Lockheed SR-71 Blackbird (Français)

OverviewEdit

Le SR-71 a été conçu pour voler au-dessus de Mach 3 avec un équipage de deux personnes dans des cockpits en tandem, avec le pilote dans le cockpit avant et lofficier des systèmes de reconnaissance opérant les systèmes de surveillance et léquipement du cockpit arrière, et diriger la navigation sur la trajectoire de vol de la mission. Le SR-71 a été conçu pour minimiser sa section transversale radar, une première tentative de conception furtive. Les avions finis ont été peints en bleu foncé, presque noir, pour augmenter lémission de chaleur interne et faire office de camouflage contre le ciel nocturne. La couleur sombre a conduit au surnom de lavion « Blackbird ».

Alors que le SR-71 portait des contre-mesures radar pour échapper aux efforts dinterception, sa plus grande protection était sa combinaison de haute altitude et de très haute vitesse, ce qui faisait il était presque invulnérable. Outre sa faible section transversale radar, ces qualités permettaient à un site de missiles sol-air (SAM) ennemi dacquérir et de suivre lavion sur le radar. Au moment où le site SAM pouvait suivre le SR-71, il était souvent trop tard pour lancer un SAM, et le SR-71 serait hors de portée avant que le SAM ne puisse le rattraper. Si le site SAM pouvait suivre le SR-71 et déclencher un SAM à temps , le SAM dépenserait presque tout le delta-v de ses phases de poussée et de soutien atteignant juste laltitude du SR-71 « ; à ce stade, hors de poussée, il ne pouvait guère faire plus que suivre son arc balistique. Une simple accélération suffirait généralement à un SR-71 pour échapper à un SAM; les changements par les pilotes de la vitesse, de laltitude et du cap du SR-71 étaient aussi souvent suffisants pour gâcher tout verrouillage radar sur lavion par les sites SAM ou les chasseurs ennemis. À des vitesses soutenues supérieures à Mach 3,2, lavion était plus rapide que lintercepteur le plus rapide de lUnion soviétique, le Mikoyan-Gurevich MiG-25, qui ne pouvait pas non plus atteindre laltitude du SR-71. Pendant sa durée de vie, aucun SR-71 na jamais été abattu.

Cellule, voilure et train datterrissageModifier

Sur la plupart des avions, lutilisation du titane était limitée par les coûts impliqués; il était généralement utilisé uniquement dans les composants exposés aux températures les plus élevées, tels que les carénages déchappement et les bords dattaque des Sur le SR-71, le titane a été utilisé pour 85% de la structure, avec la plupart des autres matériaux composites polymères. Pour contrôler les coûts, Lockheed a utilisé un alliage de titane plus facile à travailler qui sest ramolli à une température plus basse. Les défis posés ont conduit Lockheed pour développer de nouvelles méthodes de fabrication, qui ont depuis été utilisées dans la fabrication dautres avion. Lockheed a découvert que le lavage du titane soudé nécessite de leau distillée, car le chlore présent dans leau du robinet est corrosif; Les outils plaqués au cadmium ne pouvaient pas être utilisés, car ils provoquaient également de la corrosion. La contamination métallurgique était un autre problème; à un moment donné, 80% du titane livré à la fabrication a été rejeté pour ces motifs.

Les températures élevées générées en vol ont nécessité des techniques de conception et dexploitation spéciales. Les principales sections de la peau des ailes intérieures étaient ondulées et non lisses. Les aérodynamiciens se sont initialement opposés au concept, se référant de manière désobligeante à lavion comme une variante Mach 3 du Ford Trimotor des années 1920, connu pour sa peau en aluminium ondulé. La chaleur aurait fait fendre ou recourber une peau lisse, tandis que la peau ondulée pourrait se dilater verticalement et horizontalement et avoir une résistance longitudinale accrue.

Les panneaux de fuselage ont été fabriqués pour ne sadapter que de manière lâche avec lavion au sol. Un alignement correct a été obtenu lorsque la cellule sest réchauffée et sest élargie de plusieurs pouces. Pour cette raison, et en raison de labsence dun système détanchéité au carburant capable de gérer lexpansion de la cellule à des températures extrêmes, lavion a fui du carburant JP-7 au sol avant le décollage.

