателей в воздухе и включения форсажа. Стратегический разведчик снабжен шестью топливными баками, которые вмещают 46 000 л топлива. Баки интегральные, верхние и нижние стенки их образует обшивка, и вследствие систематического расширения и сжатия планера при нагреве и охлаждении они трескаются. Через каждые 200 часов налета их герметизируют, но все же баки текут, и под стоящими на стоянке самолетами скапливаются целые лужи горючего. Поскольку топливо JP-7 нелетучее, опасности пожара практически нет, но в крейсерском полете стенки баков нагреваются до 280 °C, так что даже топливо JP-7 с его высокой температурой вспышки может дать взрыв. Поэтому в полете баки заполняют азотом.
Технические характеристики
Модель SR-71 имеет следующие технические характеристики:
- Длина – 32,7 м.
- Размах крыла: 16,9 м.
- Высота – 5,6 м.
- Взлетная масса – до 78 т.
- Дальность полета – 4800-5200 км.
- Максимальная скорость – 2125 км/ч на высоте 9 000 м и 3220 км/ч на высоте 24 000 м.
Вооружение
Из трех вариантов «Блэкберда» вооружение имел только сверхзвуковой самолет-перехватчик YF-12A. Оно состояло из четырех ракет «воздух-воздух» Hughes GAR-9 (AIM-47A) Super-Falcon, наводимых на цель с помощью радара AN/ASG-18A. Разведывательные варианты вооружения не имели, хотя прорабатывался вариант установки на SR-71 сбрасываемого контейнера с ядерными бомбами, на манер бомбардировщика Convair В-58 Hustlen.
Неуловимый
Самолеты военной авиации играют важную роль в современной стратегии ведения боевых действий. Несмотря на внушительную группировку спутников слежения у ведущих держав, авиация все еще важна при проведении разведывательных миссий. Пожалуй, именно Blackbird является самым легендарным самолетом-разведчиком.
Побывав во всех «горячих точках» мира, SR-71 ни разу не был сбит. В 1972 году в военном журнале Ramparts цитировались слова бывшего сержанта ВВС, работавшего в Агентстве национальной безопасности: «Сбить SR-71 невозможно». Сержант приводил случаи, когда китайцы пытались это сделать, но пилотам поднятых по тревоге перехватчиков «МиГ-21» оставалось только недоумевать, куда испарился нарушитель. По его словам, «Блэкберды» летали и над советской территорией, а станции прослушивания АНБ вдоль границ СССР фиксировали реакцию советской ПВО. Более того, бывший сержант сообщил, что электронно-разведывательная техника США позволяла им следить за полетами практически всех советских военных самолетов и даже определять, кто в данный момент пилотирует ту или иную машину. И в этом немалая заслуга «семьдесят первых».
На протяжении 70-х самолеты Америки летали над Северной Кореей, Китаем, Кубой, вдоль границ СССР. При этом были встречи с самым скоростным по тем временам советским перехватчиком – МиГ-25П, и заканчивались они, по свидетельствам американцев, не в пользу последнего. Безуспешны были также попытки достать неуловимого «гостя» новейшими на тот момент зенитными ракетами.
Lockheed A-12
Название «Блэкберд» связывают чаще всего со стратегическим разведчиком SR-71. Однако за этим названием стоят еще две не столь известные машины: А-12 и YF-12A.
История появления этих обозначений достаточно любопытна. Известно, что самолеты военной авиации США имеют четкую классификацию. Аббревиатура YF обозначала класс истребителей, собственно, YF-12A и был экспериментальным истребителем. Литеру А (attack) присваивали штурмовикам, но А-12 явно не похож на штурмовик. Это сделано, чтобы запутать разведку СССР после грандиозного международного скандала, связанного со сбитием над Свердловском (Екатеринбургом) американского самолета-шпиона. Тогда президент Эйзенхауэр пообещал Хрущеву не использовать разведывательные летательные аппараты в небе над Советским Союзом, но проект Lockheed как раз и был ориентирован на данные операции. Формально он считался «гражданским», так как принадлежал ЦРУ – не армейской организации.
К январю 1962 года прототип А-12 был готов к испытаниям. После первых полетов выяснилось, что в конструкции много недоработок. Особенно досаждала силовая установка, требовавшая долгой и трудоемкой доводки воздухозаборников. Несмотря на это, А-12 был запущен в серию – ЦРУ срочно нужен был скоростной разведчик на смену устаревшему U-2. Было выпущено 14 экземпляров.
Особенности конструкции
Lockheed А-12 оставался по сути экспериментальным – он имел множество недостатков, которые можно было устранить только доработкой конструкции. Пожалуй, главный из них – огромная нагрузка на пилота, которому, помимо управления самолетом, что само по себе было делом непростым, приходилось управляться с многочисленной разведаппаратурой.
Внешними приметами А-12 были сильно заостренный нос с прямыми кромками передних частей наплывов фюзеляжа и короткая законцовка последнего. Главное же отличие от последующих модификаций «Блэкберда» заключалось в том, что он был одноместным. За пилотской кабиной находился отсек разведоборудования (так называемый Q-отсек), разведывательная аппаратура размещалась также в наплывах фюзеляжа. За редким исключением А-12 оставались почти целиком некрашеными – черными были только носовая часть с пилотской кабиной, передние кромки крыльев и конусы воздухозаборников.
Перехватчик YF-12A
Он является боевым ответвлением семейства «Блэкберд». Основные отличия от самолетов-шпионов:
- На YF-12A установлен радар управления огнем модели Hughes AN/ASG-18A с сопряженной ИК-системой поиска и сопровождения целей.
- Вооружение – четыре ракеты AIM-47A (GAR-9) Super-Falcon класса «воздух-воздух».
- За пилотской кабиной вместо Q-отсека предусмотрена вторая кабина, где размещался оператор вооружения.
В 1964 году конструктор Клэренс Джонсон удостоен премии Коллиэра «За выдающиеся достижения в аэронавтике США». На презентации Lockheed YF-12A были представлены самолеты, выкрашенные в черный цвет. Возможно, отсюда и пошло их неформальное название – «Черная птица».
Конец эпохи
К началу восьмидесятых годов ресурс машин был уже на исходе, и поддержание их в летном состоянии стало весьма проблематичным. Особенно тяжелым было положение с двигателями: ТРД J-58 был снят с производства еще в конце шестидесятых, и хотя через каждые 200 часов работы двигатели проходят полную разборку и проверку, а через каждые 600 часов – капремонт, естественно, они изнашиваются. Запчасти к ним достать было все труднее.
Весной 1988 года министр ВВС США Эдвард Олдридж сообщил, что стоимость содержания парка SR-71 равна расходам на содержание двух крыльев истребительной авиации. К тому времени количество находящихся в эксплуатации машин сократили вдвое – с 12 до 6. В 1989 году было решено снять самолет разведчик SR-71 с вооружения. Весной 1990 года «семьдесят первые» отправили в отставку. Три машины были переданы летно-испытательному центру НАСА Драйден в качестве летающих лабораторий для исследования сверхзвукового полета. Из оставшихся минимум шесть бортов законсервированы и теоретически могут в случае необходимости быть приведены в летное состояние.