Авиация и космонавтика 2000 12

Самое интересное – "Черные птицы" вовсе не уникальны. Существует в мире семейство гораздо более удачных машин абсолютно "симметричных" по концепции разработки и абсолютно не похожих на А-12. Речь идет о МиГ- 25. Вот он – высотный скоростной разведчик, истребитель-перехватчик и бомбардировщик в "одном флаконе", то есть созданный на основе единой базовой конструкции. Разработка МиГа велась практически параллельно с проектированием А-12, предусматривались такие же модификации – "несбиваемый" разведчик, перехватчик, самолет для нанесения ударов по наземным целям; проектировался даже вариант со сбрасываемым беспилотным разведчиком – налицо полная аналогия. Конструкторы микояновской фирмы, по существу отказались всего от двух "фенечек" – малозаметности и крейсерской скорости в три Маха. В результате получился один из лучших боевых авиационных комплексов XX века! "Черные птицы" так и остались "штучными", безумно сложными в эксплуатации самолетами, а МиГ растиражировали в сотнях экземплярах. Внешний облик МиГа – это уже не экзотика, скорее – обыденность, но за этой обыденностью стоит гениальное компоновочное решение. Компоновка "25-го" стала классикой, достаточно взглянуть на те же F-14, F-15, F-18, МиГ-29, Су- 27.

Боевая эффективность МиГ-25 многократно проверена в военных конфликтах. Да, "25-е", в отличии от SR-71, неоднократно сбивали. Но ни разу МиГ не был уничтожен на высоте больше 20 км со скоростью М>2,5. Что же касается несбиваемости, то оба самолета, советский и американский, успешно летали над странами Ближнего Востока, абсолютно наплевав на все средства ПВО, пытавшиеся их достать. Пожалуй, одним из немногих преимуществ американского разведчика над МиГом являлась система дозаправки в воздухе, которая позволяла экипажам SR-71 выполнять полеты над любой точкой земного шара, действуя с одной авиабазы на территории США. Организация полетов МиГ-25 над Израилем потребовала организации специальной операции с привлечением сотен, если не тысяч людей. Впрочем, отсутствие на МиГе системы дозаправки в конкретных условиях СССР, вполне обосновано. Во первых, в ВВС не имелось достаточного количества заправщиков, а во-вторых – Советский Союз никогда не мог сравниться с США по количеству зарубежных баз, на которых могли бы дежурить воздушные танкеры при осуществлении программы глобальной стратегической разведки.

И все же при всех своих недостатках, самолеты серии A-12/YF-12/SR- 71 стали выдающимся достижением мирового авиастроения и заслуженно "прописались" в Истории авиации.

Описание конструкции самолета SR-71A

Самолет выполнен по схеме бесхвостка по интегральной схеме с крылом, плавно сопрягающимся с фюзеляжем и двухкилевым вертикальным оперением.

Основной конструкционный материал планера самолета – титановый сплав В-120. Створки эжекторных сопел двигателя изготовлены из сплава Хастеллой X, узлы крепления основных сопел – из сплава Рене 41. Все воздуховоды системы кондиционирования выполнены из алюминиевых сплавов, а магистрали гидросистемы – из стали.

Сине-черная окраска планера способствует уменьшению аэродинамического нагрева конструкции за счет увеличения теплоизлучающей способности планера на 19-28°С при полете на рабочем потолке и крейсерской скорости.

Крыло самолета – треугольное с постоянным углом стреловидности, сред- нерасположенное со скругленными законцовками и наплывами вдоль мотогондол; имеет двояковыпуклый профиль с относительной толщиной 3,2%. Угол стреловидности крыла по передней кромке – 60°. Крыло имеет небольшой отрицательный угол установки. С внешней стороны мотогондол носок крыла имеет заметную коническую крутку. Носок крыла плавно переходит в наплывы по бокам фюзеляжа. Наплывы служат для уменьшения балансировочного сопротивления и улучшения устойчивости самолета по всем трем каналам управления; на крейсерском режиме полета, благодаря наплывам изгибающий момент, действующий на носовую часть фюзеляжа, уменьшается вдвое. Маскимально эффект действия наплывов проявляется при полете на больших числах М. Конструкция крыла многолонжеронная с кольцевыми рамами крепления мотогондол. Верхние и нижние панели обшивки приклеены к лонжеронам и на расстоянии 0,3-0,6 м от передней кромки крыла до поверхностей управления гофрированы; волны гофра направлены параллельно оси фюзеляжа. Гофрирование позволяет компенсировать разность коэффициентов теплового расширения лонжеронов и панелей обшивки. Обшивка крыла способна выдерживать нагрев до температуры порядка 260 °С в течении длительного времени (крейсерский полет) и кратковременный нагрев – до 430 °С. Для управления по крену и тангажу в задней части крыла имеются четыре элевона; максимальные углы отклонения элевонов – в полете со скоростью М<0,5 – ± 24°, М>0,5 – ± 14°. Другие поверхности управления или средства механизации на крыле отсутствуют.

Фюзеляж большого удлинения с плоской нижней частью имеет в носовой части боковые наплывы, которые занимают примерно 40% ширины самолета. Конструкция рассчитана на установившийся нагрев до 260 °С и кратковременный – до 315 °С.