Le pare-brise extérieur de le cockpit était en quartz et était fusionné par ultrasons au cadre en titane. La température de lextérieur du pare-brise a atteint 600 ° F (316 ° C) pendant une mission. Le refroidissement a été effectué en faisant circuler le carburant derrière les surfaces en titane dans les bouches. . À latterrissage, la température de la voilure était supérieure à 300 ° C (572 ° F).

Les bandes rouges présentes sur certains SR-71 visaient à empêcher le personnel dentretien dendommager la peau. Près du centre du fuselage , la peau incurvée était fine et délicate, sans support des nervures structurelles, qui étaient espacées de plusieurs pieds.

Les pneus Blackbird, fabriqués par BF Goodrich, contenaient de laluminium et étaient remplis dazote. Ils coûtent 2 300 dollars et devront généralement être remplacés dans les 20 missions. Le Blackbird a atterri à plus de 170 nœuds (200 mi / h; 310 km / h) et a déployé un parachute de traînée pour sarrêter; la goulotte a également agi pour réduire le stress sur les pneus.

Acquisition de titaniumEdit

Le titane était rare aux États-Unis, léquipe de Skunk Works a donc été obligée de chercher ailleurs le métal. Une grande partie du matériel nécessaire provenait de lUnion soviétique. Le colonel Rich Graham, pilote du SR-71, a décrit le processus dacquisition:

Lavion est à 92% de titane à lintérieur et à lextérieur. À lépoque où ils construisaient lavion, les États-Unis navaient pas le minerai – un minerai appelé minerai de rutile. Cest un sol très sablonneux et on ne le trouve que dans très peu de régions du monde. Le principal fournisseur de minerai était lURSS. En travaillant dans des pays du tiers monde et dans de fausses opérations, ils ont pu faire expédier le minerai de rutile aux États-Unis pour construire le SR-71.

Évitement de la forme et de la menaceEdit

Le deuxième avion opérationnel conçu autour dune forme et de matériaux davion furtif, après le Lockheed A-12, le SR-71 avait plusieurs caractéristiques conçues pour réduire sa signature radar. Le SR-71 avait une section transversale radar (RCS) denviron 110 pieds carrés (10 m2). Sappuyant sur les premières études de la technologie radar furtive, qui indiquaient quune forme avec un côté aplati et effilé es refléteraient la plupart de lénergie loin du lieu dorigine dun faisceau radar, les ingénieurs ont ajouté des échines et incliné les surfaces de contrôle verticales vers lintérieur. Des matériaux spéciaux absorbant le radar ont été incorporés dans des sections en forme de dents de scie de la peau de lavion. Des additifs pour carburant à base de césium ont été utilisés pour réduire quelque peu la visibilité des panaches déchappement au radar, bien que les flux déchappement soient restés assez apparents. Kelly Johnson a reconnu plus tard que la technologie radar soviétique avancé plus rapidement que la technologie furtive employée contre lui.

Le SR-71 comportait des échines, une paire darêtes vives menant à larrière de chaque côté du nez le long du fuselage. Ce nétait pas une caractéristique sur le premier A -3 conception; Frank Rodgers, médecin à lInstitut de génie scientifique, une organisation frontale de la CIA, a découvert quune section transversale dune sphère avait une réflexion radar considérablement réduite, et a adapté un fuselage de forme cylindrique en étirant les côtés du fuselage. Après que le comité consultatif a provisoirement sélectionné la conception FISH de Convair par rapport à lA-3 sur la base du RCS, Lockheed a adopté les chinois pour ses conceptions A-4 à A-6.

Les aérodynamiciens ont découvert que les bouchons ont généré de puissants tourbillons et créé une portance supplémentaire, conduisant à des améliorations inattendues des performances aérodynamiques. Langle dincidence des ailes delta pourrait être réduit pour une plus grande stabilité et moins de traînée à haute vitesse, et plus de poids transporté, comme le carburant. Les vitesses datterrissage ont également été réduites, car les vortex des échines « ont créé un flux turbulent sur les ailes à des angles dattaque élevés, ce qui rendait le décrochage plus difficile. Les échines ont également agi comme des extensions de pointe, ce qui augmente lagilité des chasseurs tels que le F- 5, F-16, F / A-18, MiG-29 et Su-27. Lajout déchines a également permis de supprimer les avant-plans canard prévus.

