Lockheed SR-71 Blackbird

Ajalugu

SR-71 varasem eelkäija, suurte kõrguste allahelikiiruseline luurelennuk Lockheed U-2 ei olnud enam püüdmatu, nagu näitas U-2 allatulistamine 1. mail 1960 NSV Liidu kohal. Tegelikult alustas Lockheed uue lennuki loomist juba enne seda vahejuhtumit. Tulevase lennuki peamiseks erinevuseks pidi saama erakordselt suur kiirus, mis teeks lennuki allatulistamise peaaegu võimatuks.
Lennukile SR-71 eelnes mitu kavandit, mis kõik kandsid tähist A ja sellele järgnevat numbrit. Viimane kavand A-12 võetigi prototüübi ehitamise aluseks. Enamasti titaanist ja teistest täiesti uuelaadsetest kuumakindlatest tehismaterjalidest valmistatud lennuki struktuur oli konstrueeritud nii, et lennukil oleks hea aerodünaamika juures võimalikult väike radarkiirguse peegelpind ja suur kuumustaluvus.
Esimese lennuki ehitus, millega oli plaanis testida aerodünaamilisi ja radarkiirguse peegelduse omadusi, algas 1959. aastal. A-12 kavatseti ehitada Lockheedi California osariigi Burbanki linnas asuvates hallides. Lennuki peamiseks ehitusmaterjaliks kasutati titaani (85–90% struktuurist), Johnson otsustas kasutada titaani sulamit B-120, mis oma tugevuse ja kuumuskindluse juures oli suhteliselt kerge, aga teisest küljest ka väga kallis (10 korda terasest kallim).
Lennuk loodeti valmis saada 1961. aasta augustiks, kuid kohe algasid ka probleemid: küll ei saadud tähtajaks vajalikku titaanmaterjali, küll ei saadud ettenähtud mootoreid J58 ja ootamatuid raskusi tekitas ka titaanmaterjali töötlemine. Titaani tugevuse tõttu pidi Lockheed tehase lausa uue seadmestikuga varustama.

Kuumus

A-12 projekti arendamise peaprobleemiks jäid äärmuslikult kõrged temperatuurid, mis kaasnesid õhu hõõrdumisega lennuki pinnal suurtel kiirustel. Üle tunniajalisel lennul kuumenes lennuki pinnakate kiirusel 3 Machi kohati kuni 480 °C, sellisel temperatuuril pidid kõik lennuki komponendid ikkagi üksteisega sobituma. Lockheed oli sunnitud A-12 lennul tekkiva suure kuumuse tõttu välja töötama alternatiivsed lennukisüsteemidele vajalikud sünteetilised määrdeained ja hüdraulikasüsteemi vedelikud.
Samuti tuli kuumuse tõttu arendada kõrge 60° leektäpiga ja madalama aurustumisrõhuga (kõrgema keemistemperatuuriga) mootorikütus (JP-7). Seejuures tekkis jällegi vajadus mootori põlemiskambris ja hiljem järelpõlemisel kütuse süütamiseks kasutusele võtta eriline katalüsaator, kemikaal trietüülboraan.
Lennuki oluliste ja enim kuumenevate pindade jahutamiseks kasutati tsirkuleerivalt pardal olevat lennukikütust. Täiendavalt, kogu konstruktsiooni osaliseks jahutamiseks soojuskiirguse arvel, kaeti lennuki pind erilise musta värviga, sellest ka lennuki mitteametlik nimi Blackbird. A-12 mootorite düüsidest väljuva ioniseerunud järelpõlemisleegilt peegelduva radarkiirguse vähendamiseks segati kütusesse tseesiumisisaldusega lisandit A-50.
Suurest kuumusest tingitud paisumisest pikenes lennuki kerestruktuur lennul 20–40 cm, saavutades sellega n-ö nõutava töötemperatuuri. Jahtunud olekus aga lekkisid A-12 kütusepaagid maapinnal olles märgatavalt, vaatamata tihendusmaterjalide kasutamisele. Kütuse JP-7 suure leegikindluse tõttu polnud lekkimine lennuki maapealsel hooldusel siiski ohtlik. Tavaliselt tõusis SR-71 õhku osaliselt tangitud kütusehulgaga ja täielikult tangiti lennuk juba õhus olles – 7 minutit hiljem õhku tõusnud tankerlennuki KC-135Q kütusevarudest, millest Blackbirdil jätkus ettenähtud 4500 km vahemaa katmiseks.
Ka fotoaparatuuri illuminaatorite klaasid olid suure temperatuurikõikumise tõttu tugeva koormuse all. Luurelennu marsikiirusel pragunesid illuminaatorite klaasid välispinna 260 °C kuumuse tõttu, ei aidanud ka fotokaamerate kambrit jahutavad kliimaseadmed. Lõpuks leiutas firma Corning Glass Works kvartsklaasi, mis kõiki nõudeid rahuldava ultrahelitehnoloogia abil keevitati otse kere külge. Pärast maandumist, kui lennuki jahutussüsteem välja lülitus, oli näiteks piloodikabiini klaaskupli temperatuur ligi 300 °C.

