Lockheed SR-71 Blackbird (Dansk)

Oversigt Rediger

SR-71 blev designet til flyvning over Mach 3 med et flybesætning på to i tandem-cockpits, med piloten i det forreste cockpit og rekognosceringssystemofficeren, der opererer overvågningssystemerne og udstyr fra bageste cockpit og styring af navigation på missionsflyvevejen. SR-71 blev designet til at minimere dets radartværsnit, et tidligt forsøg på stealth-design. Færdige fly blev malet mørkeblåt, næsten sort, for at øge emissionen af intern varme og fungere som camouflage mod nattehimlen. Den mørke farve førte til flyets “kaldenavn” Blackbird “.

Mens SR-71 gennemførte radarmodforanstaltninger for at undgå aflytningsindsats, var dens største beskyttelse dens kombination af høj højde og meget høj hastighed, hvilket gjorde sammen med sit lave radartværsnit gav disse kvaliteter meget kort tid for et fjendtligt overflade-til-luft-missilsted (SAM) til at erhverve og spore flyet på radar. På det tidspunkt, hvor SAM-stedet kunne spore SR-71, var det ofte for sent at starte en SAM, og SR-71 ville være uden for rækkevidde, før SAM kunne indhente det. Hvis SAM-webstedet kunne spore SR-71 og skyde en SAM i tide , SAM ville bruge næsten hele delta-v af dens boost- og bærerfaser lige ved at nå SR-71s højde; på dette tidspunkt kunne det ud af kraft ikke gøre mere end at følge sin ballistiske bue. Blot acceleration ville typisk være nok for en SR-71 til at unddrage sig en SAM; ændringer af piloter i SR-71s hastighed, højde og kurs var også ofte nok til at ødelægge enhver radarlås på flyet af SAM-steder eller fjendens krigere. Ved vedvarende hastigheder på mere end Mach 3,2 var flyet hurtigere end Sovjetunionens hurtigste interceptor, Mikoyan-Gurevich MiG-25, som heller ikke kunne nå SR-71s højde. I løbet af dens levetid blev ingen SR-71 nogensinde skudt ned.

Flyskrog, baldakin og landingsudstyr Rediger

På de fleste fly var brugen af titanium begrænset af de involverede omkostninger; det blev generelt kun brugt i komponenter udsat for de højeste temperaturer, såsom udstødningsdæksler og forkanter på På SR-71 blev titanium brugt til 85% af strukturen med meget af resten af polymerkompositmaterialer. For at kontrollere omkostningerne brugte Lockheed en lettere bearbejdet titaniumlegering, der blev blødgjort ved en lavere temperatur. De stillede udfordringer førte Lockheed udviklede nye fabrikationsmetoder, som siden er blevet brugt til fremstilling af andre fly. Lockheed fandt ud af, at vask af svejset titanium kræver destilleret vand, da klor til stede i ledningsvand er ætsende; cadmium-belagte værktøjer kunne ikke bruges, da de også forårsagede korrosion. Metallurgisk forurening var et andet problem; på et tidspunkt blev 80% af det leverede titanium til fremstilling afvist af disse grunde.

De høje temperaturer, der genereres under flyvning, krævede speciel design og driftsteknikker. Større dele af de indvendige vingeres hud var bølgepap, ikke glatte. Aerodynamicists oprindeligt imod konceptet, nedsættende henvise til flyet som en Mach 3 variant af 1920erne-æra Ford Trimotor, som var kendt for sin bølgepap aluminiumskind. Varmen ville have fået en glat hud til at splittes eller krølle, mens den bølgede hud kunne udvides lodret og vandret og havde øget længdestyrke.

Skrogpaneler blev fremstillet til kun at passe løst med flyet på jorden. Korrekt tilpasning blev opnået, da flyrammen blev opvarmet og udvidet flere inches. På grund af dette og manglen på et brændstofforseglingssystem, der kunne håndtere flyrammens udvidelse ved ekstreme temperaturer, lækkede flyet JP-7 brændstof på jorden inden start.

Den ydre forrude på cockpittet var lavet af kvarts og blev ultralydsmeltet til titaniumrammen. Temperaturen på det udvendige af forruden nåede op på 600 ° F (316 ° C) under en mission. Køling blev udført ved at cykle brændstof bag titaniumoverfladerne i chines Ved landing var baldakinetemperaturen over 572 ° F (300 ° C).

De røde striber på nogle SR-71er skulle forhindre vedligeholdelsesarbejdere i at beskadige huden. Nær midten af skroget , den buede hud var tynd og delikat uden støtte fra de strukturelle ribben, som var adskilt flere meter fra hinanden.

