ロッキードSR-71ブラックバード

概要編集

SR-71は、マッハ3以上での飛行用に設計されており、2人の飛行乗務員がタンデムコックピットにおり、パイロットは前方コックピットに、偵察システム担当者は監視システムを操作しています。後部コックピットからの装備、およびミッション飛行経路上のナビゲーションの指示。 SR-71は、ステルス設計の初期の試みであるレーダー断面積を最小化するように設計されました。完成した航空機は、内部熱の放出を増やし、夜空に対するカモフラージュとして機能するように、濃い青、ほぼ黒に塗装されました。暗い色は航空機のニックネーム「ブラックバード」につながりました。

SR-71は傍受の努力を回避するためにレーダー対策を実施しましたが、その最大の保護は高高度と非常に高速の組み合わせでした。レーダーの断面積が小さいことに加えて、これらの品質により、敵の地上対空ミサイル（SAM）サイトがレーダーで航空機を取得して追跡するのに非常に短い時間が与えられ、SAMサイトが追跡できるようになりました。 SR-71では、SAMを起動するには遅すぎることが多く、SAMが追いつく前にSR-71が範囲外になりました。SAMサイトがSR-71を追跡し、SAMを時間内に発射できれば、SAMは、ブーストフェーズとサステナフェーズのほぼすべてのdelta-vを消費して、SR-71の高度に到達します。この時点で、推力から、それはその弾道弧をたどる以上のことはほとんどできませんでした。 SR-71がSAMを回避するには、通常、加速するだけで十分です。 SR-71の速度、高度、機首方位のパイロットによる変更も、SAMサイトや敵の戦闘機による飛行機のレーダーロックを台無しにするのに十分なことがよくありました。マッハ3.2を超える持続速度では、飛行機はより高速でした。ソビエト連邦の最速の迎撃機であるミコヤン-グレビッチMiG-25も、SR-71の高度に到達できませんでした。その耐用年数の間、SR-71は撃墜されませんでした。

機体、キャノピー、着陸装置編集

ほとんどの航空機では、チタンの使用は関連するコストによって制限されていました。通常、排気フェアリングやの前縁など、最高温度にさらされるコンポーネントでのみ使用されていました。翼。SR-71では、構造の85％にチタンが使用され、残りのポリマー複合材料の多くが使用されました。コストを抑えるために、ロッキードはより低温で軟化する、より加工しやすいチタン合金を使用しました。ロッキードは新しい製造方法を開発し、それ以来他の製造に使用されてきました航空機。ロッキードは、水道水中に存在する塩素が腐食性であるため、溶接チタンの洗浄には蒸留水が必要であることを発見しました。カドミウムメッキの工具も腐食の原因となるため、使用できませんでした。冶金学的汚染は別の問題でした。ある時点で、製造用に納入されたチタンの80％がこれらの理由で拒否されました。

飛行中に発生する高温には、特別な設計と操作技術が必要でした。内側の翼の皮膚の主要な部分は波形であり、滑らかではありませんでした。航空力学者は当初、この概念に反対し、この航空機を、波形のアルミニウムスキンで知られる1920年代のフォードトライモーターのマッハ3バリアントと軽蔑的に言及しました。熱によって滑らかなスキンが裂けたりカールしたりしますが、段ボールのスキンは垂直方向と水平方向に拡張し、縦方向の強度が向上します。

胴体パネルは、地上の航空機に緩くフィットするように製造されました。機体が数インチ加熱されて膨張するにつれて、適切な位置合わせが達成されました。このため、また機体の極端な温度での膨張に対応できる燃料シールシステムがないため、航空機は離陸前にJP-7燃料を地上に漏らしました。

の外側のフロントガラスコックピットはクォーツ製で、チタンフレームに超音波で溶着されました。ミッション中にフロントガラスの外側の温度は600°F（316°C）に達しました。冷却は、チャインのチタン表面の後ろで燃料を循環させることによって実行されました。着陸時のキャノピー温度は300°C（572°F）を超えていました。

一部のSR-71に搭載されている赤い縞模様は、保守作業員による皮膚の損傷を防ぐためのものでした。機体の中央付近、湾曲したスキンは薄くて繊細で、数フィート離れた構造リブからのサポートはありませんでした。

