A-12 «BlackBird»
стратегический разведчик
Проект А-12 был выполнен по модифицированной схеме "бесхвостка" с
крылом, плавно сопрягающимся с фюзеляжем, позже такая схема получила название интегральной.
Треугольное среднерасположенное крыло с положительным углом стреловидности по передней кромке 60° и отрицательным в 10° - по задней, имело
очень тонкий двояковыпуклый профиль. С внешней стороны гондол двигателей применена коническая крутка
носка крыла. Характерный внешний вид самолету придают развитые боковые наплывы, занимающие до 40%
длины фюзеляжа, подобные боковые выступы сделаны и на внешних бортах гондол двигателей. Наплывы выполняют роль фиксированных передних
поверхностей схемы "утка". Они оказывают благоприятное влияние на несущие свойства крыла, улучшают продольную и боковую устойчивость самолета, уменьшают изгибающий момент, действующие на носовую часть фюзеляжа.
Крыло многолонжеронной конструкции имеет кольцевые рамы для крепления гондол ТРД. На задней кромке
каждой плоскости имеется по два элевона с максимальным углами отклонения +/-12". Других поверхностей управления или средств механизации не
предусмотрено.
Хвостовое оперение состоит из двух цельноповоротных килей, смонтированных на гондолах ТРД и установленных под наклоном 15° к вертикали с
завалом к продольной оси самолета. Максимальные углы отклонения килей
+/-20". Возможно как совместное отклонение килей, так и индивидуальное.
Уменьшение ЭОП, наряду с достижением огромных скоростей и высот,
считалось одним из основных требований к самолету. На малозаметность
"работали" удлиненный боковой профиль фюзеляжа и гондол двигателей,
плавное сопряжение гондол, крыла и фюзеляжа, боковые наплывы и отклоненные внутрь кили.
Примечательно, что площадь вертикального оперения считалась, исходя из соображений приемлемой управляемости, а не устойчивости, которую должна была обеспечивать специальная гироскопическая
система. В конструкции боковых наплывов, носков крыла, элевонов использовался
радиопоглощающий сотовый заполнитель из пластика.
Много проблем возникло из-за нагрева самолета при
длительных полетах со скоростью в три раза превышавшей скорость звука. Температура обшивки
варьировалась от 230 до 650 градусов, а длина фюзеляжа увеличивается от нагрева на 10 см. При этом
температура за бортом до -60°С, т.е. рабочий диапазон составляет более 700°. Поэтому 93 %
конструкции планера было изготовлено из прочного титанового сплава В-120 (Beta-120/ Ti-13V-11Cr-3A1) .
Это был дорогой и труднообрабатываемый материал. Первоначально до 80% поставок Titanium Metals Corporation
браковалось. Только в 1961, когда должностные лица компании были посвящены в значение и
приоритетность программы OXCART, поставки титановых изделий наладились.
Из-за неравномерного нагрева конструкции в ней возникают значительные термические
напряжения, приводящие к деформации основных узлов самолета. Для снижения
напряжений использовали термокомпенсаторы. На А-12 их роль выполняла
гофрированная обшивка крыла с расположением волн гофра параллельно оси
фюзеляжа, при тепловом расширении панели обшивки напряжения в конструкции не
выходят за заданные пределы, а прирост аэродинамического сопротивления незначителен.
По контракту требовалось принять все меры к снижению ЭПР A-12. В ноябре 1959 начались
электромагнитные испытания макета А-12, установленного на пилоне на специально
подготовленном полигоне Groom Lake, Nevada. В ходе доработок, длившихся 18 месяцев, А-12 получил
характерную «кобровидную» форму - непрерывно изгибающийся контур без острых углов
и наплывы по бокам фюзеляжа. Как оказалось, наплывы не только не ухудшили аэродинамику, но и
увеличили подъемную силу и устойчивость самолета на больших скоростях. Небольшие кили,
установленные на концах гондол двигателей, наклонили на 15о от вертикали к центру
самолета. Фирма разработала радиопоглощающую шиповидную конструкцию с пластиковым сотовым
наполнителем, которая использовалась на А-12 при изготовлении боковых наплывов, носков крыла и
элевонов. Ок. 20 % крыла (по площади) выполнено с применением такой конструкции, выдерживавшей
нагрев до 275оС. Черная краска, изготовленная на ферритовой основе, не только
рассеивала тепло, частично отводя его с поверхности самолета, но и уменьшала
радиолокационную заметность самолета. За характерную окраску самолет и получил прозвище -
BlackBird (Черный дрозд).
Фюзеляж, крыло (стреловидность по передней кромке - 60о) и др. элементы
самолета имели сложную форму, которая позволила достигать высоких аэродинамических
характеристик самолета на различных режимах полета. Особенностью самолета стало применение цельноповоротных килей, консольно закрепленных на мотогондолах и наклоненных в сторону фюзеляжа на угол
15о. По сравнению с традиционным вертикальным оперением с рулем поворота применение этого технического решения позволило не только снизить площадь оперения, но и со значительно меньшими потерями устранять разнотяг двигателей, возникающий из-за их несогласованной работы, помпажных явлений или в случае отказа одного из них. Одновременно удачно решилась задача охлаждения шарнирных узлов, а наклон килей снижает обратную реакцию по крену при их отклонении.
