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突破时速极限的超级间谍飞机SR-71

时间:2023-07-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:经过4个月设计,以及全尺寸实体模型的雷达试验,1960年1月中情局批准建造12架A-11“牛车”。▲SR-71发动机着车准备“牛车”每个方面都要受温度的影响,虽然高空大气稀薄,摩擦仍将使机体表面超过260℃,而发动机最冷的部分——进气口也有426.7℃,加力燃烧室段将达1760℃。J58发动机及其短舱的研制是“牛车”最困难的部分。▲“臭鼬”工厂的厂房经过脱胎换骨的改动,1963年J58研制成功并投产。

突破时速极限的超级间谍飞机SR-71

经过4个月设计,以及全尺寸实体模型的雷达试验,1960年1月中情局批准建造12架A-11“牛车”。

这次的保密措施比U-2更严,由于只要洛克希德参与就会引起外界猜测,子承包商的拨款和交货都通过假公司,只有极少数子承包商知道产品用于什么目的。也许是兵不厌诈的招数,有些图纸反而故意没有设置密级。

▲SR-71发动机着车准备

“牛车”每个方面都要受温度的影响,虽然高空大气稀薄,摩擦仍将使机体表面超过260℃,而发动机最冷的部分——进气口也有426.7℃,加力燃烧室段将达1760℃。因此飞机只能用不锈钢或钛制造,当时研制中的3马赫轰炸机XB-70用的是不锈钢蜂窝结构,但只能在洁净室无尘环境下制造。而臭鼬工程队的信条是“KISS”(Keep It Simple,Stupid,崇尚简单易用),因此机体结构的93%采用热处理的B-120钛合金,当时还从未用钛制造过整个机体。

▲用于SR-71的AG330地面起动车

面对前所未有的高温,约翰逊说“从铆钉、油料到材料和发动机,一切都要从头想办法。”比如机翼结构加热后会起皱,为此只能将蒙皮事先做出褶皱,这也是A-12和SR-71机翼上有大面积的褶皱区的原因;机上所有电气接头都镀了金,因为在高温下它比铜和银更能保持导电性;操纵索用钢、铬和镍的合金制成,这种材料一般用于手表。

▲J58发动机喷管

▲J58发动机的地面起动车

▲J58发动机的进气道调节锥

▲J58发动机

燃料是另一个难题。高空亚音速巡航时,油料温度会降到-67.8℃,以3马赫飞行时又会被加热到141℃,它还会被泵到用于控制尾喷口形状的鱼鳞板内用作液压油,温度会升到316℃,然后再泵回发动机。这样折腾,常规油料早就沸腾和爆炸了。

▲J58发动机

▲J58发动机原理(www.xing528.com)

专门研制的油料称JP-7,蒸发压力非常低,温度超过149℃也不会沸腾,燃点高达140℃,即使点着的火柴扔进去也会熄灭。但这也使它用普通发动机点火器点不着,发动机转子由专门的起动器起动后,还要将少量助燃剂喷到燃烧室内,与燃料油混合后才能开始燃烧。

高温还将影响到照相机的石英玻璃窗,如果热量不均匀,就会产生光学畸变。花了足足3年和200万美元经费,才找到用超声波将石英玻璃焊在金属框架上的办法。

由于这种种问题,整个项目的进度和经费都受到影响。

J58发动机及其短舱的研制是“牛车”最困难的部分。它源自1956年末为海军一种要求俯冲速度达到3马赫的攻击机研制的发动机,1959年末下马后,中情局接手,要求将其改进成能以3.2马赫持续飞行的发动机。

▲“臭鼬”工厂的厂房

经过脱胎换骨的改动,1963年J58研制成功并投产。它长4.57米,直径1.27米,重2950千克,加力推力14755千克,采用八级轴流式压气机、环形燃烧室、可调进气道与尾喷管,涡轮进口温度1040℃。进气道中心锥可后移0.53米,控制进气口内的超音速激波位置。地面试车时,要用一台J75发动机的喷流喷向它,才能模拟3.6马赫以上的速度和30480米的高度。

其实,J58本身的全部功率也不足以使飞机飞到3马赫,它的奥秘在于发动机短舱,这也是推进系统的一部分。高速飞行时,进气口的空气只有一部分进入燃烧室,其余空气径直引射进加力燃烧室,造成冲压效应,或者沿发动机短舱内的环形通道被引射入排气流中,增加排气流量,加大推力。在3马赫时,足足有56%的总推力来自进气道,另27%来自加力燃烧室,只有17%来自发动机本身的燃烧,这时可以说是发动机短舱推动着飞机。

▲凯利·约翰逊在A-12舱内

▲J58发动机起动

▲伯班克的A-12生产线

▲J58发动机的脉冲喷流

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