Entrées dairModifier

Le les entrées dair permettaient au SR-71 de naviguer à plus de Mach 3,2, lair ralentissant à une vitesse subsonique lorsquil pénétrait dans le moteur. Mach 3,2 était le point de conception de lavion, sa vitesse la plus efficace. Cependant, en pratique, le SR- 71 était parfois plus efficace à des vitesses encore plus rapides – en fonction de la température de lair extérieur – mesurée par les livres de carburant brûlées par mille marin parcouru. Au cours dune mission, le pilote du SR-71 Brian Shul a volé plus vite que dhabitude pour éviter de multiples tentatives dinterception; par la suite, on a découvert que cela réduisait la consommation de carburant.

À lavant de chaque entrée, un cône pointu et mobile appelé «pointe» (cône dentrée) était verrouillé dans sa position avant complète sur le sol et pendant le vol subsonique. Lorsque lavion a accéléré au-delà de Mach 1,6, un vérin interne a déplacé la pointe jusquà 26 pouces (66 cm) vers lintérieur, dirigée par un ordinateur dentrée dair analogique prenant en compte le système pitot-statique, le tangage, le roulis, le lacet et langle dattaque. . Le déplacement de la pointe de la pointe a attiré londe de choc qui la chevauchait plus près du capot dentrée jusquà ce quelle touche légèrement lintérieur de la lèvre du capot. Cette position reflétait londe de choc de pointe à plusieurs reprises entre le corps central de la pointe et les côtés du capot intérieur dentrée, et minimisait le déversement du flux dair qui est la cause de la traînée de déversement. Lair a ralenti supersoniquement avec une dernière onde de choc plane à lentrée du diffuseur subsonique.

En aval de ce choc normal, lair est subsonique. Il décélère davantage dans le conduit divergent pour donner la vitesse requise à lentrée du compresseur. La capture de londe de choc de lavion dans lentrée est appelée « démarrage de lentrée ».Des tubes de purge et des portes de dérivation ont été conçus dans les nacelles dadmission et de moteur pour gérer une partie de cette pression et pour positionner lamortisseur final pour permettre à ladmission de rester « démarrée ».

Dans les premières années de fonctionnement, les calculateurs analogiques ne suivrait pas toujours lévolution rapide des apports environnementaux de vol. Si les pressions internes devenaient trop importantes et que la pointe était mal positionnée, londe de choc soufflerait soudainement à lavant de lentrée, appelée « entrée non démarrée ». Pendant les démarrages, les extinctions de postcombustion étaient courantes. La poussée asymétrique du moteur restant entraînerait un brusque lacet de l’avion d’un côté. Les commandes SAS, le pilote automatique et les commandes manuelles permettraient de lutter contre le lacet, mais le décalage extrême réduirait souvent le flux d’air dans le moteur opposé et stimulerait des «décrochages sympathiques « . Cela a généré un contre-lacet rapide, souvent couplé à de forts bruits de » claquement « , et une conduite difficile pendant laquelle les casques des équipages heurtaient parfois leurs auvents de cockpit. Une réponse à un seul redémarrage a été de désamorcer les deux entrées pour éviter le lacet, puis de les redémarrer toutes les deux. Après les tests en soufflerie et la modélisation informatique par le centre de test de Dryden de la NASA, Lockheed a installé une commande électronique pour détecter les conditions de non démarrage et effectuer cette action de réinitialisation sans intervention du pilote. Au cours du dépannage du problème de démarrage, la NASA a également découvert que les tourbillons des bouches avant entraient dans le moteur et interféraient avec lefficacité du moteur. La NASA a développé un ordinateur pour contrôler les portes de contournement du moteur, ce qui a permis de contrer ce problème et daméliorer lefficacité. À partir de 1980, le système de contrôle dentrée analogique a été remplacé par un système numérique, qui a réduit les instances de démarrage.

