Lockheed SR-71 Blackbird (Svenska)

Översiktsredigering

SR-71 var konstruerad för flygning över Mach 3 med en flygbesättning på två i tandem-cockpits, med piloten i den främre cockpiten och spaningsystemets officer som övervakar systemen och utrustning från den bakre sittbrunnen, och styr navigering på uppdragets flygväg. SR-71 var utformad för att minimera dess radartvärsnitt, ett tidigt försök till smygdesign. Färdiga flygplan målades mörkblå, nästan svart, för att öka utsläppet av intern värme och fungera som kamouflage mot natthimlen. Den mörka färgen ledde till flygplanets smeknamn ”Blackbird”.

Medan SR-71 genomförde motåtgärder för radar för att undvika avlyssningsinsatser, var dess största skydd dess kombination av hög höjd och mycket hög hastighet, vilket gjorde Tillsammans med sitt låga radartvärsnitt gav dessa kvaliteter en mycket kort tid för en fiendens yt-till-luft-missil (SAM) -plats att skaffa och spåra flygplanet på radar. När SAM-platsen kunde spåra SR-71, det var ofta för sent att lansera en SAM, och SR-71 skulle vara utanför räckvidden innan SAM kunde komma ikapp. Om SAM-webbplatsen kunde spåra SR-71 och skjuta en SAM i tid , skulle SAM spendera nästan hela delta-v av dess boost- och sustainer-faser som just nådde SR-71s höjd; vid denna tidpunkt kunde den, av kraften, göra lite mer än att följa sin ballistiska båge. Att bara accelerera skulle vanligtvis vara tillräckligt för att en SR-71 skulle undvika en SAM; förändringar av piloterna i SR-71: s hastighet, höjd och kurs var också ofta tillräckliga för att förstöra eventuellt radarlås på planet av SAM-platser eller fiendens krigare. Vid långvariga hastigheter på mer än Mach 3,2 var planet snabbare än Sovjetunionens snabbaste avlyssnare, Mikoyan-Gurevich MiG-25, som inte heller kunde nå SR-71s höjd. Under sin livstid sköts ingen SR-71 någonsin ned.

Flygplans-, kapell- och landningsställ Redigera

På de flesta flygplan begränsades användningen av titan av kostnaderna; det användes i allmänhet endast i komponenter som utsattes för de högsta temperaturerna, såsom avgasrör och främre kanter på På SR-71 användes titan för 85% av strukturen, med mycket av resten av polymerkompositmaterial. För att kontrollera kostnaderna använde Lockheed en lättbearbetad titanlegering som mjuknade vid en lägre temperatur. Lockheed utvecklar nya tillverkningsmetoder som sedan dess har använts vid tillverkning av andra flygplan. Lockheed fann att tvättning av svetsat titan kräver destillerat vatten, eftersom klor i kranvatten är frätande. kadmiumpläterade verktyg kunde inte användas, eftersom de också orsakade korrosion. Metallurgisk förorening var ett annat problem; vid ett tillfälle avvisades 80% av det levererade titanet för tillverkning av dessa skäl.

De höga temperaturerna som genererades under flygning krävde speciell design och driftsteknik. Stora delar av de inre vingarnas hud var korrugerade, inte släta. Aerodynamiker motsatte sig ursprungligen konceptet och hänvisade nedsättande till flygplanet som en Mach 3-variant av Ford Trimotor från 1920-talet, som var känd för sin korrugerade aluminiumhud. Värmen skulle ha fått en jämn hud att splittras eller krulla, medan korrugerad hud kunde expandera vertikalt och horisontellt och hade ökat längdstyrkan.

Kroppspanelerna tillverkades för att endast passa löst med flygplanet på marken. Korrekt inriktning uppnåddes när flygplanet värmdes upp och expanderade flera centimeter. På grund av detta och bristen på ett bränsletätningssystem som kan hantera flygplans expansion vid extrema temperaturer läckte flygplanet JP-7-bränsle på marken före start.

Den yttre vindrutan på cockpiten var gjord av kvarts och smälte ultraljud till titanramen. Temperaturen på utsidan av vindrutan nådde 600 ° F (316 ° C) under ett uppdrag. Kylning utfördes genom att cykla bränsle bakom titanytorna i kedjorna . Vid landning var kapeltemperaturen över 572 ° F (300 ° C).

De röda ränderna på vissa SR-71s skulle förhindra underhållsarbetare från att skada huden. Nära mitten av flygkroppen , den krökta huden var tunn och ömtålig, utan stöd från de strukturella revbenen, som var åtskilda flera meter från varandra.