Blackbirds dæk, fremstillet af BF Goodrich, indeholdt aluminium og var fyldt med nitrogen. De koster $ 2.300 og kræver normalt udskiftning inden for 20 missioner. Blackbird landede i over 170 knob (200 km / t; 310 km / t) og indsatte en træk faldskærm for at stoppe; slisken handlede også for at reducere belastningen på dækkene.

Erhvervelse af titaniumEdit

Titanium var en mangelvare i USA, så Skunk Works-teamet blev tvunget til at lede andre steder efter metallet. Meget af det nødvendige materiale kom fra Sovjetunionen. Oberst Rich Graham, pilot i SR-71, beskrev erhvervelsesprocessen:

Flyvemaskinen er 92% titanium inde og ude. Da de byggede flyet, havde USA ikke malmforsyningerne – en malm kaldet rutilmalm. Det er en meget sandjord, og den findes kun i meget få dele af verden. Den største leverandør af malmen var Sovjetunionen. Arbejdet gennem lande i tredje verden og falske operationer var de i stand til at få rutilmalmen sendt til USA for at bygge SR-71.

Undgåelse af form og trussel Rediger

Det andet operationelle fly designet omkring en stealthflyform og materialer efter Lockheed A-12 havde SR-71 flere funktioner designet til at reducere sin radarsignatur. SR-71 havde et radartværsnit (RCS) omkring 110 m2 (10 m2). Tegnet på tidlige undersøgelser inden for radarstealth-teknologi, som viste, at en form med flad, tilspidset sid da det ville reflektere mest energi væk fra en radarstråles oprindelsessted, tilføjede ingeniører kiner og skrånede de lodrette kontrolflader indad. Specielle radarabsorberende materialer blev inkorporeret i savtandsformede sektioner af flyets hud. Cæsiumbaserede brændstofadditiver blev brugt til noget at reducere udsyn til radar, selvom udstødningsstrømme forblev ganske tydelige. Kelly Johnson indrømmede senere, at sovjetisk radarteknologi avancerede hurtigere end den stealth-teknologi, der blev anvendt imod den.

SR-71 indeholdt kager, et par skarpe kanter, der førte bagud fra begge sider af næsen langs skroget. Disse var ikke en funktion i den tidlige A -3 design; Frank Rodgers, en læge ved Scientific Engineering Institute, en CIA-frontorganisation, opdagede, at et tværsnit af en kugle havde en stærkt reduceret radarrefleksion og tilpassede en cylindrisk formet skrog ved at strække siderne af Efter at det rådgivende panel foreløbigt valgte Convairs FISH-design frem for A-3 på grundlag af RCS, vedtog Lockheed chines til sine A-4 til A-6-designs.

Aerodynamicists opdagede, at kineserne genererede kraftige hvirvler og skabte yderligere løft, hvilket førte til uventede aerodynamiske forbedringer af ydeevnen. Indfaldsvinklen for deltavingerne kunne reduceres for større stabilitet og mindre træk ved høje hastigheder og mere vægt, som f.eks. Brændstof. Landingshastigheder blev også reduceret, da chines “hvirvler skabte turbulent strøm over vingerne i høje angrebsvinkler, hvilket gjorde det sværere at stoppe. Chines fungerede også som førende forlængelser, hvilket øger smidigheden hos krigere som F- 5, F-16, F / A-18, MiG-29 og Su-27. Tilsætningen af chines tillod også fjernelse af de planlagte canard-forplaner.

Luftindtag Rediger

luftindtag tillod SR-71 at krydse over Mach 3.2 med luften langsommere til subsonisk hastighed, da den kom ind i motoren. Mach 3.2 var designpunktet for flyet, dets mest effektive hastighed. I praksis var SR- 71 var undertiden mere effektiv ved endnu hurtigere hastigheder – afhængigt af den udvendige lufttemperatur – målt ved brændte brændstof pr. Kørt kilometer. I løbet af en mission fløj SR-71-pilot Brian Shul hurtigere end normalt at undgå flere aflytningsforsøg bagefter blev det opdaget, at dette havde reduceret brændstofforbruget.

Forrest på hvert indløb var en spids, bevægelig kegle kaldet en “spids” (indløbskegle) låst i sin fulde forreste position på jorden og under subsonisk flyvning. Da flyet accelererede forbi Mach 1.6, flyttede en intern jackscrew spidsen op til 26 in (66 cm) indad, ledet af en analog luftindgangscomputer, der tog højde for pitot-statisk system, pitch, roll, yaw og angrebsvinkel . Når spidsen flyttes, trak chokbølgen, der kørte på den, tættere på indløbsbeklædningen, indtil den rørte lidt inde i afdækningslæben. Denne position reflekterede spidschokbølgen gentagne gange mellem spidsens midterlegeme og de indvendige indersidesider og minimerede spild af luftstrøm, hvilket er årsagen til spildtræk. Luften sænkede supersonisk med en sidste chokbølge ved indgangen til den subsoniske diffusor.