EnginesEdit

Le SR-71 était alimenté par deux Pratt & Whitney J58 (désignation de la société JT11D-20) axiales turboréacteurs à flux. Le J58 était une innovation considérable de lépoque, capable de produire une poussée statique de 32 500 lbf (145 kN). Le moteur était le plus efficace autour de Mach 3,2, la vitesse de croisière typique du Blackbird. Au décollage, la postcombustion fournissait 26% de la poussée. Cette proportion augmentait progressivement avec la vitesse jusquà ce que la postcombustion fournisse toute la poussée à environ Mach 3.

Lair était initialement comprimé (et chauffé) par la pointe dadmission et le conduit convergent subséquent entre le corps central et le capot dadmission. Les ondes de choc générées ont ralenti lair à des vitesses subsoniques par rapport au moteur. Lair est alors entré dans le compresseur du moteur. Une partie de ce débit du compresseur (20% en croisière) a été supprimée après le quatrième étage de compresseur et est allée directement à la postcombustion par six tubes de dérivation. Lair passant à travers le turboréacteur a été comprimé davantage par les cinq étages de compresseur restants, puis le ajouté dans la chambre de combustion. Après avoir traversé la turbine, léchappement, avec lair de prélèvement du compresseur, est entré dans la post-combustion.

Vers Mach 3, la température augmente depuis ladmission la compression, ajoutée à lélévation de température du compresseur du moteur, a réduit le débit de carburant admissible car la limite de température de la turbine na pas changé. Les machines tournantes produisaient moins de puissance, mais suffisamment pour fonctionner à 100% du régime, maintenant ainsi le débit dair à travers ladmission constant. La machine tournante était devenue un élément de traînée et la poussée du moteur à haute vitesse provenait de lélévation de la température de la postcombustion. La vitesse de vol maximale était limitée par la température de lair entrant dans le compresseur du moteur, qui nétait pas certifiée pour des températures supérieures à 430 ° C (800 ° F).

À lorigine, les moteurs J58 du Blackbird étaient démarrés avec lassistance de deux moteurs à combustion interne Buick Wildcat V8, montés à lextérieur sur un véhicule appelé «chariot de démarrage» AG330. Le chariot de démarrage était positionné sous le J58 et les deux moteurs Buick alimentaient un seul arbre dentraînement vertical se connectant au J58 moteur et le faire tourner à plus de 3 200 tr / min, moment auquel le turboréacteur pouvait sauto-alimenter. Une fois le premier moteur J58 démarré, le chariot a été repositionné pour démarrer lautre moteur J58 de lavion. Les chariots de démarrage ultérieurs utilisaient des moteurs V8 à gros blocs Chevrolet. Finalement, un système de démarrage pneumatique plus silencieux a été développé pour une utilisation dans les principales bases dopération. Les chariots de démarrage V8 sont restés sur des sites datterrissage de dérivation non équipés du système pneumatique.

FuelEdit

Plusieurs carburants exotiques ont été étudiés pour le Blackbird. Le développement a commencé sur une centrale électrique à lisier de charbon, mais Johnson a déterminé que les particules de charbon endommageaient des composants importants du moteur. Des recherches ont été menées sur une centrale à hydrogène liquide, mais les réservoirs de stockage dhydrogène cryogénique nétaient pas dune taille ou dune forme appropriée. En pratique, le Blackbird brûlerait un JP-7 quelque peu conventionnel, difficile à allumer. Pour démarrer les moteurs, du triéthylborane (TEB), qui senflamme au contact de lair, a été injecté pour produire des températures suffisamment élevées pour enflammer le JP-7. Le TEB a produit une flamme verte caractéristique, qui pouvait souvent être vue lors de lallumage du moteur.