Blackbirds däck, tillverkade av BF Goodrich, innehöll aluminium och fylldes med kväve. De kostar 2300 dollar och skulle i allmänhet behöva bytas ut inom 20 uppdrag. Blackbird landade i över 170 knop (200 mph; 310 km / h) och satte in en fallskärm för att stoppa; rännan verkade också för att minska belastningen på däcken.

Förvärv av titaniumEdit

Titanium var bristfälligt i USA, så Skunk Works-teamet tvingades leta någon annanstans efter metallen. Mycket av det nödvändiga materialet kom från Sovjetunionen. Överste Rich Graham, pilot SR-71, beskrev förvärvsprocessen:

Flygplanet är 92% titan inifrån och ut. Tillbaka när de byggde flygplanet hade USA inte malmtillförseln – en malm som kallas rutilmalm. Det är en mycket sandjord och den finns bara i mycket få delar av världen. Den största leverantören av malmen var Sovjetunionen. Genom att arbeta genom tredje världsländer och falska operationer kunde de få rutilmalmen transporterad till USA för att bygga SR-71.

Form- och hotundvikande Redigera

Det andra operativa flygplanet utformat kring en stealth-flygplanform och material, efter Lockheed A-12, hade SR-71 flera funktioner utformade för att minska sin radarsignatur. SR-71 hade ett radartvärsnitt (RCS) på cirka 110 kvm (10 m2). Med utgångspunkt i tidiga studier inom radarskyddsteknik, som visade att en form med tillplattad, avsmalnande sido es skulle återspegla mest energi bort från en radarstråles ursprung, ingenjörer lade till kärnor och snedde de vertikala kontrollytorna inåt. Speciella radarabsorberande material införlivades i sågtandformade delar av flygplanets hud. Cesiumbaserade bränsletillsatser användes för att något minska avgasernas synlighet för radar, även om avgasströmmar förblev ganska uppenbara. Kelly Johnson medgav senare att sovjetisk radarteknik avancerade snabbare än den smygteknologi som använts mot den.

SR-71 innehöll chines, ett par skarpa kanter som leder bakåt från vardera sidan av näsan längs flygkroppen. Dessa var inte en egenskap i början av A -3 design; Frank Rodgers, en läkare vid Scientific Engineering Institute, en CIA-frontorganisation, upptäckte att ett tvärsnitt av en sfär hade en kraftigt reducerad radarreflektion och anpassade ett cylindriskt formkropp genom att sträcka ut sidorna på Efter att den rådgivande panelen provisoriskt valt Convairs FISH-design över A-3 på grundval av RCS, antog Lockheed kärnor för sina A-4 till A-6-konstruktioner.

Aerodynamicists upptäckte att chinesna genererade kraftfulla virvlar och skapade ytterligare lyft, vilket ledde till oväntade aerodynamiska prestandaförbättringar. Infallsvinkeln för deltavingarna skulle kunna minskas för större stabilitet och mindre drag vid höga hastigheter och mer vikt som bärs, såsom bränsle. Landningshastigheterna minskades också, eftersom chines ”virvlar skapade turbulent flöde över vingarna i höga angreppsvinklar, vilket gjorde det svårare att stanna. Chinesna fungerade också som framkantförlängningar, vilket ökar smidigheten hos krigare som F- 5, F-16, F / A-18, MiG-29 och Su-27. Tillägget av chines möjliggjorde också avlägsnande av de planerade kanardplattorna.

Luftinlopp Redigera

luftinlopp tillät SR-71 att kryssa över Mach 3.2, med luften långsammare till subsonisk hastighet när den gick in i motorn. Mach 3.2 var designpunkten för flygplanet, dess effektivaste hastighet. I praktiken var dock SR- 71 var ibland effektivare vid ännu snabbare hastigheter – beroende på utetemperaturen – mätt med bränslepund bränt per sjömil. Under ett uppdrag flög SR-71-piloten Brian Shul snabbare än vanligt för att undvika flera avlyssningsförsök; därefter upptäcktes att detta hade minskat bränsleförbrukningen.