Кили в зависимости от режима полета поворачивались синхронно или асинхронно. Самолет имел собственную неустойчивость на больших скоростях, и его устойчивость
обеспечивалась аналоговой системой.
В целях экономии веса одноместная кабина не была оборудована защитой от нагрева и все системы жизнеобеспечения подключались непосредственно
к скафандру пилота.
Для защиты электрических контактов от нагрева применялось напыленное золото. Был
разработан новый состав топлива и смазки и изоляционные материалы. Для создания фотокамеры
были привлечены фирмы Perkin-Elmer, Eastman Kodak и Hycon. Все 3
вида разработанных ими камер (Тип I, II и IV) были закуплены для программы OXCART. Использовалась
также инфракрасная стереокамера FFD-4, разработанная в 1964 Texas Instruments Corporation по проекту
TACKLE для U-2. Для защиты камер от нагрева было создано специальное окно из кварцевого стекла,
сплавленное с металлической рамой с применением ультразвука.
Для увеличения «потолка над целью» в ходе разработки вес самолета был снижен на 450 кг, а запас
топлива увеличен на 900 кг.
Двигатели фирмы «Пратт-Уитни» J.58 (JT11D-20A), развивали на форсаже тягу в 14470 кгс. На
скорости М=3 ТРД давал только 18 % тяги, остальное обеспечивалось форсажной камерой, работающей в
режиме прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Для устойчивого потока воздуха на
входе двигателей, их вынесли за пределы скачка уплотнения от носовой части самолета.
Воздухозаборники регулируемые - конусы в зависимости от скорости и высоты полета
перемещались на 90 см, управляя скачками уплотнения и тормозя входной поток. Поскольку на
скорости М=3,6-3,8 ударная волна попадала в двигатели, вызывая помпаж, скорость Blackbird
ограничивалась М=3,2.
Расположение двигателей на крыле позволило уменьшить изгибающий
момент от подъемной силы, а следовательно, и снизить на 10-15% массу конструкции крыла и
удельную нагрузку на него, что для высотного самолета очень важно. Снижению
массы конструкции планера способствовало также сужение диапазона эксплуатационных
перегрузок до -1 - + 3,5.
Обычный авиационный керосин не годился для заправки
машины, поэтому было разработано специальное углеводородное топливо JP-7 с высокой температурой воспламенения,
при этом свободный объем бака по мере выработки топлива заполняется азотом, а
для запуска двигателя используется пусковое топливо - триэтилборан. Размещалось
топливо в пяти фюзеляжных баках и частично в баках-отсеках в нижней части крыла
(из них оно вырабатывалось в первую очередь). Топливо JP-7
использовалось и для охлаждения обшивки (шасси и БРЭО), так что к двигателям оно подавалось
нагретым до 320о. Для увеличения дальности полета самолет оборудован системой дозаправки
топливом в воздухе. Топливозаправку обеспечивали специально переоборудованные KC-135Q.
Поскольку доводка двигателей J-58 задерживалась, первые 5 самолетов A-12 были
оснащены менее мощными, но более надежными двигателями J-75/19W с тягой
7700 кгс, ранее используемыми на F-105, F-106 и U-2. С ними намечалось достичь высоты 15 км и скорости М=1,6.
«Родной» P&W J58 установили лишь через 7 месяцев, но сначала только в одной
мотогондоле. После того как убедились, что он работает надежно, произвели замену
второго J-75. 15 января 1963 г. A-12 взлетел уже с двигателями J-58.
Во время испытаний выявились постоянные утечки топлива. Для компенсации расширения корпуса при нагреве швы выполнялись с
зазором, закрывавшимся специальным уплотнителем. Уплотнитель под действием
агрессивного топлива терял форму и герметичность баков нарушалась. Как и с
перегревом изоляции проводки, с этим пришлось бороться в течении всей эксплуатации Blackbird.
Описание | |||
---|---|---|---|
Разработчик | Локхид | ||
Обозначение | A-12 | ||
Кодовое наименование НАТО | BlackBird (Черный дрозд) | ||
Тип | Стратегический разведчик | ||
Экипаж, чел. | 1 | ||
Геометрические и массовые характеристики | |||
Длина самолета, м | 31,17 | ||
Высота самолета, м | 5,64 | ||
Размах крыла, м | 16,94 | ||
Площадь крыла, м2 | 166,76 | ||
Максимальная взлетная масса, кг | 53070 | ||
Масса пустого самолета, кг | 23587 | ||
Силовая установка | |||
Число двигателей | 2 | 2 | |
Двигатель | ТРДФ Pratt & Whitney J75-19W | ТРДФ Пратт-Уитни J58 | |
Тяга двигателя, кгс | максимал | 7800 | 9298 |
на форсаже | 12030 | 14723 | |
Летные данные | |||
Максимальная скорость полета (на высоте), М= | 1,6 | 3,2 (22000) | |
Практический потолок, м | 15000 | 30000 | |
Диапазон перегрузок, g | -1/+3,5 |
Источники информации:
- «SR-71 Blackbird in action» / L.Drendel, 1982 /
- The online Blackbird Museum
- The Oxcart Story
- Тайна «Черных дроздов» / Николай Сойко /
- «Бомбардировщики» / В.Ильин, М.Левин, 1997 /