SR-71相關資料讀後感
概觀
類型 戰略偵察機乘員 1人/2人
首飛 1964年12月22日
服役 1966年
退役 1998年
設計 凱利·詹森
生產 臭鼬工廠(洛克希德)
產量 32架
用戶 美國, 美國空軍, 美國國家航空暨太空總署
衍生自 A-12/YF-12
技術數據
翼展 16.94公尺(55呎7吋)
高度 5.64公尺(18呎6吋)
翼面積 170平方公尺(1,800平方呎)
空重 30,600公斤(67,500磅)
負載重量 77,000公斤(170,000磅)
最大起飛重量 78,000公斤(172,000磅)
發動機 2具普惠J58-1型渦輪噴射發動機, 後燃器可持續運作
推力 2×32,500磅(144.57千牛,後燃器開)
性能數據
爬升率 ≥60公尺/秒
實用升限 85,000呎(25,900公尺)
最大升限 100,000呎(30,500公尺)
最大航程 2,900浬(5,400公里)
翼負荷 94磅/平方呎(460公斤/平方公尺)
推重比 0.382:1
SR-71仍然是世界上有人駕駛的最快的飛機,並且保有兩項紀錄:1976年7月28日當天,一架SR-71創下時速2,193.167英里(3.3馬赫/3,529.56公里)的速度紀錄,以及85,068.997英尺(33,491公尺)的高度紀錄,只有前蘇聯的MiG-25狐蝠式高空攔截機曾經在1977年8月31日達到更高的37,650公尺。SR-71也保有在1974年9月1日創下的從紐約到倫敦的紀錄:1小時54分56.4秒。(協和式客機飛行同樣的路程要3小時20分,而最快的次音速大型客機波音747則需要7小時。)
1. 無法採用鋁做為機殼材料
高速產生的空氣摩擦造成機體表面的高溫,使鋁材會在飛行中因高溫而變形。因此採用耐高溫而質量輕的鈦合金為機身主要材料,全機有百分之八十五為鈦合金。在當時鈦合金的最大生產國是蘇聯,為了取得必要的材料,美國還特地成立了一家人頭公司,專門從事鈦合金進口工作。鈦合金不易取得也造成價格高昂,曾有比喻SR-71的造價與機體等重的金價相當。對於高溫在一般環境下很難想像,這裡提一數據來聯想它的高溫:SR-71在任務結束降落後,通常沒人會去靠近飛機,因為整架飛機還維持高溫,其中座艙罩就會高達攝氏三百度以上。
思考:
- 當無法使用慣用的材料時,要如何決擇並換用其他材料?
- 欲採用的材料取得困難時該如何克服?
2. 無法對鈦合金進行焊接
由於當時的鈦合金加工技術不成熟,特別是鈦合金的焊接部分,造成SR-71的機身無法以焊接方式組合各單一鈑金,而採用較傳統的鉚接方式。而鉚接與焊接最大的差異在於鈑金在鉚接後仍存在細縫,無法如同焊接一般完全封閉鈑金間接合的細縫。
思考:
- 當可用的工法不存在,要如何達成設計的功能?
- 原有工藝無法滿足功能需求時該如何走下一步?
3. 常溫油箱漏油和高速高溫造成機體膨脹
熱脹冷縮是眾人皆知的物理原則,而SR-71在地面和高速巡航間的機身溫度差異很大,所以機身在兩種狀態間的變化也比較大。以SR-71來說,使用鈦合金(~10.8)能得到比鋼(~13)或鋁(~23)更低的熱膨脹率,但由於鈦合金在當時無法焊接,而採取鉚接方式生產的油箱,其細縫在常溫時會造成油箱漏油。而機身在高速飛行時,卻又因機體與空氣摩擦的高溫使機身長度和飛機在地面時相差達數吋之多。也因此,SR-71的油箱在停機坪時可見到機身下有大量的油漬。而且為了不讓油漬進一步造成其他災害,該燃油是特殊不易點燃的配方,使油料在一般狀態下不會因漏油產生危害。
思考:
- 如何在熱膨脹和漏油之間取得平衡?
4. 漏油的解決方案
為了避免漏油過多造成不必要的浪費,SR-71通常出任務時,在起飛前一般不會將油箱加滿,而僅加入約三分之一到二分之一的油箱空間,在升空並飛行一段時間讓機身及油箱因溫度而膨脹不再漏油,接著利用空中加油的方式將油箱加滿來繼續飛向目的地。
思考:
- 解決方案是變更一連串的作業流程,如何連貫此一流程?