Опередивший звук и время. Lockheed SR-71 Blackbird⁠⁠

SR-71 Blackbird — уникальный летательный аппарат, самый быстрый в мире самолёт, строившийся серийно. Вот для начала несколько невероятных фактов о нём:

— Сейчас, в первой четверти XXI века SR-71 выглядит футуристично, он кажется как минимум современным. На самом деле это машина середины прошлого века, совершившая первый полёт в 1964 году и полностью выведенная из эксплуатации в 1999-м. Таким образом, в XXI веке SR-71 ни разу не летал.

— Не смотря на название и явный чёрный цвет самолёта, на самом деле он покрыт тёмно-тёмно синей краской.

— После приземления экипаж не мог в течении 30-40 минут покинуть самолёт, так как его корпус был раскалён трением о воздух.

— Топливные баки протекали, пока самолёт не нагревался примерно до 300°С

— На SR-71 установлено 9 мировых рекордов касательно скорости и высоты полёта, 3 из них не перекрыты по сей день. Максимальная скорость — 3609 км/ч.

— За более чем 25 лет службы по этим самолётам выпущено более 4000 ракет, но ни одна не достигла цели. Стандартным манёвром пилота было ускориться и набрать высоту, чтобы ракета просто отстала.

— Камеры на борту разведчика позволяли производить снимки такого качества, что на них можно было прочитать автомобильные номера. При этом самолёт летел на высоте 24 км со скоростью примерно 3200 км/ч.

— Фактически SR-71 очень редко вторгался в воздушное пространство СССР и Китая, хотя постоянно шпионил за этими странами. Самолёт просто летал вдоль границ и собирал данные при помощи боковых камер.

— На борту находился автоматический астронавигатор по прозвищу R2D2. Ему под силу было рассчитать с точностью до 300 м местоположение самолёта, идущего при скорости 3 Маха, ориентируясь по свету 61 звезды. Чувствительность прибора позволяла различить звёзды … днём … с земли.

И это только верхушка айсберга! Подогревает интерес к этому уникальному самолёту и ореол секретности, который всегда его окружал. В странах Варшавского договора его считали ядерным бомбардировщиком и разрабатывали контрмеры, в США же все подростки, да и многие опытные военные лётчики мечтали летать на нём… В общем, это настоящая цельнометаллическая легенда, так давайте изучим её подробнее.

История SR-71 началась 1 мая 1960-го года, когда в небе над Свердловском был впервые сбит американский разведчик Lockheed U-2, и его создатель Кларенс «Келли» Джонсон вместе с высшими чинами ВВС убедились, что одной только высоты полёта становится недостаточно для безопасных полётов (а U-2 имел рекордный по тем временам потолок 21 000 м). Skunk Works - отделу прогрессивных и секретных разработок фирмы Lockheed, поручили разработку одноместного сверхскоростного высотного разведчика для ЦРУ. Проект получил название «Архангел». Руководителем назначили того же «Келли» Джонсона, так как он сочетал в себе черты одарённого инженера и заядлого авантюриста. А проект действительно казался авантюрой, так как управление разведки требовало недостижимые на том уровне технического развития крейсерскую скорость в 3 Маха, потолок в 28 км и дальность в 6000 км. Процесс предварительного проектирования шёл чрезвычайно трудно, так как конструкторам приходилось решать не только проблемы аэродинамики, но и снижения радиолокационной заметности. Однако, 26 апреля 1962 года на небезызвестной ныне авиабазе «Зона 51» в Неваде впервые оторвался от покрытия самолёт Lockheed A-12 (Archangel 12), правда пока ещё не с теми двигателями, под которые он создавался. К началу 1963-го было создано пять А-12, притом один в двухместном учебно-тренировочном варианте. Их оснастили новыми двигателями Pratt&Whitney J58, с которыми самолёту удалось достичь крейсерской скорости 3.1 Мах и максимальной — 3.3 Мах. А-12 являлся одноместным самолётом-разведчиком, ЦРУ не предполагало установки какого-либо вооружения, хотя и существовал проект бомбардировщика на его базе, а истребитель YF-12 даже был воплощён в металле. Вариант перехватчика был оснащён второй кабиной для оператора вооружения и должен был нести до 4-х ракет AIM-47 Falcon во внутренних отсеках. Было выпущено всего 3 прототипа и в серию YF-12 не пошёл, но стал основой для другого, более совершенного самолёта. Самих же А-12 было выпущено 15 штук, 2 из них имели обозначение M-21 и могли нести на «спине» беспилотный дрон-разведчик D-21. А-12 применялись ЦРУ до 1968 года, после чего уступили место старшему брату; за время эксплуатации в авариях и катастрофах было потеряно 5 таких самолётов.

