萬米高空的間諜之王,比導彈都快,這飛機到底有多厲害?

【瘋狂機械控第465期】洛克希德公司的“臭鼬工廠”在冷戰期間研製生產了SR-71“黑鳥”高空偵察機,依靠三倍音速和三萬米升限,位居冷戰間諜飛機之首,它的飛行速度和高度可使其擺脫危險,還打破了人類噴氣式飛機的速度和高度記錄。


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▲SR-71 黑鳥偵察機

SR-71偵察機是由美國軍火工業傳奇人物凱利·約翰遜所領導的臭鼬工廠操刀設計,該工廠也設計了U-2偵察機等知名的軍機作品。


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▲SR-71 黑鳥偵察機


SR-71在1964年12月22日首次試飛,並在1966年1月進入加州比爾空軍基地的戰略偵察聯隊服役。1990年1月26日,由於國防預算降低和操作費用高昂,美國空軍將SR-71退役,但在1995年又編回部隊,並於1997年展開飛行任務,1998年SR-71永久退役。


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▲SR-71 黑鳥偵察機


由於SR-71巡航速度是3.2馬赫,其極限空速一直是美國空軍的保密數據。除空速紀錄外,SR-71還保持著許多固定距離飛行時間紀錄,最著名的要數從紐約到倫敦的5570.79千米飛行,SR-71在1974年9月1日僅用1小時54分56.4秒完成,此紀錄迄今未被打破。


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▲SR-71 黑鳥偵察機


除了速度,SR-71偵察機的巡航高度為25900米。超高的巡航高度給了SR-71無與倫比的“偷窺”優勢,它不需要進入敵人領空,通過攜帶的傾斜視角攝像機進行拍攝偵查。


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▲SR-71巨大的拍攝視角


為了解決攝像機在高速拍攝時的模糊問題,工程師還給主光學攝像機打造了極高的分辨率,從25900米拍攝的照片甚至能清晰顯示地面車輛的車牌號。配合上SR-71的高速,其攜帶的攝像機僅需7分鐘,便可完成等同於朝鮮國土面積的高清拍攝。


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▲SR-71 攜帶的攝像裝置示意圖


SR-71黑鳥偵察機使用了大量當時先進的技術,如半衝壓發動機,鈦合金機體,低可偵測性設計,它是美國第一代低雷達反射截面積飛機,也是第一種成功突破熱障的實用型噴氣式飛機。(熱障是指飛機速度快到一定程度時,與空氣摩擦產生大量熱量,從而威脅到飛機結構安全的問題)


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▲SR-71 黑鳥偵察機


SR-71機身採用低重量高強度的鈦合金作為結構材料;機翼等重要部位採用了能適應受熱膨脹的設計,因為SR-71在高速飛行時,機體長度會因為熱脹伸長30多釐米;油箱管道設計巧妙,採用了彈性的箱體,並利用油料的流動來帶走高溫部位的熱量。(SR-71突破熱障的設計)


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SR-71的機身大部分都是鈦,為了降低成本,使用的是可在較低溫度軟化而較易加工的鈦合金,完成的飛機會塗上暗藍色(趨近黑色),以加強熱輻射冷卻與高空的偽裝效果。


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SR-71主翼內側蒙皮的主要部分是皺紋狀的。熱膨脹會使平滑的蒙皮撕裂或捲曲,而將蒙皮做出皺摺,讓它能向垂直方向伸展,避免應力過強,同時也增強縱向強度。


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SR-71被設計為具有非常小的雷達反射截面,這是早期的隱形設計,這並沒有包括高溫發動機排氣。SR-71在聯邦航空總署(FAA)的長程雷達上是最大的目標之一,在幾百裡外就能追蹤。即使採用了大量的隱身技術,因為其在高速飛行時巨大的紅外特徵,它實際上不具備完全隱形功能。


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▲SR-71雙座艙教練機型


SR-71偵察機兩側脊線是一個獨特的特徵。工程師們發現兩側脊線可以產生強力的渦流,在接近機身前段會產生大幅度的額外升力,於是減少了三角翼的裝置角,以獲得較高的穩定性與較低的高速阻力,增加了載油量以獲得更遠的航程。由於強力渦流在高迎角時可延緩失速,落地速度也可以減低,還可進行高迴轉直到發動機熄火。


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SR-71偵察機使用的J-58發動機是可以持續使用加力燃燒室的軍用發動機之一,飛行速度越高,發動機的效率也隨之提升。每臺J-58能夠產生32,500磅(145千牛頓)的靜推力。


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▲J58發動機在不同速度下的氣流圖


J-58發動機兩側各有三根粗大的管子。這六根管子在J-58發動機上起到了決定性的作用。在低速飛行的時候,J-58發動機和普通的渦輪噴氣式發動機並沒有什麼兩樣,通過壓氣機將空氣壓入燃燒室內進行燃燒,獲得向前推進的動力。


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當速度不斷加快後,發動機進氣道前段的錐體形成超音速激波,最終會落入到進氣道開口內,形成巨大的壓力。

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▲普惠J58航空發動機


SR-71偵察機由於採用升力體設計,不需要大翼展在空氣稀薄的高空提供升力,整個機身得以全部隱藏在超音速後機頭產生的激波內,進一步減少阻力,保證其能同時超高空超音速巡航。它的最大飛行速度達3.35 馬赫(4062千米/小時)。


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實戰記錄中,沒有任何一架SR-71曾被敵機或防空導彈擊落過。SR-71偵察機共建造了32架,其中12架在飛行事故中損失,偵察系統官Jim Zwayer是唯一身亡的機師,其他人都彈射逃生成功。


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▲SR-71 拆解示意圖


SR-71極其高昂的使用費用,是其退役的主要原因之一。在美國空軍提交的任務準備狀態的請求報告中,曾提出兩架重新服役的SR-71A按每月30天計算,每月所需費用為3900萬美元的預算。


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美國空軍還計劃對其進行現代化改裝,如改進它的偵察設備和雷達系統,裝備衛星全球定位系統等,這些都需要極大的投資,所以美國國會未批准這些投資計劃。至此,上世紀60年代問世的"黑鳥"走到其生命的盡頭。

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