Кабина экипажа двухместная. Члены экипажа расположены тандемно. Индивдуальные сегменты фонаря кабины откидываются вверх-назад. Остекление кабины – светозащитное.

Кили установлены на мотогондолах и наклонены на 15 град, внутрь от вертикали. Каждый киль состоит из двух частей – нижней, неподвижной и верхней, цельноповоротной; максимальный угол отклонения управляемых килей в полете на скорости М<0,5 – +/-20°, на скорости М>0,5 – +/-10°. Привод управления килей – гидравлический. 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 в фюзеляж по направлению к оси самолета. Все стойки оснащены маслянопневматически- ми амортизаторами. При посадке используется тормозной парашют. На носовой опоре установлена посадочная фара, на основных – рулежные фары.

Силовяя установка состоит из двух одновальных турбореактивных двигателей "Пратт энд Уитни" JT-11D-20B (военное обозначение J58), оборудованных 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 М, Тяга двигателя – 10 430 кг, на форсаже – 14 740 кг. Конструкция двигателя рассчитана на длительную работу на режиме максимального форсажа при крейсерском полете на больших высотах с большими числами М. Доступ к двигателям облегчен за счет применения раскрывающейся конструкции гондол и шарнирной подвески концевых частей плоскостей крыла по верхней линии разъема. Воздухозаборники двигателя осе- симметричные с подвижными центральными конусами, привод конусов – электрогидравлический. Имеется система передних перепускных створок через которые избыточный воздух отводится во внешний поток, чем обеспечивается согласование работы воздухозаборника и двигателя; управление передними створками осуществляется автоматически, при этом на земле отверстия остаются открытыми для поступления к двигателю дополнительного воздуха.

Створки закрываются после уборки шасси. В случае отказа автоматики, управление положением створок может осуществляться вручную. При полете на малых числах М конусы выдвинуты вперед и зафиксирован для слива избыточного набегающего потока воздуха перед воздухозаборником. На высотах более 9000 м и при числах М>1,6 конусы начинают втягиваться внутрь. В предельное заднее положение конусы устанавливаются при приближении к крейсерскому значению числа М. Положение конусов программируется в функции числа М полета и может изменяться при отклонении от номинальных значений углов атаки и скольжения; регулирование положения конусов может, также, осуществляться вручную. Сопло 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 М<1,1. При выпущенных опорах шасси створки заднего перепуска остаются закрытыми. 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). Обшивка гондолы рассчитана на установившийся нагрев до 590 град.С. Диаметр двигателя – 1,27 м; длина – 4,57 м; масса – 2950 кг; диаметр гондолы – 1,77 м; длина гондолы – около 14 м. Автоматика регулирования подачи топлива поддерживает требуемое соотношение между расходом топлива и давлением в форсажной камере в соответствии с температурой на входе в компрессор, числом оборотов двигателя и задаваемым значением тяги. Управление положением створок и конусов происходит по данным о давлении воздуха в каналах воздухозаборников. Процесс втягивания конусов и регулирования положения перепускных створок называется запуском воздухозаборника. В случае нарушения состояния запуска одного из воздухозаборников в результате падения давления воздуха срабатывает сигнальный датчик, приводящий в действие программную процедуру повторного запуска: подвижный конус выдвигается вперед и передние створки полностью открываются на 4 с, после чего конус возвращается в исходное положение, а автоматика перепуска постепенно устанавливает нужную степень перекрытия выпускных отверстий.

Топливная система топливо JP-7 с низкой температурой испарения размещается в баках-отсеках нижней части крыла и в пяти встроенных баках фюзеляжа. 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. Первыми вырабатываются крыльевые баки. Наддув баков осуществляется азотом. На верхней поверхности фюзеляжа, за кабиной экипажа, имеется горловина для заправки топливом в полете от самолета-заправщика.

Система жизнеобеспечения 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.

Бортовые системы. Система кондиционирования воздуха в кабине экипажа работает от теплообменника, использующего воздух, отбираемый от двигателей и предварительно охлаждающийся в топливной системе. На самолете установлены две независимые гидросистемы, обеспечивающие выпуск и уборку шасси, перемещение конусов воздухозаборников, отклонение поверхностей управления. В случае отказа обоих гидросистем регулирование положения конусов воздухозаборников может осуществляться вручную.

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. Она состоит из системы повышения устойчивости по трем осям, автопилота и системы балансировки по числу М. 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 гг. на всех находящихся в эксплуатации самолетах была смонтирована цифровая аппаратура, которая, также, обеспечивала управление положением воздухозаборников.

Приборное оборудование кабины. В кабинах обоих членов экипажа установлены традиционные шкальные приборы. Комплект основных пилотажно- навигационных приборов продублирован. Индикаторы контроля работы силовой установки имеются только в кабине оператора разведывательного оборудования. Многие обычные приборы, такие как манометрические, не могут использоваться в полете на больших скоростях и высотах и являются фактически резервными или применяются в полетах на малой высоте. Информация, отображаемая на основных приборах, поступает от вычислителя аэродинамических параметров и инерциальной навигационной системы. В состав оборудования кабин наряду с другими приборами входят индикатор горизонтальной обстановки, датчик нормальной перегрузки, индикатор угла атаки, индикаторы балансировки по осям тангажа, рысканья и крена, указатель центровки, командный авиагоризонт.