В апреле 1962 года, еще до первого полета А-12, Skunk Works начала разработку модификации самолета для ВВС по программе Senior crown — «Царская корона». В отличие от ЦРУшников, военные хотели получить разведывательно-ударный самолет (Recon Strike, сокр. RS). Машина предназначалась для фиксирования результатов ядерных ударов по территории противника, при необходимости экипаж мог добить цель собственным ядерным оружием. Фюзеляж самолета немного удлинили и усилили для размещения дополнительного запаса топлива и второго члена экипажа, кабину которого поставили вместо одной из больших фотокамер сразу за кабиной летчика. Первый осмотр полномасштабного макета прошел 13 — 14 июня 1963 года. Представители ВВС, незнакомые с засекреченным А-12, получили неизгладимые впечатления. После незначительных доработок в декабре 1963 начался выпуск самолетов. История названия тоже довольно интересна: говоря об RS-12 в своей июльской речи 1964 г президент США Линдон Джонсон перепутал буквы, и с его языка слетело "SR" и прочно припечаталось к разведчику. Из-за перемены букв местами в аббревиатуре изменили и смысл - вместо Reconnaissance Strike появилось Strategic Reconnaissance. Индекс "71" обозначал следующий за разведывательным вариантом RS-70 (так и оставшемся виртуальным) бомбардировщика North American XB-70 Valkyrie. В целом переименование оказалось пророческим, потому как вскоре военные отказались от возможности вооружать SR-71 и потому он никогда так и не наносил тех самых «ударов».

Самое время поговорить о конструкции и особенностях SR-71. Самолет выполнен по аэродинамической схеме «бесхвостка» с интегральной компоновкой с крылом, плавно сопрягающимся с фюзеляжем и двухкилевым вертикальным оперением, установленным под углом 15° внутрь от вертикали (мера по снижению ЭПР). Основной конструкционный материал планера самолета - титановый сплав В-120. Интересно, что титан закупался в СССР через ряд подставных фирм-посредников. Также из-за применения титановых сплавов создание самолёта было долгим и запредельно дорогим: специалистом Lockheed приходилось попутно разрабатывать станки для работы с трудным в обработке и капризным материалом. Сине-черная окраска планера, породившая неофициальное название Blackbird («Чёрный дрозд») способствует уменьшению аэродинамического нагрева конструкции за счет увеличения теплоизлучающей способности, а также снижает его заметность в тёмное время суток.

Крыло самолета - треугольное с постоянным углом стреловидности (≈ 60°), размахом 16,94 м и площадью 141,1 м², среднерасположенное со скругленными законцовками и наплывами вдоль мотогондол, имеет двояковыпуклый профиль. С внешней стороны мотогондол носок крыла имеет заметную коническую крутку, уменьшающую изгибающие и скручивающие моменты при скоростях выше 3 Мах. Носок крыла плавно переходит в наплывы по бокам фюзеляжа (занимают примерно 40% его ширины), которые служат для уменьшения балансировочного сопротивления и улучшения устойчивости самолета; на крейсерском режиме полета, благодаря наплывам, изгибающий момент, действующий на носовую часть фюзеляжа, уменьшается вдвое. Также эта конструкция заметно снижает ЭПР самолёта и создаёт дополнительную подъёмную силу. Конструкция крыла многолонжеронная с кольцевыми рамами крепления мотогондол, обшивка крыла гофрирована, волны гофра направлены параллельно оси фюзеляжа. Гофрирование позволяет компенсировать разность коэффициентов теплового расширения лонжеронов и панелей обшивки, которая способна выдерживать нагрев до температуры порядка 260°С в течении длительного времени (крейсерский полет) и кратковременный нагрев до 430°. Обшивка гондолы рассчитана на установившийся нагрев до 590°С. Для управления по крену и тангажу в задней части крыла имеются четыре элевона.

