Lockheed SR-71 Blackbird

Попередником SR-71 був Lockheed A-12 — висотний літак-розвідник, розроблений для ЦРУ відділенням корпорації Lockheed Martin — Skunk Works[2]. Поступово конструкція літака еволюціонувала, були проведені зміни в конфігурації літака, а також застосовано заходи зі зниження радіолокаційної помітності. Всього було побудовано 18 літаків A-12. Екіпаж A-12 складався з одного пілота.

Кабіна пілота SR-71

Назва SR-71 походить від прототипу надзвукового бомбардувальника XB-70. Під час фінальних стадій випробування XB-70 було запропоновано використовувати в ролі стратегічного літака-розвідника, який отримав назву RS-70. Однак, незабаром керівництву розвідуправління США стало зрозуміло, що потенціал A-12 набагато вищий, і його було вирішено використовувати як базову модель, на основі якої буде створено новий високошвидкісний літак, прототип якого було названо R-12. Він був довший та важчий, ніж A-12. Конструкція фюзеляжу зазнала змін задля збільшення об'єму внутрішніх паливних баків. Екіпаж збільшили до 2 чоловік, що дало змогу скоротити навантаження пілота, частину повноважень якого перебрав на себе оператор. Літак було обладнано радіоелектронними датчиками, радаром бічного огляду та фотоапаратом[3].

Повітрозабірники є однією з найважливіших функціональних складових конструкції Lockheed SR-71, саме вони допомогли літаку здійснювати польоти на швидкостях понад 3300 км/год, і, водночас, літати на дозвукових швидкостях, використовуючи однаковий тип турбореактивних двигунів. Спереду повітрозабірників встановлено рухливі носові обтічники двигунів, які знаходяться у висунутому положенні на швидкостях до 1,6 М. На вищих швидкостях конус засовується і активується прямоточний двигун[5].

Надзвуковий повітряний потік попередньо стискається, формуючи на зовнішній частині центрального тіла-конуса ударні хвилі — швидкість потоку падає, за рахунок чого зростає його статичний тиск і температура. Потім повітря входить в 4-ох ступінчастий компресор, де потік повітря розділяється: частина його проходить в компресор (повітря «основного потоку»), в той час як інший потік обходить ядро, щоб увійти в форсажну камеру. Повітря, яке йде далі через компресор, стискається перед входом в камеру згоряння, де воно змішується з паливом та підпалюється. Температура потоку досягає свого максимуму в камері згоряння: трохи нижче температури, від якої турбінні лопатки почали б втрачати свою міцність. Повітря охолоджується, проходячи через турбіну та з'єднується з повітрям обходу до того, як потрапляє в форсажну камеру[6].

У межах 3 Махів попереднє гальмування (стиск) надзвукового потоку в конічних ударних хвилях призводить до значного зростання його температури. Це означає, що турбореактивна частина двигуна повинна зменшити відношення паливо/повітря в камері згорання, щоб не розплавити лопатки турбін далі по потоку. Турбореактивні компоненти двигуна таким чином забезпечують набагато меншу тягу, а 80 % тяги двигуна забезпечується повітрям, яке оминає більшість турбін та входить до форсажної камери, де загоряється, створюючи реактивну тягу в напрямку задньої поверхні сопла[6].

Пілоти SR-71 в костюмах високого тиску

Кабіна може знаходитися під тиском висоти 10000 футів (3000 м) або 26000 футів (7900 м) під час польоту. Екіпажі, які здійснюють низький дозвуковий політ, можуть використовувати стандартний жорсткий шолом ВПС, кисневі маски та льотні костюми Nomex.

Екіпажі, які літають на висоті 80000 футів (24000 м), не можуть використовувати стандартні маски, які не дають достатньої кількості кисню вище 43000 футів (13000 м), причому різниця між тиском повітря в кабіні та простором усередині маски робить видих дуже складним. На швидкості понад 3300 км/год літак моментально розігрівався до 230 °C.

Для вирішення цих проблем були розроблені спеціальні герметичні скафандри повного тиску для всіх екіпажів A-12 та SR-71. Згодом покращені моделі цих скафандрів використовували для польотів американського космічного човника.