Nedstrøms for dette normale chok er luften subsonisk. Det decelererer yderligere i den divergerende kanal for at give den krævede hastighed ved indgang til kompressoren. Optagelse af flyets stødbølge inden i indløbet kaldes “start af indløbet”.Udluftningsrør og bypass-døre blev designet i indløbet og motorens naceller for at håndtere noget af dette tryk og for at placere det sidste stød, så indløbet forbliver “startet”.

I de første driftsår var de analoge computere ville ikke altid følge med i hastigt skiftende flymiljøinput. Hvis det indre tryk blev for stort, og spidsen var forkert placeret, ville stødbølgen pludselig blæse ud af forsiden af indløbet, kaldet en “start af start”. Under unstarts var efterbrændere udryddelse almindelige. Den tilbageværende motor “asymmetriske fremdrift ville få flyet til at gibbe voldsomt til den ene side. SAS, autopilot og manuelle kontrolindgange ville bekæmpe giringen, men ofte ville den ekstreme vinkel reducere luftstrømmen i den modsatte motor og stimulere” sympatiske boder Dette genererede en hurtig modbevidsthed, ofte kombineret med kraftige “knallende” lyde, og en hård tur, hvor besætningshjelme undertiden ramte deres cockpit-baldakiner. Et svar på en enkelt unstart var at starte begge indløb for at forhindre gab og derefter genstarte dem begge. Efter test af vindtunnel og computermodellering fra NASA Dryden testcenter installerede Lockheed en elektronisk kontrol til at opdage ustartede forhold og udføre denne nulstillingshandling uden pilotindgriben. Under fejlfinding af unstart-problemet opdagede NASA også hvirvler fra næsekindene, der kom ind i motoren og forstyrrede motoreffektiviteten. NASA udviklede en computer til at styre motorens bypass-døre, der imødegik dette problem og forbedrede effektiviteten. Begyndende i 1980 blev det analoge indgangskontrolsystem erstattet af et digitalt system, hvilket reducerede unstart-forekomster.

MotorerEdit

SR-71 blev drevet af to Pratt & Whitney J58 (virksomhedsbetegnelse JT11D-20) aksial -flow turbojetmotorer. J58 var en betydelig innovation i æraen, der var i stand til at producere en statisk fremdrift på 32.500 lbf (145 kN). Motoren var mest effektiv omkring Mach 3.2, Blackbirds typiske kørehastighed. Ved start leverede efterbrænderen 26% af stødkraften. Denne andel steg gradvist med hastighed, indtil efterbrænderen leverede hele stødkraften ved ca. Mach 3.

Luft blev oprindeligt komprimeret (og opvarmet) af indgangsspidsen og efterfølgende konvergerende kanal mellem centerlegemet og indløbskappen. De genererede chokbølger bremsede luften til subsoniske hastigheder i forhold til motoren. Luften trådte derefter ind i En del af denne kompressorstrøm (20% ved krydstogt) blev fjernet efter det fjerde kompressortrin og gik direkte til efterbrænderen gennem seks bypass-rør. Luft, der passerede gennem turbojet blev komprimeret yderligere af de resterende fem kompressortrin, og derefter blev brændstof tilføjet i forbrændingskammeret. Efter at have passeret gennem turbinen trådte udstødningen sammen med kompressoren luft ud i efterbrænderen.

Omkring Mach 3 stiger temperaturen fra indtag kompression, tilføjet til motorstigningens temperaturstigning, reducerede den tilladte brændstofflow, fordi turbintemperaturgrænsen ikke ændrede sig. Det roterende maskineri producerede mindre strøm, men stadig nok til at køre ved 100% RPM og dermed holde luftstrømmen konstant gennem indtag. Det roterende maskineri var blevet et trækemne, og motorkraften ved høje hastigheder kom fra efterbrænderens temperaturstigning. Maksimal flyvehastighed var begrænset af temperaturen på den luft, der kom ind i motorkompressoren, som ikke var certificeret til temperaturer over 800 ° F (430 ° C).