Фюзеляж большого удлинения с плоской нижней частью и общей длинной 32,74 м. Конструкция рассчитана на установившийся нагрев до 260°С и кратковременный - до 315°С. Кабина экипажа двухместная, члены экипажа расположены тандемно, два фонаря кабины откидываются вверх-назад, имеют светозащитное остекление. Хвостовое оперение двухкилевое, кили установлены на мотогондолах. Каждый киль состоит из двух частей - нижней, неподвижной и верхней, цельноповоротной. Предусмотрено как одновременное, так и индивидуальное отклонение килей. Шасси трехопорное, с носовой опорой. Носовая двухколесная стойка убирается в фюзеляж против полета, основные стойки имею по три колеса на одной оси, убираются по направлению к оси самолета. При посадке используется тормозной парашют.

Силовая установка состоит из двух гибридных турбопрямоточных двигателей Pratt & Whitney J58-P4, разработанных специально для длительной работы на трёх скоростях звука. Они оборудованы системой перепуска воздуха от четвертой ступени компрессора к форсажной камере. Отводимый от компрессора воздух подается в форсажную камеру для охлаждения конструкции и увеличения тяги двигателя; система отбора воздуха работает в полете с большими числами Маха. Тяга двигателя - 10 430 кгс, на форсаже - 14 740 кгс. Конструкция двигателя рассчитана на длительную работу на режиме максимального форсажа при крейсерском полете на больших высотах с большими числами М, они обеспечивают крейсерскую скорость 3300 км/ч (3.17 Мах) и максимальную более 3500 км/ч (~3.3 Мах). Практический потолок составляет 26 км, однако SR-71 достигал максимальной высоты полёта в 29 км. Воздухозаборники двигателя осесимметричные с подвижными центральными конусами. Имеется система передних перепускных створок через которые избыточный воздух отводится во внешний поток, чем обеспечивается согласование работы воздухозаборника и двигателя. Створки на земле открыты и закрываются после уборки шасси. При полете на малых числах М конусы выдвинуты вперед и зафиксирован для слива избыточного воздуха. На высотах более 9000 м и при числах >1,6М конусы начинают втягиваться внутрь. В предельное заднее положение конусы устанавливаются при приближении к крейсерскому значению числа М. Сопло двигателя эжекторного типа с забором воздуха из внешнего потока. Через впускные створки из внешнего потока в сопло подается воздух, необходимый для заполнения эжекторного сопла при полете со скоростью <1,1М. Эжекторы и воздухозаборники создают дополнительную тягу в полете с большими числами М (величина "прибавки" составляет на скорости М=2,2 - 14% и 13% соответственно, на скорости М=3,2 - 28,4% и 54% суммарной тяги силовой установки). Именно с воздухозаборниками была связана «хроническая болезнь» SR-71, которую так и не удалось решить до конца: в полёте мог произойти срыв скачка уплотнения у воздухозаборника, сопровождаемый ударной волной и резкой потерей мощности двигателя. Иногда последствия такого срыва бывали катастрофическими.