På framsidan av varje inlopp låstes en spetsig, rörlig kon som kallades en ”spik” (inloppskona) i sin fulla framåtposition på marken och under subsonisk flygning. När flygplanet accelererade förbi Mach 1.6, flyttade en intern jackskruv spetsen upp till 26 tum (66 cm) inåt, riktad av en analog luftinloppsdator som tog hänsyn till pitot-statiskt system, tonhöjd, rulle, yaw och attackvinkel . Att flytta spetsspetsen drog chockvågen när den rörde sig närmare inloppskåpan tills den rörde något inuti kåpan. Denna position reflekterade spikchockvåg upprepade gånger mellan spikens mittkropp och inloppets inre kåpasidor och minimerade luftflödesspill som är orsaken till spilldrager. Luften saktade supersoniskt med en sista planchockvåg vid inträde till den subsoniska diffusorn.

Nedströms denna normala chock är luften subsonisk. Den avtar ytterligare i den divergerande kanalen för att ge den erforderliga hastigheten vid inträde till kompressorn. Fångst av planets chockvåg i inloppet kallas ”start av inloppet”.Avluftningsrör och förbikopplingsdörrar utformades i inloppet och motorns naceller för att hantera en del av detta tryck och för att placera den slutliga chocken så att inloppet förblir ”startat”.

Under de första åren av driften, var de analoga datorerna skulle inte alltid hålla jämna steg med snabbt föränderliga flygmiljöinsatser. Om det inre trycket blev för stort och spetsen var felaktigt placerad, skulle chockvågen plötsligt blåsa ut framsidan av inloppet, kallat ”inlopp avstart”. Under avstängning var efterbränningsutrotning vanligt. Den återstående motorns asymmetriska dragkraft skulle få flygplanet att krama våldsamt åt ena sidan. SAS, autopilot och manuella kontrollingångar skulle bekämpa giringen, men ofta skulle den extrema vinkeln minska luftflödet i motsatt motor och stimulera ”sympatiska stall” ”. Detta genererade en snabb mot-gäspning, ofta i kombination med höga” knall ”-ljud, och en grov åktur under vilken besättningens” hjälmar ibland skulle slå sina cockpits. Ett svar på en enda avstart var att avaktivera båda inloppen för att förhindra gapande och sedan starta om dem båda. Efter test av vindtunnel och datormodellering från NASA Dryden testcenter installerade Lockheed en elektronisk kontroll för att upptäcka omstartade förhållanden och utföra denna återställningsåtgärd utan pilotinsats. Under felsökning av unstart-problemet upptäckte NASA också virvlarna från näsan som trängde in i motorn och stör motoreffektiviteten. NASA utvecklade en dator för att styra motorns förbikopplingsdörrar som motverkade problemet och förbättrade effektiviteten. Från och med 1980 ersattes det analoga inloppskontrollsystemet med ett digitalt system, vilket minskade omstartade instanser.

MotorerEdit

SR-71 drivs av två Pratt & Whitney J58 (företagsbeteckning JT11D-20) axiell -flöde turbojetmotorer. J58 var en betydande innovation av eran, som kunde producera en statisk dragkraft på 32 500 lbf (145 kN). Motorn var mest effektiv runt Mach 3.2, Blackbirds typiska marschfart. Vid start gav efterbrännaren 26% av dragkraften. Denna andel ökade successivt med hastigheten tills efterbrännaren gav hela dragkraften vid cirka Mach 3.

Luft komprimerades initialt (och värmdes) av inloppsspetsen och efterföljande konvergerande kanal mellan mittkroppen och inloppskåpan. Chockvågorna som genererades saktade luften till subsoniska hastigheter i förhållande till motorn. Luften gick sedan in i En del av detta kompressorflöde (20% vid kryssning) avlägsnades efter det fjärde kompressorsteget och gick direkt till efterbrännaren genom sex bypassrör. Luft som passerade turbojet komprimerades ytterligare av de återstående fem kompressorstegen och sedan bränsle tillsattes i förbränningskammaren. Efter att ha passerat genom turbinen kom avgaserna tillsammans med kompressorluften in i efterbrännaren.

Vid omkring Mach 3 stiger temperaturen från intaget kompression, tillsatt till motorkompressorns temperaturökning, minskade det tillåtna bränsleflödet eftersom turbintemperaturgränsen inte ändrades. Det roterande maskineriet producerade mindre kraft, men ändå tillräckligt för att köra vid 100% varvtal, vilket håller luftflödet genom intaget konstant. Det roterande maskineriet hade blivit ett dragföremål och motorkraften i höga hastigheter kom från efterbrännarens temperaturökning. Maximal hastighet begränsades av temperaturen på luften som kom in i motorkompressorn, som inte var certifierad för temperaturer över 800 ° F (430 ° C).