Oprindeligt blev Blackbirds J58-motorer startet med hjælp fra to Buick Wildcat V8 forbrændingsmotorer, eksternt monteret på et køretøj benævnt en AG330 “startvogn”. Startvognen var placeret under J58, og de to Buick-motorer drev en enkelt, lodret drivaksel, der forbinder J58 motor og dreje den til over 3.200 omdrejninger pr. minut, på hvilket tidspunkt turbojet kunne selvforsørge sig. Når den første J58 motor blev startet, blev vognen omplaceret for at starte flyets anden J58 motor. Senere startvogne brugte Chevrolet V8-motorer med stor blok. Til sidst blev der udviklet et mere støjsvagt, pneumatisk startsystem til brug på de vigtigste driftsbaser. V8 startvogne forblev på landingssteder, der ikke var udstyret med det pneumatiske system.

FuelEdit

Flere eksotiske brændstoffer blev undersøgt for Blackbird. Udviklingen begyndte på et kulopslæmningskraftværk, men Johnson fastslog, at kulpartiklerne beskadigede vigtige motorkomponenter. Forskning blev udført på et flydende brintkraftværk, men tanke til opbevaring af kryogent brint var ikke af en passende størrelse eller form. I praksis ville Blackbird brænde noget konventionelt JP-7, hvilket var svært at tænde. For at starte motorerne blev triethylboran (TEB), der antændes ved kontakt med luft, injiceret for at producere temperaturer, der var høje nok til at antænde JP-7. TEB producerede en karakteristisk grøn flamme, som ofte kunne ses under motorantændelse.

På en typisk SR-71-mission startede flyet kun med en delvis brændstofbelastning for at reducere belastningen på bremser og dæk under start og også sikre, at det med succes kan starte, hvis en motor svigter. Som et resultat blev SR-71erne typisk tanket umiddelbart efter start. Dette har ført til den misforståelse, at flyet krævede øjeblikkelig tankning efter start på grund af utætte brændstoftanke. Imidlertid blev lækager målt i dryp pr. Minut og var ikke signifikante sammenlignet med den samlede kapacitet. SR-71 krævede også tankning under flyvning for at genopfylde brændstof under langvarige missioner. Supersoniske flyvninger varede generelt ikke mere end 90 minutter, før piloten skulle finde et tankskib.

Specialiserede KC-135Q tankskibe var påkrævet for at genoplive SR-71. KC-135Q havde en modificeret højhastighedsbom, som ville muliggøre tankning af Blackbird ved næsten tankskibets maksimale lufthastighed med minimal flagring. Tankbilen havde også specielle brændstofsystemer til flytning af JP-4 (til selve KC-135Q ) og JP-7 (til SR-71) mellem forskellige tanke. Som en hjælp til piloten ved tankning blev cockpittet udstyret med et perifert synshorisontdisplay. Dette usædvanlige instrument projicerede en næppe synlig kunstig horisontlinje over toppen af hele instrumentpanelet, som gav piloten underordnede tegn på flyindstilling.

Astro-inertial navigation systemEdit

Nortronics, Northrop Corporations division for elektronikudvikling, havde udviklet en astro-inertial vejledningssystem (ANS), som kunne korrigere inerti-navigationssystemfejl med himmelske observationer for SM-62 Snark-missilet og et separat system til det uheldige AGM-48 Skybolt-missil, hvor sidstnævnte blev tilpasset til SR- 71.

Før start, en prima ry-tilpasning bragte ANS “inerti-komponenter til en høj grad af nøjagtighed. Under flugt spores ANS, der sad bag rekognosceringssystemofficerens (RSOs) position, stjerner gennem et cirkulært kvartsglasvindue på den øverste skrog. Dens “blå lys” -kildestjernespor, der kunne se stjerner både dag og nat, ville kontinuerligt spore en række stjerner, da flyets skiftende position bragte dem til syne. Systemets digitale computer-efemer indeholder data på en liste af stjerner, der blev brugt til himmelsk navigation: listen indeholdt først 56 stjerner og blev senere udvidet til 61. ANS kunne levere højde og position til flykontroller og andre systemer, herunder missionens dataoptager, automatisk navigation til forudindstillede destinationspunkter, automatisk pegning og kontrol af kameraer og sensorer samt optisk eller spejlreflekskørsel af faste punkter indlæst i ANS inden start. Ifølge Richard Graham, en tidligere SR-71-pilot, var navigationssystemet godt nok til at begrænse drift til 300 m fra kørselsretningen ved Mach 3.

Sensorer og nyttelast Rediger

SR -71 inkluderede oprindeligt optiske / infrarøde billedsystemer; side-looking luftbåren radar (SLAR); elektronisk intelligens (ELINT) indsamlingssystemer; defensive systemer til bekæmpelse af missil- og luftbårne krigere; og optagere til SLAR, ELINT og vedligeholdelsesdata. SR-71 bar et sporingskamera fra Fairchild og et infrarødt kamera, som begge kørte under hele missionen.