Для SR-71 было разработано специальное углеводородное топливо JP-7 с низкой температурой испарения и высокой температурой вспышки. Оно размещается в баках-отсеках нижней части крыла и в пяти встроенных баках фюзеляжа, занимающих большую часть его объёма. Самолёт с «сухой» массой 27 215 кг может иметь на борту свыше 46 тонн топлива, и тогда его масса достигает 77 100 кг. Полной заправки хватает на 70-90 минут полёта на крейсерской скорости. Дальность прямого перелёта составляет 5230 км, а радиус действия — около 2000 км. Топливо служит основным теплопоглотителем для всей конструкции самолета, а также для охлаждения воздуха в системе кондиционирования. Последовательность выработки топлива из баков обеспечивается автоматической системой с целью сохранения заданного положения центра масс самолета. На верхней поверхности фюзеляжа, за кабиной экипажа, имеется горловина для заправки топливом в полете от самолета-заправщика. Интересная особенность: все баки самолёта протекают как на земле, так и в воздухе. Это происходит из-за неплотного прилегания деталей обшивки, дабы при нагреве они не вспучивались. Соответственно, после недолгого полёта на сверхзвуке течь прекращается благодаря герметизации баков и корпуса. Однако потеря топлива несущественна (из-за его вязкости) и безопасна (топливо не загорится даже от выхлопа самолёта, его воспламеняет только особое вещество — 3-этилбаран). В связи с этим была выработана стандартная процедура: SR-71 взлетает с заполненными на четверть баками, разгоняется до высоких скоростей и герметизируется, затем дозаправляется в воздухе от самолёта-заправщика и летит на задание. Вообще, все вылеты «Блэкбердов» были тесно связаны с воздушными танкерами.

Кабина экипажа оборудована системами герметизации, обогрева и кондиционирования воздуха, члены экипажа одеты в противоперегрузочные костюма по типу скафандров астронавтов космического корабля "Джемини". Катапультируемые кресла обеспечивают покидание самолета в диапазоне скоростей от нулевой до М>3 и в широком диапазоне высот - вплоть до 30500 м. Экипаж состоит из летчика (на переднем кресле) и оператора разведывательного оборудования, выполняющего также функции штурмана, бортинженера и радиста. А в случае необходимости - и второго летчика. Система управления полетом с тросовой проводкой и необратимыми гидравлическими бустерами, тросы изготовлены из сплава элгилоя, используемого для производства часовых пружин, для уменьшения эффекта удлинения тяг при повышении температуры. Система автоматического управления разработана фирмой Ханиуэлл и имеет трехкратное резервирование. САУ обеспечивает оптимальные характеристики пилотирования при взлете и посадке, дозаправке топливом в полете, полете с около- и сверхзвуковой скоростью на высотах 7600 - 15 250 м и со скоростью, соответствующей числу М=3 на высоте более 18 300 м. Автопилот работает большую часть полета, исключая режимы взлета, посадки и дозаправки топливом в полете; автопилот работает в режимах стабилизации по тангажу, числу М, крену, курсу, эквивалентной воздушной скорости и обеспечивает автоматическую навигацию по заданному маршруту. Изначально самолет оснащался аналоговым электронным оборудованием. В 1982-83 годах на всех находящихся в эксплуатации самолетах была смонтирована цифровая аппаратура, которая также обеспечивала управление положением воздухозаборников.

SR-71 несёт специальное оборудование, в том числе уже упоминавшуюся инерциальную навигационную систему с астрокоррекцией (в памяти системы заложена информация о 61 навигационных звездах, обсервация проводится по трем звездам одновременно), обеспечивающая автоматическое слежение за выбранной звездой в ночное и дневное время суток. Имеется также вычислитель аэродинамических параметров фирмы Ханиуэлл. Основные пилотажно-навигационные приборы продублированы в кабине оператора разведывательного оборудования. Состав разведывательного оборудование менялся в зависимости от поставленной задачи; оно размещается в пяти отсеках носовой части фюзеляжа. Предусмотрена установка оптико-электронной и радиотехнической разведывательных систем, различных фотоаппаратов от короткофокусных, панорамных (фокусное расстояние объектива - 610 мм), до длиннофокусных аппаратов для боковой перспективной съемки (фокусное расстояние объектива - 1680 мм). На самолете установлена пассивная и активная аппаратура РЭБ.