BFグッドリッチによって製造されたブラックバードのタイヤはアルミニウムを含み、窒素で満たされていました。それらは2,300ドルの費用がかかり、通常20ミッション以内に交換する必要があります。ブラックバードは170ノット（200 mph; 310 km / h）以上で着陸し、ドラッグパラシュートを展開して停止しました。シュートはタイヤへのストレスを軽減する働きもしました。

チタンエディットの買収

米国ではチタンが不足していたため、スカンクワークスチームは他の場所で金属を探すことを余儀なくされました。必要な資料の多くはソビエト連邦からのものでした。 SR-71パイロットのリッチグラハム大佐は、買収プロセスについて次のように説明しています。

飛行機の内外は92％チタンです。彼らが飛行機を製造していた頃、米国には「ルチル鉱石と呼ばれる鉱石の供給がありませんでした。それは非常に砂質の土壌であり、世界のごく一部でしか見られません。鉱石の主要な供給者です。 USSRでした。第三世界の国々と偽の作戦を経て、SR-71を製造するためにルチル鉱石を米国に輸送することができました。

形状と脅威の回避編集

ステルス航空機の形状と材質を中心に設計された2番目の運用航空機は、ロッキードA-12に続き、SR-71には削減するように設計されたいくつかの機能がありました。 SR-71のレーダー断面積（RCS）は約110 sq ft（10 m2）でした。レーダーステルス技術の初期の研究に基づいて、平らで先細りの側面を持つ形状が示されました。 esはレーダービームの原点から離れてほとんどのエネルギーを反射し、エンジニアはチャインを追加し、垂直操縦翼面を内側に傾けました。航空機の外板の鋸歯状の部分に特殊なレーダー吸収材料が組み込まれました。セシウムベースの燃料添加剤を使用して、レーダーからの排気プルームの視認性をいくらか低下させましたが、排気流は非常にはっきりと見えました。 SR-71は、それに対して採用されたステルス技術よりも速く進歩しました。

SR-71は、機体に沿って鼻の両側から後方に伸びる一対の鋭いエッジであるチャインを特徴としていました。 -3設計; CIAフロント組織であるScientificEngineeringInstituteの医師であるFrankRodgersは、球の断面がレーダー反射を大幅に低減していることを発見し、諮問委員会がRCSに基づいてA-3よりもConvairのFISH設計を暫定的に選択した後、ロッキードはA-4からA-6の設計にチャインを採用しました。

航空力学者は次のことを発見しました。チャインは強力な渦を発生させ、追加の揚力を生み出し、予期しない空力性能の向上につながりました。デルタ翼の入射角を小さくして、高速での安定性と抗力を減らし、燃料などの重量を増やすことができます。着陸速度も低下しました。これは、チャインの渦が高迎え角で翼上に乱流を発生させ、失速を困難にするためです。チャインは最先端の延長部のようにも機能し、F-などの戦闘機の敏捷性を高めます。 5、F-16、F / A-18、MiG-29、およびSu-27。チャインの追加により、計画されたカナード前面の除去も可能になりました。

吸気口編集

空気入口により、SR-71はマッハ3.2以上で巡航でき、空気はエンジンに入ると亜音速まで減速しました。マッハ3.2は航空機の設計点であり、最も効率的な速度でした。ただし、実際にはSR- 71は、外気温に応じて、走行距離1マイルあたりの燃焼燃料のポンド数で測定すると、さらに高速で効率が上がることがありました。1回のミッションで、SR-71パイロットのブライアンシュルは通常よりも速く飛行しました。複数の傍受の試みを回避するため。その後、これにより燃料消費量が削減されたことが発見されました。

各インレットの前面で、「スパイク」（インレットコーン）と呼ばれる尖った可動コーンが地面の完全前方位置にロックされました。亜音速飛行中。航空機がマッハ1.6を超えて加速すると、内部のねじジャッキがスパイクを最大26インチ（66 cm）内側に移動し、ピトー静圧系統、ピッチ、ロール、ヨー、迎え角を考慮したアナログ吸気口コンピューターによって指示されました。 。スパイクチップを動かすと、それに乗っている衝撃波がカウリングリップのわずかに内側に触れるまでインレットカウリングに近づきました。この位置は、スパイクセンターボディとインレットインナーカウルサイドの間でスパイク衝撃波を繰り返し反射し、スピルドラッグの原因となる気流のスピルを最小限に抑えました。空気は亜音速ディフューザーに入るときに最終的な平面衝撃波で超音速的に減速しました。