Ursprungligen startades Blackbirds J58-motorer med hjälp av två Buick Wildcat V8 förbränningsmotorer, externt monterade på ett fordon som kallas en ”startvagn” AG330. Startvagnen placerades under J58 och de två Buick-motorerna drev en enda vertikal drivaxel som anslöt till J58 motorn och snurra den till över 3200 varv / min, vid vilken tidpunkt turbojet kunde självhålla. När den första J58-motorn startades placerades vagnen om för att starta flygplanets andra J58-motor. Senare startvagnar använde Chevrolet big-block V8-motorer. Så småningom utvecklades ett tystare, pneumatiskt startsystem för användning vid huvuddriftbaser. V8-startvagnarna förblev vid landningsplatser för avledning som inte var utrustade med det pneumatiska systemet.

FuelEdit

Flera exotiska bränslen undersöktes för Blackbird. Utvecklingen började på ett kolslamkraftverk, men Johnson bestämde att kolpartiklarna skadade viktiga motorkomponenter. Forskning utfördes på ett flytande vätekraftverk, men tankarna för lagring av kryogent väte hade inte en lämplig storlek eller form. I praktiken skulle Blackbird bränna något konventionellt JP-7, vilket var svårt att tända. För att starta motorerna injicerades trietylboran (TEB), som antänds vid kontakt med luft, för att producera tillräckligt höga temperaturer för att antända JP-7. TEB producerade en karakteristisk grön låga, som ofta kunde ses under motorns tändning.

På ett typiskt SR-71-uppdrag tog flygplanet av med endast en partiell bränslebelastning för att minska belastningen på bromsarna och däcken under start och se till att den kan starta framgångsrikt om en motor går sönder. Som ett resultat tankades SR-71s vanligtvis omedelbart efter start. Detta har lett till en missuppfattning att planet krävde omedelbar tankning efter start på grund av läckande bränsletankar. Läckage mättes dock i droppar per minut och var inte signifikanta jämfört med den totala kapaciteten. SR-71 krävde också tankning under flygning för att fylla på bränsle under långvariga uppdrag. Supersoniska flygningar varade i allmänhet inte mer än 90 minuter innan piloten var tvungen att hitta ett tankfartyg.

Specialiserade KC-135Q tankfartyg krävdes för att tanka SR-71. KC-135Q hade en modifierad höghastighetsbom, som skulle möjliggöra tankning av Blackbird vid nästan tankfartygets maximala lufthastighet med minsta fladdring. Tankfartyget hade också speciella bränslesystem för att flytta JP-4 (för själva KC-135Q ) och JP-7 (för SR-71) mellan olika tankar. Som ett hjälpmedel för piloten vid tankning var cockpiten utrustad med en perifert visningshorisont. Detta ovanliga instrument projicerade en knappt synlig konstgjord horisontlinje över toppen av hela instrumentpanelen, som gav piloten subliminala ledtrådar om flygplanets attityd.

Astro-inertial navigation systemEdit

Nortronics, Northrop Corporations elektroniska utvecklingsavdelning, hade utvecklat en astro-tröghet vägledningssystem (ANS), som kunde korrigera tröghetsnavigeringssystemfel med himmelska observationer, för SM-62 Snark-missilen och ett separat system för den misslyckade AGM-48 Skybolt-missilen, varav den senare var anpassad för SR- 71.

Före start, en prima ry-inriktning förde ANS ”tröghetskomponenter till en hög grad av noggrannhet. Under flygning spårade ANS, som satt bakom rekognoseringssystemofficers (RSO), stjärnor genom ett cirkulärt kvartsglasfönster på övre flygkroppen. Dess stjärnspårare med ”blått ljus”, som kunde se stjärnor under både dag och natt, skulle kontinuerligt spåra en mängd olika stjärnor när flygplanets förändrade position förde dem i sikte. Systemets digitala datorflykt innehöll data i en lista av stjärnor som används för himmelsk navigering: listan innehöll först 56 stjärnor och utvidgades senare till 61. ANS kunde leverera höjd och position till flygkontroller och andra system, inklusive uppgiftsregistratorn, automatisk navigering till förinställda destinationspunkter, automatisk pekning och kontroll av kameror och sensorer, och optisk eller SLR-observation av fasta punkter laddade i ANS före start. Enligt Richard Graham, en före detta SR-71-pilot, var navigationssystemet tillräckligt bra för att begränsa drift till 300 fot (1000 m) från körriktningen vid Mach 3.