Также необходимо упомянуть, что на Lockheed SR-71 впервые применялись технологии снижения радиозаметности: при конструировании избегали прямых углов, придали фюзеляжу плавно перетекающую в крыло форму, использовали радиопоглощающую краску и в добавляли в топливо цезий для снижения температуры выхлопа, и, как следствие, инфракрасной заметности самолёта. Несмотря на все эти меры, SR-71 легко обнаруживался радиолокационными методами, а на меньших расстояниях — благодаря потоку разогретых выхлопных газов и нагреву корпуса на высоких скоростях. Однако наработки по стелс-технологиям не пропали даром, все они в усовершенствованном виде позднее были применены при создании малозаметного ударного самолёта Lockheed F-177 Nighthawk.

В 1964 году для размещения SR-71 была выбрана авиабаза Бил, Калифорния. Спустя два года туда стали поступать первые серийные самолёты. В 1967 Lockheed передали военной приёмке последний SR-71 и линия по их производству была законсервирована. Всего было выпущено 32 самолёта, из них 19 серийных SR-71A и два учебно-тренировочных SR-71B. Потеряно же было 12 машин, в основном из-за срыва волны уплотнения воздуха в воздухозаборнике.

Данные о применении SR-71, естественно, частично засекречены. Тем не менее известно, в строю никогда не находилось более 16 самолётов, в составе двух крыльев (по 8 самолётов) 9-й стратегической разведывательной эскадрильи ВВС США. Всего за годы службы «Блэкберды» налетали 53 490 часов, из ни 11 675 на скоростях выше 3 Мах, совершив 17 300 вылетов, из них всего 3551 — разведывательные. Первый боевой вылет SR-71 был произведен 21 марта 1968 с авиабазы «Кадена» на Окинаве. Впоследствии самолёт, совершивший первый боевой вылет (заводской номер 61-7976) налетал 2981 час в 942 вылетах (больше, чем любой другой SR-71), включая 257 боевых заданий. В начальный период эксплуатации в Восточно-азиатском регионе (Вьетнам, Лаос, Северная Корея) самолёты SR-71 совершали примерно по одному вылету в неделю (с 1968 по 1970 год), после этого частота вылетов удвоилась, а к 1972 году вылеты производились почти каждый день. При совершении самолётами SR-71 разведывательных вылетов в ходе войны во Вьетнаме по ним было совершено примерно 800 пусков зенитных ракет, но ни один самолёт не был сбит. SR-71 был единственным американским самолётом, который северовьетнамской системе ПВО так и не удалось сбить. В Европе у SR-71 было два разведывательных маршрута: вдоль западного побережья Норвегии и Кольского полуострова и над Балтийским морем, второй маршрут имел название «Балтийский экспресс». В период базирования некоторых SR-71 на Японских островах, регулярно нарушал советское воздушное пространство, в отдельные сутки совершая до 8-12 подходов к воздушным границам страны. В 1973 году во время арабо-израильской войны Судного дня Blackbird производил фоторазведку Египта, Иордании и Сирии. Благодаря разведполёту 13 октября SR-71 ВВС США удалось узнать о готовящемся наступлении Египта 14 октября и успешно отразить его.

Кроме стратегической разведки, самолёт «засветился» и на мирном поприще — выполнял аэродинамические исследования НАСА по программам AST (Advanced Supersonic Technology — перспективные сверхзвуковые технологии) и SCAR (Supersonic Cruise Aircraft Research — разработка самолёта с крейсерской сверхзвуковой скоростью полёта). В 1976 году SR-71 «Blackbird» установил абсолютный рекорд скорости среди пилотируемых самолётов — 3529,56 км/ч. К сожалению, его максимально быстрый полёт, в котором «Блэкберд» разогнался аж до 3609 км/ч не был официально зарегистрирован, так по правилам самолёт должен пройти над мерным участком в обе стороны. Всего было зарегистрировано 4 действительных рекорда, все они относятся к скорости полёта. И один рекорд высоты в горизонтальном полёте — 25 929 метров.