この通常の衝撃の下流では、空気は亜音速です。発散ダクト内でさらに減速し、コンプレッサーへの入口で必要な速度を提供します。インレット内での飛行機の衝撃波の捕捉は、「インレットの開始」と呼ばれます。ブリードチューブとバイパスドアは、この圧力の一部を処理し、最終ショックを配置してインレットが「開始」されたままになるように、インレットとエンジンナセルに設計されました。

運用の初期には、アナログコンピュータ急速に変化する飛行環境入力に常に追いつくとは限りません。内圧が大きくなりすぎてスパイクの位置が正しくない場合、衝撃波が突然インレットの前面を吹き飛ばし、「インレットアンスタート」と呼ばれます。始動しない間、アフターバーナーの絶滅は一般的でした。残りのエンジンの非対称推力により、航空機は片側に激しくヨーイングします。SAS、自動操縦、および手動制御入力はヨーイングと戦いますが、極端なオフアングルは反対側のエンジンの気流を減らし、「同情的な失速」を刺激することがよくあります。 “。これにより、急速な反ヨーイングが発生し、多くの場合、大きな「強打」音が発生し、乗務員のヘルメットがコックピットの天蓋にぶつかるラフな乗り心地が発生しました。 1回のアンスタートに対する1つの応答は、ヨーイングを防ぐために両方のインレットをアンスタートしてから、両方を再起動することでした。 NASAドライデンテストセンターによる風洞試験とコンピューターモデリングの後、ロッキードは電子制御装置を設置して、未始動状態を検出し、パイロットの介入なしにこのリセットアクションを実行しました。未始動の問題のトラブルシューティング中に、NASAはまた、ノーズチャインからの渦がエンジンに入り、エンジン効率を妨げていることを発見しました。 NASAは、この問題に対処し、効率を向上させるエンジンバイパスドアを制御するコンピューターを開発しました。 1980年以降、アナログインレット制御システムはデジタルシステムに置き換えられ、未起動のインスタンスが減少しました。

EnginesEdit

SR-71は、2つのプラット&ホイットニーJ58（会社名JT11D-20）アキシャルを搭載していました。 -フローターボジェットエンジン。 J58は、32,500 lbf（145 kN）の静的推力を生成できる、時代のかなりの革新でした。エンジンは、ブラックバードの典型的な巡航速度であるマッハ3.2付近で最も効率的でした。離陸時に、アフターバーナーが推力の26％を提供しました。この比率は、アフターバーナーがマッハ3付近ですべての推力を提供するまで、速度とともに徐々に増加しました。

空気は最初、インレットスパイクとそれに続くセンターボディとインレットカウルの間の収束ダクトによって圧縮（および加熱）されました。生成された衝撃波により、空気はエンジンに対して亜音速に減速しました。その後、空気はエンジンコンプレッサー。このコンプレッサーフローの一部（巡航時に20％）は、第4コンプレッサーステージの後に除去され、6つのバイパスチューブを通ってアフターバーナーに直行しました。ターボジェットを通過する空気は、残りの5つのコンプレッサーステージによってさらに圧縮され、燃料は燃焼室に追加されます。タービンを通過した後、排気はコンプレッサーのブリードエアと一緒にアフターバーナーに入りました。

マッハ3付近で、吸気からの温度上昇エンジンコンプレッサーの温度上昇に加えて圧縮が行われると、タービンの温度制限が変化しなかったため、許容燃料流量が減少しました。回転機械はより少ない出力を生成しましたが、それでも100％RPMで動作するのに十分であり、したがって吸気を通る空気の流れを一定に保ちます。回転機械はドラッグアイテムになり、高速でのエンジン推力はアフターバーナーの温度上昇によるものでした。最大飛行速度は、エンジンコンプレッサーに入る空気の温度によって制限されていましたが、800°F（430°C）を超える温度では認定されていませんでした。

