SR-71 Blackbird: el intocable

(Para Lorenzo Pasturenzi)
15/10/19

En la segunda mitad de los años 50, con el empeoramiento de la Guerra Fría entre el bloque occidental y el nuevo bloque soviético (Pacto de Varsovia, 1955), se hizo extremadamente necesario que la inteligencia estadounidense pudiera obtener la mayor información posible sobre el estado de los ejércitos soviéticos y sobre el posible despliegue de los grandes protagonistas de este conflicto, los sistemas de misiles intercontinentales.

En una época donde la carrera espacial estaba en su infancia y los satélites espías una realidad presente solo en algunos proyectos futuristas top secret, la importancia del reconocimiento aéreo creció enormemente.

Estados Unidos alineó la "Dama del Dragón" U-2, ingresada en línea en el 1955, pero ya considerada obsoleta en el 1958 debido al rápido avance de la tecnología de misiles y los sistemas antiaéreos. Luego, la CIA contactó a Lockheed, una compañía líder en el sector de defensa, sentando las bases para el nacimiento de un nuevo avión de reconocimiento "no detectable" y "no plegable".

Nombre en clave: "Proyecto Arcángel"

La necesidad de un nuevo reconocimiento se hizo aún más estricta con el 1 ° May 1960, cuando el U-2 pilotado por Francis Gary Powers fue derribado sobre los cielos de la Unión Soviética, desencadenando una grave crisis diplomática entre los dos bloques. Luego, la CIA agregó nuevos requisitos al proyecto Arcángel, lo que requiere una fuerte reducción en la firma de radar de los diferentes proyectos presentados por Lockheed. Se produjo un nuevo proyecto, OXCART, en el que también participó la NASA, interesado en los avances tecnológicos que el desarrollo del nuevo avión habría implicado.

"Kelly" Johnson, ingeniero visionario al frente del equipo de desarrollo, dio a luz en el 1961 al A-12 (foto), antepasado directo del SR-71. Se diseñaron tres versiones principales: un interceptor, un avión de reconocimiento y un bombardero. Las versiones de interceptor y bombardero fueron descartadas (especialmente para no quitar fondos del desarrollo de la Valkirie XB-70), mientras que el reconocimiento pasó a llamarse SR-71.

En el 1967, después de una larga gestación, entró en servicio el avión piloteado más rápido conducido por un exoreactor de la historia humana.

Las unidades 31 construidas establecieron una serie de registros que duran hoy: altitud tangente máxima en vuelo sostenido (26000 m) y velocidad máxima de vuelo alcanzada (3529 km / h), con la adición de diferentes registros de kilometraje clásico (por ejemplo, costa oeste-costa este en minutos 1h y 8). Sin embargo, sobre todo, el avión tuvo mucho éxito en la tarea para la que fue diseñado: ninguno de los especímenes 31 que ingresaron al servicio nunca fue derribado en la misión, lo que le valió el apodo cariñoso de "Intocable".

La técnica

Los problemas de ingeniería enfrentados en la realización de una máquina de esta complejidad fueron múltiples. Sobre todo, la necesidad de encontrar un motor adecuado que proporcione suficiente empuje y pueda operar en las condiciones más dispares de altitud y velocidad (desde el régimen subsónico a bajas altitudes hasta el régimen supersónico en 26000 m). La elección recayó en el Pratt & Whitney J58, un motor aún en desarrollo diseñado para operar con altos números de Mach.

El aparato consistía en un turborreactor clásico con postquemador, pero con una peculiaridad interesante. Para superar el problema del estancamiento de las etapas de compresión a altas velocidades, incapaz de gestionar el flujo de aire entrante para Mach de vuelo por encima de 2.2, se transportó un mamparo que transportaba el flujo entrante, comprimido adecuadamente por la acción de la admisión aire, directamente a la cámara del postquemador, excluyendo así los compresores, la cámara de combustión principal y las turbinas del ciclo. El motor así transformado se convirtió en un estator (ramjet).

El ramjet es un tipo de hélice aeronáutica que no contiene órganos mecánicos móviles en su interior (turbinas y compresores), pero utiliza las ondas de choque desarrolladas por la entrada durante el vuelo supersónico para comprimir el flujo y luego llevar a cabo su combustión en la cámara. eyección por boquilla.