В 1981 году в Советском Союзе был принят на вооружение истребитель-перехватчик МиГ-31, лётные характеристики которого (в первую очередь скорость на большой высоте, равная 3000 км/ч (M=2.83)) позволяли осуществить перехват SR-71. Некоторые специалисты считают, что именно МиГ-31 заставил ВВС отказаться от SR -71. Не стоит также забывать, что стоимость эксплуатации SR-71, включая сложность обслуживания, была очень высокой. Топливо JP-7 — это специфическое топливо, предназначенное для одной-единственной модели самолёта, необходимо было производить и перевозить в соответствующие места. Недёшево обходилось содержание парка из 30 топливозаправщиков, их доставка в разные части света, так как требовались частые дозаправки SR-71, для чего он каждый час опускался с 20-километровой высоты, тормозил до скорости топливозаправщика, заправлялся и опять поднимался в стратосферу. Техническое обслуживание каждого самолёта было беспрецедентно сложным и затратным. Каждый вылет самолёта по сложности можно было сравнить с подготовкой космической ракеты-носителя. А после каждого полёта самолёт проходил более 650 различных проверок. Через каждые 25, 100 и 200 часов налёта каждый самолёт подвергался осмотру с частичной разборкой. Каждые три года, вне зависимости от налёта, самолёты проходили технический осмотр на заводе фирмы «Локхид» в Палмдейле. Капитальный ремонт двигателей фирма «Пратт энд Уитни» осуществляла после наработки мотором 600 часов. Неудивительно, что для обслуживания SR-71 требовались специалисты экстра-класса, их подготовка занимала несколько лет и также требовала немало средств. К лётчикам же выдвигались особо жёсткие требования, сопоставимые с космической программой, и тем не менее, никогда не было дефицита в желающих. Тем не менее, с 1990 года SR-71 начали снимать с эксплуатации и размещать в различных музеях и т.п. Попытка восстановить программу в 1993 году встретила сильное сопротивление: у ВВС не хватало бюджета на использование самолёта, а разработчики БПЛА беспокоились, что их программы пострадают, если деньги направят на поддержку SR-71. В 1998 году ВВС окончательно вывели парк SR-71 из эксплуатации. NASA оперировало двумя оставшимися на ходу «Чёрными дроздами» до 1999 года. Все остальные самолёты были помещены в музеи, кроме двух SR-71 и нескольких дронов D-21, сохранённых Лётно-исследовательским центром имени Драйдена (позже переименованного в Лётно-исследовательский центр имени Армстронга).

Феноменальный самолёт, непревзойдённый по многим параметрам спустя более чем полвека. Его обводы вдохновили не одного писателя или художника-фантаста (в частности, черты SR-71 прослеживаются в кораблях планеты Набу во вселенной «Звёздных Войн» Джорджа Лукаса). Создавшие его люди совершили по-настоящему дерзкий технический прорыв, и другой подобной машины не создано и по сей день.

Представлен Lockheed SR-71A Blackbird с бортовым номером 17-976, совершивший 942 вылета и выполнивший 257 разведовательных задания, рекордсмен среди собратьев. Авиабаза Королевских Военно-Воздушных Сил Милденхолл, Великобритания, 1977 год. В данный момент этот самолёт находится в музее ВВС США на территории базы Барксдейл, Лос-Анжелес. Модель корейской фирмы Academy в перепаке от «Моделиста», 1/72.

Мини-обзор набора и пошаговый отчёт о сборке представлены в этом посте:

Lockheed SR-71 Blackbird, Моделист (Academy), 1/72. Заметки по сборке

Спасибо за внимание и хорошего времени суток!