Lors dune mission SR-71 typique, lavion a décollé avec seulement une charge partielle de carburant pour réduire le stress sur les freins et les pneus pendant le décollage et assurez-vous également quil pourrait décoller avec succès en cas de panne dun moteur. En conséquence, les SR-71 étaient généralement ravitaillés immédiatement après le décollage. Cela a conduit à lidée fausse que lavion nécessitait un ravitaillement immédiat après le décollage en raison de la fuite des réservoirs de carburant. Cependant, les fuites étaient mesurées en gouttes par minute et nétaient pas significatives par rapport à la capacité globale. Le SR-71 nécessitait également un ravitaillement en vol pour faire le plein de carburant pendant les missions de longue durée. Les vols supersoniques ne duraient généralement pas plus de 90 minutes avant que le pilote ne doive trouver un pétrolier.

Des pétroliers spécialisés KC-135Q étaient nécessaires pour faire le plein du SR-71. Le KC-135Q avait une flèche à grande vitesse modifiée, ce qui permettrait le ravitaillement du Blackbird à presque la vitesse maximale du pétrolier avec un flottement minimal. Le pétrolier avait également des systèmes de carburant spéciaux pour déplacer le JP-4 (pour le KC-135Q lui-même ) et JP-7 (pour le SR-71) entre différents réservoirs. Pour aider le pilote à faire le plein, le cockpit était équipé dun affichage de lhorizon de vision périphérique. Cet instrument inhabituel projetait une ligne dhorizon artificiel à peine visible sur le dessus du tout le tableau de bord, qui donnait au pilote des indices subliminaux sur l’attitude de l’avion.

Système de navigation astro-inertielModifier

Nortronics, la division de développement électronique de Northrop Corporation, avait développé un astro-inertiel système de guidage (ANS), qui pourrait corriger les erreurs du système de navigation inertielle avec des observations célestes, pour le missile SM-62 Snark, et un système séparé pour le missile AGM-48 Skybolt malheureux, ce dernier a été adapté pour le SR- 71.

Avant le décollage, une prima Lalignement ry a apporté les composants inertiels de lANS à un haut degré de précision. En vol, lANS, qui était assis derrière la position des officiers des systèmes de reconnaissance (RSO), a suivi des étoiles à travers une fenêtre circulaire en verre de quartz sur la partie supérieure du fuselage. Son système de suivi des étoiles, source de «lumière bleue», qui pouvait voir les étoiles de jour comme de nuit, suivrait en permanence diverses étoiles au fur et à mesure que la position changeante de l’avion les mettait en vue. Les éphémérides de l’ordinateur numérique du système contenaient des données sur une liste. détoiles utilisées pour la navigation céleste: la liste comprenait dabord 56 étoiles, puis a été étendue à 61. LANS pouvait fournir laltitude et la position aux commandes de vol et à dautres systèmes, y compris lenregistreur de données de mission, la navigation automatique vers des points de destination prédéfinis, le pointage automatique et le contrôle des caméras et des capteurs, et la visée optique ou SLR des points fixes chargés dans le SNA avant le décollage. Selon Richard Graham, un ancien pilote du SR-71, le système de navigation était assez bon pour limiter la dérive à 300 m (1000 pieds) par rapport à la direction de déplacement à Mach 3.

Capteurs et charges utilesEdit

Le SR -71 initialement inclus des systèmes dimagerie optique / infrarouge; radar aéroporté à visée latérale (SLAR); systèmes de collecte de renseignements électroniques (ELINT); systèmes défensifs pour contrer les missiles et les chasseurs aéroportés; et enregistreurs pour SLAR, ELINT et les données de maintenance. Le SR-71 portait une caméra de suivi Fairchild et une caméra infrarouge, qui ont tous deux fonctionné pendant toute la mission.

Comme le SR-71 avait un deuxième cockpit derrière le pilote pour le RSO, il ne pouvait pas transporter le capteur principal de lA-12 « , une seule caméra optique à grande focale qui se trouvait dans le » Q-Bay « derrière le cockpit unique de lA-12 ». Au lieu de cela, les systèmes de caméras du SR-71 pouvaient être situés soit dans les échines du fuselage, soit dans la partie avant / échine amovible. Limagerie à grande surface était fournie par deux des caméras à objectif opérationnel dItek, qui fournissaient des images stéréo sur toute la largeur de la trajectoire de vol, ou une caméra à barre optique Itek, qui a donné une couverture continue dhorizon à horizon. Une vue rapprochée de la zone cible a été donnée par la caméra dobjectifs techniques HYCON (TEOC), qui pouvait être dirigée jusquà 45 ° à gauche ou à droite de la ligne centrale.Au départ, les TEOC ne pouvaient pas correspondre à la résolution de lappareil photo plus grand de lA-12 « , mais des améliorations rapides de lappareil photo et du film ont amélioré ces performances.