元々、BlackbirdのJ58エンジンはAG330「スタートカート」と呼ばれる車両に外部から取り付けられた2つのBuickWildcat V8内燃エンジンの支援。スタートカートはJ58の下に配置され、2つのBuickエンジンはJ58に接続する単一の垂直ドライブシャフトに動力を供給しました。エンジンを回転させて3,200RPM以上に回転させると、ターボジェットは自立することができます。最初のJ58エンジンが始動すると、カートは航空機の他のJ58エンジンを始動するように再配置されました。その後、スタートカートはシボレービッグブロックV8エンジンを使用しました。最終的に、主要な運用拠点で使用するために、より静かな空気圧始動システムが開発されました。 V8スタートカートは、空気圧システムが装備されていない迂回着陸地点に留まりました。

FuelEdit

ブラックバードのためにいくつかのエキゾチックな燃料が調査されました。石炭スラリー発電所の開発が始まりましたが、ジョンソンは石炭粒子が重要なエンジンコンポーネントに損傷を与えていると判断しました。液体水素発電所について研究が行われたが、極低温水素を貯蔵するためのタンクは適切なサイズまたは形状ではなかった。実際には、ブラックバードは、点火するのが難しい従来のJP-7を燃やすでしょう。エンジンを始動するために、空気と接触すると発火するトリエチルボラン（TEB）を噴射して、JP-7を発火させるのに十分な高温を生成しました。 TEBは、エンジンの点火中によく見られる特徴的な緑色の炎を生成しました。

典型的なSR-71ミッションでは、ブレーキとタイヤへのストレスを軽減するために、飛行機は部分的な燃料負荷で離陸しました。離陸中に、また1つのエンジンが故障した場合に正常に離陸できることを確認します。その結果、SR-71は通常、離陸直後に給油されました。これは、燃料タンクの漏れのため、飛行機が離陸後すぐに給油する必要があるという誤解を招きました。ただし、リークは1分あたりの滴下で測定され、全体の容量と比較して有意ではありませんでした。 SR-71はまた、長期間の任務中に燃料を補給するために飛行中の給油を必要としました。超音速飛行は通常、パイロットがタンカーを見つけるまでに90分以内しか続きませんでした。

SR-71に燃料を補給するには専用のKC-135Qタンカーが必要でした。 KC-135Qは高速ブームを変更し、タンカーの最大対気速度に近い速度でブラックバードに燃料を補給し、フラッターを最小限に抑えました。タンカーには、JP-4を移動するための特別な燃料システムもありました（KC-135Q自体用）。 ）とJP-7（SR-71用）を異なるタンク間で。給油時のパイロットの補助として、コックピットには周辺視界の地平線ディスプレイが取り付けられました。この珍しい計器は、上部にかろうじて見える人工地平線を投影しました。対気速度に関するパイロットのサブリミナルな手がかりを与えた計器盤全体。

対気速度ナビゲーションシステム編集

ノースロップ社の電子機器開発部門であるNortronicsは、対気速度を開発しました。 SM-62スナークミサイル用の空中給油システムエラーを修正できるガイダンスシステム（ANS）と、不運なAGM-48スカイボルトミサイル用の別のシステム（後者はSR-に適合） 71.

離陸前、プリマryアライメントにより、ANSの慣性コンポーネントが高精度になりました。飛行中、偵察システム担当官（RSO）の後ろに座っていたANSは、上部胴体の円形の石英ガラス窓を通して星を追跡しました。その「ブルーライト」ソーススタートラッカーは、昼と夜の両方で星を見ることができ、航空機の位置の変化によってさまざまな星が見えるようになると、さまざまな星を継続的に追跡します。システムのデジタルコンピューターエフェメリスには、リストにデータが含まれていました。天体ナビゲーションに使用される星の数：リストには最初に56個の星が含まれ、後に61個に拡張されました。ANSは、ミッションデータレコーダー、事前設定された目的地への自動ナビゲーション、自動ポインティングなど、フライトコントロールやその他のシステムに高度と位置を提供できます。カメラとセンサーの制御、および離陸前にANSにロードされた固定点の光学的またはSLR照準。元SR-71パイロットのリチャードグラハムによると、ナビゲーションシステムは、マッハ3での進行方向からのドリフトを1,000フィート（300 m）に制限するのに十分でした。

センサーとペイロード編集

SR -71はもともと光学/赤外線画像システムを含んでいました。横向き空中レーダー（SLAR）;電子インテリジェンス（ELINT）収集システム。ミサイルおよび空中戦闘機に対抗するための防御システム。 SLAR、ELINT、およびメンテナンスデータ用のレコーダー。 SR-71は、フェアチャイルド追跡カメラと赤外線カメラを搭載しており、どちらもミッション全体で稼働していました。

