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tek-052:万米高空的间谍之王,比导弹都快,这飞机到底有多厉害?

发布时间:2019-06-09 07:34:37 作者:李小刚 点击:

【疯狂机械控第465期】洛克希德公司的“臭鼬工厂”在冷战期间研制生产了SR-71“黑鸟”高空侦察机,依靠三倍音速和三万米升限,位居冷战间谍飞机之首,它的飞行速度和高度可使其摆脱危险,还打破了人类喷气式飞机的速度和高度记录。


万米高空的间谍之王,比导弹都快,这飞机到底有多厉害?


▲SR-71 黑鸟侦察机

SR-71侦察机是由美国军火工业传奇人物凯利·约翰逊所领导的臭鼬工厂操刀设计,该工厂也设计了U-2侦察机等知名的军机作品。


万米高空的间谍之王,比导弹都快,这飞机到底有多厉害?


▲SR-71 黑鸟侦察机


SR-71在1964年12月22日首次试飞,并在1966年1月进入加州比尔空军基地的战略侦察联队服役。1990年1月26日,由于国防预算降低和操作费用高昂,美国空军将SR-71退役,但在1995年又编回部队,并于1997年展开飞行任务,1998年SR-71永久退役。


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▲SR-71 黑鸟侦察机


由于SR-71巡航速度是3.2马赫,其极限空速一直是美国空军的保密数据。除空速纪录外,SR-71还保持着许多固定距离飞行时间纪录,最著名的要数从纽约到伦敦的5570.79千米飞行,SR-71在1974年9月1日仅用1小时54分56.4秒完成,此纪录迄今未被打破。


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▲SR-71 黑鸟侦察机


除了速度,SR-71侦察机的巡航高度为25900米。超高的巡航高度给了SR-71无与伦比的“偷窥”优势,它不需要进入敌人领空,通过携带的倾斜视角摄像机进行拍摄侦查。


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▲SR-71巨大的拍摄视角


为了解决摄像机在高速拍摄时的模糊问题,工程师还给主光学摄像机打造了极高的分辨率,从25900米拍摄的照片甚至能清晰显示地面车辆的车牌号。配合上SR-71的高速,其携带的摄像机仅需7分钟,便可完成等同于朝鲜国土面积的高清拍摄。


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▲SR-71 携带的摄像装置示意图


SR-71黑鸟侦察机使用了大量当时先进的技术,如半冲压发动机,钛合金机体,低可侦测性设计,它是美国第一代低雷达反射截面积飞机,也是第一种成功突破热障的实用型喷气式飞机。(热障是指飞机速度快到一定程度时,与空气摩擦产生大量热量,从而威胁到飞机结构安全的问题)


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▲SR-71 黑鸟侦察机


SR-71机身采用低重量高强度的钛合金作为结构材料;机翼等重要部位采用了能适应受热膨胀的设计,因为SR-71在高速飞行时,机体长度会因为热胀伸长30多厘米;油箱管道设计巧妙,采用了弹性的箱体,并利用油料的流动来带走高温部位的热量。(SR-71突破热障的设计)


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SR-71的机身大部分都是钛,为了降低成本,使用的是可在较低温度软化而较易加工的钛合金,完成的飞机会涂上暗蓝色(趋近黑色),以加强热辐射冷却与高空的伪装效果。


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SR-71主翼内侧蒙皮的主要部分是皱纹状的。热膨胀会使平滑的蒙皮撕裂或卷曲,而将蒙皮做出皱折,让它能向垂直方向伸展,避免应力过强,同时也增强纵向强度。


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SR-71被设计为具有非常小的雷达反射截面,这是早期的隐形设计,这并没有包括高温发动机排气。SR-71在联邦航空总署(FAA)的长程雷达上是最大的目标之一,在几百里外就能追踪。即使采用了大量的隐身技术,因为其在高速飞行时巨大的红外特征,它实际上不具备完全隐形功能。


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▲SR-71双座舱教练机型


SR-71侦察机两侧脊线是一个独特的特征。工程师们发现两侧脊线可以产生强力的涡流,在接近机身前段会产生大幅度的额外升力,于是减少了三角翼的装置角,以获得较高的稳定性与较低的高速阻力,增加了载油量以获得更远的航程。由于强力涡流在高迎角时可延缓失速,落地速度也可以减低,还可进行高回转直到发动机熄火。


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SR-71侦察机使用的J-58发动机是可以持续使用加力燃烧室的军用发动机之一,飞行速度越高,发动机的效率也随之提升。每台J-58能够产生32,500磅(145千牛顿)的静推力。


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▲J58发动机在不同速度下的气流图


J-58发动机两侧各有三根粗大的管子。这六根管子在J-58发动机上起到了决定性的作用。在低速飞行的时候,J-58发动机和普通的涡轮喷气式发动机并没有什么两样,通过压气机将空气压入燃烧室内进行燃烧,获得向前推进的动力。


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当速度不断加快后,发动机进气道前段的锥体形成超音速激波,最终会落入到进气道开口内,形成巨大的压力。

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▲普惠J58航空发动机


SR-71侦察机由于采用升力体设计,不需要大翼展在空气稀薄的高空提供升力,整个机身得以全部隐藏在超音速后机头产生的激波内,进一步减少阻力,保证其能同时超高空超音速巡航。它的最大飞行速度达3.35 马赫(4062千米/小时)。


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实战记录中,没有任何一架SR-71曾被敌机或防空导弹击落过。SR-71侦察机共建造了32架,其中12架在飞行事故中损失,侦察系统官Jim Zwayer是唯一身亡的机师,其他人都弹射逃生成功。


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▲SR-71 拆解示意图


SR-71极其高昂的使用费用,是其退役的主要原因之一。在美国空军提交的任务准备状态的请求报告中,曾提出两架重新服役的SR-71A按每月30天计算,每月所需费用为3900万美元的预算。


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美国空军还计划对其进行现代化改装,如改进它的侦察设备和雷达系统,装备卫星全球定位系统等,这些都需要极大的投资,所以美国国会未批准这些投资计划。至此,上世纪60年代问世的"黑鸟"走到其生命的尽头。

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