Da SR-71 havde et andet cockpit bag piloten til RSO, kunne den ikke bære A-12 “s primære sensor, et enkelt optisk kamera med stor brændvidde, der sad i” Q-Bay “bag A-12” s enkelt cockpit. I stedet kunne SR-71 s kamerasystemer være placeret enten i skrogkroppene eller i den aftagelige næse / kiseafsnit. Bredbilledbilleder blev leveret af to af Iteks operationelle objektive kameraer, som leverede stereobilleder over bredden af flyvebanen eller et Itek Optical Bar Camera, som gav kontinuerlig horisont-til-horisont-dækning. En nærmere visning af målområdet blev givet af HYCON Technical Objective Camera (TEOC), der kunne rettes op til 45 ° til venstre eller højre for midterlinjen.Oprindeligt kunne TEOCerne ikke matche opløsningen på A-12 “s større kamera, men hurtige forbedringer i både kameraet og filmen forbedrede denne ydeevne.

SLAR, bygget af Goodyear Aerospace, kunne indføres i den aftagelige næse. Senere i livet blev radaren udskiftet med Lorals Advanced Synthetic Aperture Radar System (ASARS-1). Både den første SLAR og ASARS-1 var billedsystemer til kortlægning af jorden, der indsamlede data enten i faste skår til venstre eller højre for midterlinjen eller fra et sted for højere opløsning. ELINT-indsamlingssystemer, kaldet det elektromagnetiske rekognosceringssystem, bygget af AIL, kunne bæres i chine-bugterne for at analysere elektroniske signalfelter, der føres igennem, og blev programmeret til at identificere interessepunkter.

Over dets operationelle liv, Blackbird gennemførte forskellige elektroniske modforanstaltninger (ECMer), herunder advarsels- og aktive elektroniske systemer bygget af flere ECM-virksomheder og kaldet System A, A2, A2C, B, C, C2, E, G, H og M. På en given mission, et fly transporterede flere af disse frekvens / formål nyttelast for at imødekomme de forventede trusler. Major Jerry Crew, en RSO, fortalte Air & Space / Smithsonian, at han brugte en jammer for at forsøge at forvirre overflade-til-luft-missilsteder, da deres besætninger spores hans fly, men en gang hans trussel-advarselsmodtager fortalte ham, at en missil var blevet affyret, slukkede han jammeren for at forhindre, at missilet kigger ind på signalet. Efter landing blev oplysninger fra SLAR, ELINT-indsamlingssystemer og vedligeholdelsesdatarecorder udsat for analyse efter jorden. I de senere år af dets driftstid kunne et datalink-system sende ASARS-1 og ELINT-data fra ca. 2.000 nm (3.700 km) spordækning til en passende udstyret jordstation.

Livsstøtte Rediger

Flying ved 80.000 fod (24.000 m) betød, at besætningerne ikke kunne bruge standardmasker, som ikke kunne give nok ilt over 43.000 fod. Specialiserede beskyttende trykdragter blev produceret til besætningsmedlemmer af David Clark Company til A-12, YF-12, M-21 og SR-71. Desuden vil en nødudstødning ved Mach 3.2 udsætte besætningerne for temperaturer på ca. 450 ° F (230 ° C); således, under et udstødningsscenarie i høj højde, ville en indbygget iltforsyning holde dragtens tryk under nedstigningen.

Cockpit kunne blive sat under tryk til en højde på 10.000 eller 26.000 fod (3.000 eller 8.000 m) under flyvningen. Kabinen havde brug for et kraftigt kølesystem, da krydstogt på Mach 3.2 ville opvarme flyets ydre overflade langt over 260 ° C og den indvendige del af forruden til 120 ° C. klimaanlægget brugte en varmeveksler til at dumpe varmen fra cockpittet ned i brændstoffet før forbrændingen. Det samme klimaanlæg blev også brugt til at holde den forreste (næse) landingsudstyrsbakke kølig, hvilket eliminerer behovet for den specielle aluminiumimprægnerede dæk svarende til dem, der blev brugt på hovedlandingsudstyret.

Blackbird-piloter og RSOer fik mad og drikke til de lange rekognosceringsflyvninger. Vandflasker havde lange sugerør, som besætningsmedlemmer styrede ind i en åbning i hjelmen ved at se i et spejl. Mad var indeholdt i forseglede beholdere, der lignede tandpasta-rør, som leverede mad til besætningsmedlemmets mund gennem hjelmåbningen.