Кабіна потребувала ефективної системи охолодження, адже при польоті на швидкості 3,2 Маха зовнішня поверхня літака нагрівається вище 500 °F (260 °C), а з внутрішнього боку лобового скла до 250 °F (120 °C). Для забезпечення прийнятних температур повітря всередині кабіни пілота охолоджувалось кондиціонером, тепло з кабіни переносилося в паливо через теплообмінний апарат, що знаходиться перед силовими установками.

Як паливо використовується спеціально розроблене реактивне паливо JP-7, що відрізняється високою температурою займання (60 °C) та термостійкістю. Завдяки цим якостям, паливо JP-7 можна було використовувати як холодоагент для охолодження кабіни пілота. Кондиціонер передавав тепло з кабіни пілота до паливопроводів двигунів, нагріте в теплообміннику паливо одразу ж надходило в двигуни та згорало, виключаючи ризик займання та вибуху нагрітих парів. Такі властивості палива, однак, ускладнювали його займання, що вимагало використання окремого пускового пального — триетилборана, що використовувався і для розпалу форсажних камер. Для цього на борту містилася ємність об'ємом 1200 мл; характерним ефектом його згоряння під час запуску був яскраво-зелений колір факелів двигунів. Маса палива літака дорівнює 46180 кг, при повній заправці маса літака становить 77100 кг, що робить неможливим зліт з повним запасом палива. Спочатку літак піднімався в повітря з незначним запасом палива, потім дозаправлявся в повітрі, після чого льотчик міг приступати до виконання завдання. Після повної дозаправки літак ставав приблизно вдвічі важчим. Витрата палива на крейсерській швидкості становить близько 600 л/хв.

SR-71 був першим літаком, створеним із застосуванням технологій зниження радіолокаційної помітності[7]. Перші дослідження в цій галузі показали, що пласкі форми зі звуженими боками мають меншу ЕПР. З метою зниження радіолокаційної помітності вертикальне оперення нахилене відносно площини літака, щоб не створювати з фюзеляжем прямого кута, який є ідеальним відбивачем. На літак нанесені радіопоглинаючі покриття, а до палива, задля зменшення температури вихлопу на великих швидкостях та зменшення ІЧ-помітності літака, додавався цезій. Але, незважаючи на всі ці заходи, SR-71 легко виявити через величезний потік розігрітих вихлопних газів. Корпус літака під час польоту на високих швидкостях розігрівається до 400—500 °C, що також значно збільшує ІЧ-помітність.

Загальна ефективність усіх заходів щодо зниження помітності літака все ще обговорюється, проте, самі розробники визнають, що радіолокаційна техніка Радянського Союзу розвивалася значно швидше, ніж «анти-радар» Lockheed Martin[8].

SR-71 брав участь у розвідці над В'єтнамом та Північною Кореєю в 1968 році. Одному в'єтнамському зенітно-ракетному полку було поставлене завдання знищити хоч один літак такого типу задля підняття престижу радянської зброї, проте всі пуски ракет по SR-71 були безрезультатними[9]. SR-71 був єдиним американським літаком, який північнов'єтнамській системі ППО так і не вдалося збити[10].

Під час холодної війни виконував розвідувальні польоти над територією СРСР на Кольському півострові та над Кубою.

В 1973 році під час арабо-ізраїльської війни Судного дня Blackbird виконував фоторозвідку над територією Єгипту, Йорданії та Сирії.

Неодноразово порушував повітряний простір СРСР[11].

Крім стратегічної розвідки, літак виконував аеродинамічні дослідження для НАСА за програмами AST (Advanced Supersonic Technology — перспективні надзвукові технології) та SCAR (Supersonic Cruise Aircraft Research — розробка літака з крейсерською надзвуковою швидкістю польоту).

В 1976 році SR-71 «Blackbird» встановив абсолютний рекорд швидкості серед пілотованих літаків з турбореактивними двигунами — 3529,56 км/год. Всього в FAI було зареєстровано 4 дійсних рекорди швидкості польоту, які встановив цей літак.