Kaamerad

1959. aastal esitasid firmad Perkin Elmer, Eastman Kodak ja Hykon kaamerate tarnimise võistlusel oma projektid. Perkin Elmeri stereokaamera Type I tegi pildi maapinnast 114 km laiusel ribal, 45 cm fookuskaugusega objektiiv, lahutusvõimega kuni 30 cm maapinna detailidest. Pilt jäädvustati 168 mm laiusele ja 1500 m pikkusele filmilindile.
Ka Kodaki stereokaamera Type II tegi 30% stereopildi 97 km laiusest maapinnaribast 53 cm objektiiviga, mis jäädvustas pildile maapealsed detailid suurusega kuni 43 cm. Lennuki pardale sai võtta 2500 m 203 mm laiust filmilinti.
Firma Hycon arendas kaamera, mis baseerus luurelennuki U-2 B-kaameral. Selle 122 cm fookuskaugusega objektiiv võimaldas jäädvustada pildi maapinnast 241 mm laiusele ja 3500 m pikkusele filmilindile, 66 km laiusest maapinnaribast, detailide eraldusvõimega vähemalt mõõduga 20 cm.
Kuna kõigil kaameratel olid omad eelised, otsustas CIA (USA Luure Keskvalitsus) tellida kõik need võistlevad kaamerad uue lennuki jaoks.

Mootorid

Kaks Pratt ja Whitney J58 telg-kompressor turboreaktiivmootorit arendasid kokku tõukejõudu 2 × 145 kN. Turboreaktiivmootorite enda tõukejõud moodustas natuke rohkem kui 20% kogu tekitatud tõukejõust, mis oli tarvilik lennukiirusel Mach 3.
Enamik tippkiirusel lendamisel vajalikust tõukejõust saadi tänu unikaalsele mootori õhu sisselaskeava, difuusori konstruktsioonile. Difuusorist väljaulatuva koonus-südamiku asendi nihutamisega ette- või tahapoole 66 cm võrra nii, et ülehelikiiruseline koonuse teraviku tipust lähtuv koonuseline šokilaine (lööklaine) oleks kallutatud mootori difuusorisse, millest enamik õhku voolas edasi mootori väliskontuuri kaudu otse järelpõlemiskambrisse.
Kiirusel M = 1,5 mootori düüsi ja gondli ejektori vaheliste välisavade sulgemisel ning ejektori enda klappide täisaval tekkis teisel põhimõttel töötav mootor – otsevoolu reaktiivmootor ehk ramjet.
Lennuki maksimumkiirusele M = 3,35 seadis piiri mootori kompressori sisendi temperatuur, mitte üle 427 °C.

Kiirus

Lennuki suurimaks kiiruseks oli kalkuleeritud Mach 3,2, kuid mõningatel tingimustel võis see ulatuda Mach 3,5-ni.
28. juuli 1976 tehti FAI registreeritud kiiruse maailmarekord määratud distantsil (16,1 km) 3529,0 km/h (Mach 3,36).
SR-71 on senini kiireim lennuk, mis iialgi valmistatud. Ligilähedast kiirust arendaval Nõukogude Liidu hävituslennukil MiG-25 oli kiirus Mach 3 võimalik vaid ligikaudu 5 minuti kestel.
Peale SR-71 oli maailmas veel üks lennuk, Prantsusmaa/Inglismaa reisilennuk Concorde, mis võimaldas lennata ülehelikiirusel kauem kui tund aega.

Lennulagi

SR-71 lennulaeks oli kalkuleeritud 25 900 m horisontaal-lennul, kuid ballistilisel (parabool-) trajektooril oli võimalik saavutada lennukõrgus üle 100 000 jala (30 500 m) või enam.
28. juulil 1976 esitati FAI-le maailmarekordina registreerimiseks SR-71 horisontaal-lennukõrgus 25 929 m.
Omal ajal juhtisid USA asjakohase ringi spetsialistid lennundusrekordeid registreeriva FAI tähelepanu sellele, et eesmärk ei ole demonstreerida A-12 kogu lennuvõimekust, näiteks toodi 1965. aasta 20. novembril ühtlasel kõrgusel 90 000 jalga (27 432 m) toimunud A-12 lend, kiirusega Mach 3,2, mida ei esitatud rekordi registreerimiseks.

Tõrjerakettide eksitamise elektroonilised seadmed

SR-71 oli varustatud vaenlase radarsüsteemide avastamise ja tõrjerakettide eemale juhtimise erilise elektroonilise eksitamissüsteemiga ECM. Sihtmärgi tabamise ärahoidmiseks saadeti Nõukogude Liidu raketile S-75 selle juhtimislainepikkusele häälestatud eksitav signaal, millega tõrjerakett juhiti lendavast SR-71-st kõrvale.
Maapealsete radarijaamade eksitamiseks sagedusalas 8,2–12 GHz, oli SR-71 pardal 1 kW saatevõimsusega häirimise raadioseadeldis, mis tegi SR-71 radarjälgimise keeruliseks.
Otseselt luureülesannete täitmisel ei kaotatud ühtegi SR-71, kuid mitmesugustes õnnetustes kaotati 12 lennukit.