SLAR, construit par Goodyear Aerospace, pourrait être intégré Plus tard dans la vie, le radar a été remplacé par le système avancé de radar à synthèse douverture de Loral (ASARS-1). Les premiers SLAR et ASARS-1 étaient des systèmes dimagerie de cartographie au sol, collectant des données soit dans des bandes fixes à gauche ou à droite de la ligne médiane, soit à partir dun emplacement ponctuel pour une résolution plus élevée. Les systèmes de collecte ELINT, appelés système de reconnaissance électromagnétique, construits par AIL pouvaient être transportés dans les baies chinoises pour analyser les champs de signaux électroniques traversés, et étaient programmés pour identifier les éléments dintérêt.

Au cours de son fonctionnement vie, le Blackbird portait diverses contre-mesures électroniques (ECM), y compris des systèmes dalerte et électroniques actifs construits par plusieurs sociétés dECM et appelés Systèmes A, A2, A2C, B, C, C2, E, G, H et M. mission, un aéronef transportait plusieurs de ces charges utiles fréquence / but pour faire face aux menaces attendues. Le major Jerry Crew, un RSO, a dit à Air & Space / Smithsonian quil avait utilisé un brouilleur pour essayer de confondre les sites de missiles sol-air alors que leurs équipages suivaient son avion, mais une fois son le récepteur dalerte de menace lui a dit quun missile avait été lancé, il a éteint le brouilleur pour empêcher le missile de se diriger vers son signal. Après latterrissage, les informations des systèmes de collecte SLAR, ELINT et de lenregistreur de données de maintenance ont été soumises à une analyse au sol après le vol. Au cours des dernières années de sa vie opérationnelle, un système de liaison de données pourrait envoyer des données ASARS-1 et ELINT denviron 2 000 milles marins (3 700 km) de couverture de voie à une station au sol convenablement équipée.

Life supportEdit

Voler à 80 000 pieds (24 000 m), les équipages ne pouvaient pas utiliser de masques standards, qui ne pouvaient pas fournir suffisamment doxygène au-dessus de 43 000 pieds (13 000 m). Des combinaisons de protection pressurisées spécialisées ont été produites pour les membres déquipage par la société David Clark pour les A-12, YF-12, M-21 et SR-71. De plus, une éjection durgence à Mach 3,2 soumettrait les équipages à des températures denviron 450 ° F (230 ° C); ainsi, lors dun scénario déjection à haute altitude, une alimentation en oxygène à bord maintiendrait la combinaison sous pression pendant la descente.

Le cockpit pourrait être pressurisé à une altitude de 10 000 ou 26 000 pieds (3 000 ou 8 000 m) pendant vol. La cabine avait besoin dun système de refroidissement robuste, car une croisière à Mach 3,2 chaufferait la surface externe de lavion bien au-delà de 500 ° F (260 ° C) et lintérieur du pare-brise à 250 ° F (120 ° C). Le climatiseur utilisait un échangeur de chaleur pour évacuer la chaleur du cockpit dans le carburant avant la combustion. Le même système de climatisation a également été utilisé pour maintenir la baie du train datterrissage avant (avant) au frais, éliminant ainsi le besoin de laluminium spécial imprégné des pneus similaires à ceux utilisés sur le train datterrissage principal.

Les pilotes de Blackbird et les RSO recevaient de la nourriture et des boissons pour les longs vols de reconnaissance. Les bouteilles deau avaient de longues pailles que les membres déquipage guidaient dans une ouverture du casque en regardant dans un miroir. La nourriture était contenue dans des contenants scellés semblables à des tubes de dentifrice qui livraient de la nourriture à la bouche du membre déquipage par louverture du casque.