Sensorer och nyttolaster Redigera

SR -71 inkluderade ursprungligen optiska / infraröda bildsystem; sida-utseende luftburna radar (SLAR); system för insamling av elektronisk intelligens (ELINT); defensiva system för att motverka missil- och luftburna krigare; och inspelare för SLAR, ELINT och underhållsdata. SR-71 bar en Fairchild-spårningskamera och en infraröd kamera som båda sprang under hela uppdraget.

Eftersom SR-71 hade en andra cockpit bakom piloten för RSO, kunde den inte bära A-12 ”s huvudsensor, en enda stor brännvidd optisk kamera som satt i” Q-Bay ”bakom A-12” s enda cockpit. Istället kunde SR-71 ”: s kamerasystem vara placerade antingen i flygkropparna eller i den avtagbara näsan / chinesektionen. Bredbildsavbildning tillhandahölls av två av Iteks operativa objektivkameror, som gav stereobilder över bredden av flygspåret, eller en Itek Optical Bar Camera, som gav kontinuerlig horisont-till-horisont-täckning. En närmare bild av målområdet gavs av HYCON Technical Objective Camera (TEOC), som kunde riktas upp till 45 ° åt vänster eller höger om mittlinjen.Inledningsvis kunde TEOC inte matcha upplösningen på A-12 ”s större kamera, men snabba förbättringar av både kameran och filmen förbättrade denna prestanda.

SLAR, byggd av Goodyear Aerospace, kunde bäras in I det senare livet ersattes radaren av Lorals Advanced Synthetic Aperture Radar System (ASARS-1). Både de första SLAR och ASARS-1 var bildsystem för markkartläggning som samlade in data antingen i fasta strängar till vänster eller höger om mittlinjen eller från en plats för högre upplösning. ELINT-samlingssystem, kallat elektromagnetiskt spaningssystem, byggt av AIL kunde bäras i chinefacket för att analysera elektroniska signalfält som passeras genom och programmerades för att identifiera intressanta saker.

Över dess drift Blackbird genomförde olika elektroniska motåtgärder (ECM), inklusive varnings- och aktiva elektroniska system byggda av flera ECM-företag och kallades System A, A2, A2C, B, C, C2, E, G, H och M. På en given uppdrag, hade ett flygplan flera av dessa frekvens / syfte nyttolaster för att möta de förväntade hoten. Major Jerry Crew, en RSO, berättade för Air & Space / Smithsonian att han använde en jammer för att försöka förvirra yt-till-luft-missilplatser när deras besättningar spårade hans flygplan, men en gång hans hotvarningsmottagaren berättade för honom att en missil hade skjutits upp, han stängde av jammaren för att förhindra att missilen hamnade på sin signal. Efter landning utsattes information från SLAR, ELINT-insamlingssystem och underhållsdatainspelaren för analys efter markflyg. Under de senare åren av dess livslängd kan ett datalänksystem skicka ASARS-1 och ELINT-data från cirka 2000 nmi (3700 km) spårtäckning till en lämpligt utrustad markstation.

Livsstöd Redigera

Flying vid 80 000 fot (24 000 m) innebar att besättningarna inte kunde använda standardmasker, som inte kunde ge tillräckligt med syre över 43 000 fot (13 000 m). Specialiserade skyddande tryckdräkter producerades för besättningsmedlemmar av David Clark Company för A-12, YF-12, M-21 och SR-71. Vidare skulle en nödutkastning vid Mach 3.2 utsätta besättningen för temperaturer på cirka 450 ° F (230 ° C); under ett utsläppsscenario på hög höjd skulle en syreförsörjning ombord hålla dräkten under tryck under nedstigningen.

Cockpiten kunde sättas under tryck till en höjd av 10.000 eller 26.000 fot (3000 eller 8000 m) under flyg. Kabinen behövde ett kraftigt kylsystem, eftersom kryssning vid Mach 3.2 skulle värma flygplanets yttre yta långt över 260 ° C och insidan av vindrutan till 250 ° F (120 ° C). luftkonditioneringen använde en värmeväxlare för att tappa värme från sittbrunnen i bränslet före förbränningen. Samma luftkonditioneringssystem användes också för att hålla den främre (näsa) landningsstället svalt, vilket eliminerade behovet av den speciella aluminiumimpregnerade däck som liknar de som används på de viktigaste landningsställen.

Blackbird-piloter och RSO försågs med mat och dryck för de långa spaningsflygningarna. Vattenflaskor hade långa sugrör som besättningsmedlemmarna styrde in i en öppning i hjälmen genom att titta i en spegel. Maten fanns i förseglade behållare som liknade tandkrämrören som levererade mat till besättningsmedlemmens mun genom hjälmöppningen.