Por lo tanto, un componente fundamental de este proceso fue la entrada de aire particular, cuya geometría permitió la compresión del fluido que ingresaba al motor a través de la generación de un tren de ondas de choque oblicuas, lo que lo hacía adecuado para la combustión directamente en el postquemador. ¡Esta solución incluso permitió mejorar el consumo gracias a la eliminación de las pérdidas de energía relacionadas con la operación de turbomáquinas excluidas del nuevo ciclo termodinámico!

El diseño de la toma de aire se convirtió así en el punto de apoyo en torno al cual se concentraron los esfuerzos de los ingenieros. Como hemos dicho, esto tenía que poder suministrar al motor la cantidad correcta de aire a la velocidad y presión correctas, tanto para el amplio rango de altitudes y velocidades que enfrenta la aeronave como para el tipo de propulsión adoptada. Por lo tanto, se decidió utilizar una geometría de columna retráctil compleja seguida de un conducto convergente-divergente con geometría variable.

Para velocidades subsónicas, se extrajo completamente el tapón, maximizando el área de captura del motor. En el campo supersónico, el aparato retrocedió aproximadamente 4 cm por cada incremento de 0.1 Mach.

La forma de tapón permitió generar ondas de choque oblicuas, menos intensas en comparación con las ondas de choque normales que se habrían obtenido con otras conformaciones ya que actúan solo en el componente perpendicular al vector de velocidad, que ralentiza y comprime el fluido. Después de haber sufrido la acción de este primer tren de ondas de choque, el aire fue transportado al conducto convergente-divergente compuesto por las paredes externas del motor y la sección inicial de la columna vertebral, en la que se formaron otras ondas oblicuas y un onda de choque normal El objetivo de los ingenieros era colocar esta onda de choque normal en la garganta del conducto, ya que en esta zona la velocidad del fluido estaba cerca de Mach 1 y, por lo tanto, la onda, cuya intensidad depende del Mach del flujo sobre el que actúa, sería era muy débil, causando poca pérdida de energía.

Para mantener la onda de choque en la garganta a varias velocidades, se diseñaron conductos de derivación que, al restar una cierta cantidad de aire, controlaban la presión y la temperatura dentro de la entrada. Además, el movimiento del pasador permitió modificar la geometría del conducto convergente-divergente, para obtener una velocidad cercana al Mach 1 en la garganta para las diversas velocidades de vuelo. Al lograr estas condiciones de funcionamiento, se inició la entrada de aire, es decir, causó poca pérdida de energía y proporcionó al ramjet un flujo de alta presión. Esta obra maestra de ingeniería condujo al nacimiento de un motor capaz de entregar 145 KN de empuje y operar en los diversos regímenes de vuelo requeridos por la aeronave.

Incluso el proyecto de estructura no estuvo exento de problemas. De hecho, el alto vuelo de Mach implicaba un sobrecalentamiento alto de la celda del avión (¡para cambiar su color de negro a azul!) Debido a la fricción desarrollada por el contacto entre el flujo de aire y las paredes. En varias áreas se alcanzaron los 300 ° C, por lo tanto, las aleaciones de aluminio clásicas utilizadas en ese momento no podían utilizarse. En su lugar, debutó casi por completo un recubrimiento de titanio (90% de la celda), que a pesar de los altos costos no sufrió una degradación de las propiedades mecánicas a altas temperaturas.

El proyecto del tanque también fue particularmente complejo. De hecho, las altas temperaturas provocaron una expansión de los materiales utilizados, por lo que para evitar roturas era necesario dejar cavidades libres que el material pudiera ocupar. ¡Los tanques diseñados de esta manera se volvieron herméticos solo a altas velocidades, mientras que durante el despegue y el aterrizaje se produjeron fugas de combustible!

El SR-71 también fue el primer avión para el que se utilizaron soluciones estructurales para reducir su huella de radar, disminuyendo en gran medida su sección transversal del radar (una medida de la capacidad de un cuerpo para reflejar la señal del radar en la dirección del radar receptor) . Se estudiaron paneles especiales de absorción de radar y el avión se pintó de negro para reducir la emisividad vinculada al calentamiento estructural (de ahí el apodo de "Blackbird"). Por lo tanto, se puede decir que fue el primer proyecto que centró su desarrollo en torno a los requisitos de sigilo.

Foto: Fuerza Aérea de EE. UU. / NASA / CIA / web