SR-71には、RSOのパイロットの後ろに2つ目のコックピットがあったため、搭載できませんでした。 A-12の主要なセンサー、A-12の単一のコックピットの後ろの「Qベイ」に座っていた単一の大きな焦点距離の光学カメラ。代わりに、SR-71のカメラシステムは、胴体のチャインまたは取り外し可能なノーズ/チャインセクションのいずれかに配置できます。広域イメージングは、2台のItekの運用目的カメラによって提供されました。フライトトラック、またはItek Optical Bar Cameraは、地平線から地平線までの範囲を継続的にカバーします。 HYCONテクニカルオブジェクティブカメラ（TEOC）により、中心線から最大45°左または右に向けることができるターゲットエリアの詳細が表示されました。当初、TEOCはA-12の大型カメラの解像度に匹敵することはできませんでしたが、カメラとフィルムの両方が急速に改善されたことで、このパフォーマンスが向上しました。

グッドイヤーエアロスペースが製造したSLARは、取り外し可能な機首。後年、レーダーはLoralの高度な合成開口レーダーシステム（ASARS-1）に置き換えられました。最初のSLARとASARS-1はどちらも、グラウンドマッピングイメージングシステムであり、中心線の左右の固定帯で、またはより高い解像度を得るためにスポット位置からデータを収集していました。 AILによって構築されたElectroMagnetic Reconnaissance Systemと呼ばれるELINT収集システムは、通過する電子信号フィールドを分析するためにチャインベイに持ち込むことができ、関心のあるアイテムを識別するようにプログラムされました。

その運用についてBlackbirdは、いくつかのECM企業によって構築され、システムA、A2、A2C、B、C、C2、E、G、H、およびMと呼ばれる警告およびアクティブな電子システムを含むさまざまな電子対策（ECM）を実行しました。ミッションでは、航空機は予想される脅威に対応するために、これらの周波数/目的のペイロードのいくつかを搭載していました。 RSOのジェリークルー少佐はAir & Space / Smithsonianに、乗組員が飛行機を追跡しているときに地対空ミサイルサイトを混乱させるために妨害機を使用したと語った。脅威警告受信機はミサイルが発射されたと彼に言った、彼はミサイルがその信号にホーミングするのを防ぐために妨害装置をオフにした。着陸後、SLAR、ELINT収集システム、および保守データレコーダーからの情報が飛行後の地上分析にかけられました。運用寿命の後半では、データリンクシステムは、約2,000 nmi（3,700 km）のトラックカバレッジから適切に装備された地上ステーションにASARS-1およびELINTデータを送信できます。

ライフサポート編集

飛行80,000フィート（24,000 m）であるということは、乗組員が43,000フィート（13,000 m）を超える十分な酸素を供給できない標準のマスクを使用できないことを意味しました。特殊な保護用加圧スーツは、A-12、YF-12、M-21、およびSR-71用にDavid ClarkCompanyによって乗組員用に製造されました。さらに、マッハ3.2での緊急放出により、乗組員は約450°F（230°C）の温度にさらされます。したがって、高高度の放出シナリオでは、機内の酸素供給により、降下中にスーツが加圧されたままになります。

コックピットは、高度10,000または26,000フィート（3,000または8,000 m）に加圧される可能性があります。フライト。マッハ3.2での巡航は、航空機の外面を500°F（260°C）をはるかに超えて加熱し、フロントガラスの内側を250°F（120°C）に加熱するため、キャビンには頑丈な冷却システムが必要でした。エアコンは、熱交換器を使用して、燃焼前にコックピットから燃料に熱を放出しました。同じ空調システムを使用して、フロント（ノーズ）ランディングギアベイを冷却し、特別なアルミニウム含浸の必要性を排除しました。メインの着陸装置に使用されているものと同様のタイヤ。

ブラックバードのパイロットとRSOには、長い偵察飛行のために食べ物と飲み物が提供されました。ウォーターボトルには長いストローがあり、乗組員はそれを見てヘルメットの開口部に案内しました。鏡の中。食べ物は、ヘルメットの開口部から乗組員の口に食べ物を届ける歯磨き粉のチューブに似た密閉容器に入れられていました。