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1、 航空航天概論結課論文 ——論SR-71黑鳥的性能與結構特點 —— SR-71 作為一個文科生，其實我真的對航空航天知識了解甚少，但經(jīng)過這一個月的學習，也總算是小有收獲。在課堂中出現(xiàn)過的諸多飛行器中，我最感興趣的，要數(shù)SR-71黑鳥了。 SR-71是美國洛克希德公司研制的雙座雙發(fā)動機渦輪噴氣式高空高速戰(zhàn)略偵察機

2、，其基本參數(shù)如下：機員：1名或2名 機長：32.74米 機高：5.64 米 翼展：16.94米 翼面積：170平方米 最大起飛重量：77.11噸 最大飛行速度：3.2倍音速 偵察高度：24000米 作

3、戰(zhàn)半徑：1930千米 1964年7月25日，約翰遜發(fā)表講話，透露了洛克希德公司正在研制第二種速度3倍音速的軍用飛機，編號為SR—7l，是一種可在世界范圍內使用的先進遠程戰(zhàn)略偵察機。 SR-71型總計制造了32架。1962年6月，美國空軍對R/RS-71進行了模型審查，同年12月6日簽訂了制造6架試驗機的合同，最后把偵察攻擊型RS-71改為戰(zhàn)略偵察型SR-71A，共制造了29架，其教練型SR-71B制造了2架。此外，還用YF-12A的l號機和地面試驗機的部件改裝了一架SR-71C。它的改型也有三種：A型，戰(zhàn)略偵察型，共生產(chǎn)25架；B型，教練型，共生產(chǎn)2架；C型，由A型改裝的教

4、練型。 由于我對SR-71的了解極少，無法對它進行極為詳細的描寫，所以我只選擇了幾個簡單的方面作為我的結課論文的內容。 機身： SR-71偵察機結構圖 SR-71的機身大部份都是鈦，為了降低成本，制造過程中使用的是可在較低溫度軟化而較易加工的鈦合金，完成的飛機會涂上一種趨近黑色的暗藍色，以加強熱輻射冷卻與高空的偽裝效果，因此當它翱翔于天際時，我們便仿佛看到了一只真正的黑色巨鳥。 飛機的主翼內側蒙皮的主要部份其實是皺紋狀的。熱膨脹會使平滑的蒙皮撕裂或卷曲，而將蒙皮做出皺折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。 此外，SR-71在機身中心附近那

5、里的蒙皮薄而易破，很大一塊區(qū)域的下方都沒有結構梁提供額外支撐，因此部分飛機上在那里貼有紅色的警示條，以防止維修人員不慎破壞蒙皮， 電腦： 飛機研究中，計劃早期的類比式進氣電腦并不總是能跟得上立即的飛行變化，若內壓力過高，且進氣錐處在不正確的位置，激波會突然在進氣口前中斷，從而使得使進入壓氣機的氣流立即停止，推力下降且排氣溫度開始上升。由于突然失去一半動力造成兩邊推力大幅度的不對稱，進氣未啟動會造成向一邊的狂暴的偏航，結果是立即地反向偏航，常常也發(fā)出巨大的爆聲。飛行員與偵察系統(tǒng)官偶爾會經(jīng)歷到他們的壓力服頭盔撞上座艙罩，直到未啟動平息下來的狀況。 因此后來黑鳥換上了新的數(shù)碼進氣電腦，洛克希德

6、的工程師們發(fā)展的引擎進氣控制軟件，能重新捕獲漏失的激波，在飛行員感覺到未啟動的發(fā)生之前就重新點燃引擎。SR-71的機工們精確地調整了數(shù)以百計的前部空氣旁通門，這對控制激波、防止未啟動與增強性能有一定的幫助。 兩側脊線: 原先的黑鳥其實并沒有兩側脊線，看起來就像個放大版的F-104，但雷達工程師說服了空氣動力學專家，增加了一些風洞測試。 他們發(fā)現(xiàn)兩側脊線可以產(chǎn)生強力的渦流，在接近機身前段會產(chǎn)生大幅度的額外升力，于是就可以減少三角翼的裝置角，以獲得較高的安定性與較低的高速阻力，還能增加載油量以獲得更遠的航程。由于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G回轉直到引擎熄火。

7、這樣的設計至今仍出現(xiàn)在許多最新型的隱形無人機上，讓這些飛機允許無尾翼設計而兼具安定性與隱形性。 燃油: 操作SR-71一小時的油費就要24,000到27,000美元。相對之下U-2只需要它的三分之一，但U-2的飛行速度只有SR-71約四分之一，此外，它可攜帶的偵察設備還少了許多。不得不說，SR-71極其高昂的使用費用，也是它這么早就退役的一大原因。6O年代問世的“黑鳥”即將走到其生命的盡頭，不過，即使SR—71全部退役，但如今已經(jīng)變成NASA飛行試驗機的“黑鳥”，仍將在科研戰(zhàn)線上超期服役。 動力裝置： 黑鳥的J58發(fā)動機 黑鳥使用的J-58發(fā)動機是唯一可以持續(xù)使用加力燃燒

8、室的軍用發(fā)動機，當飛行速度愈高的時候，發(fā)動機的效率也隨之提升。每一具J-58能夠產(chǎn)生145 千牛頓的靜推力。 能夠讓飛機達到三馬赫，又必須提供亞音速的氣流給發(fā)動機，對涵道設計而言是必要的。在兩個進氣口前端各有一個圓錐形、可移動的進氣錐，在地面上或亞音速飛行下鎖定在最前方的位置。自1.6馬赫開始，進氣錐會逐漸向后移動，最大到26吋。原始的進氣電腦是類比式的設計，依據(jù)皮托管靜壓測量、俯仰、滾轉、偏航、迎角等等的輸入資料，算出進氣錐所需要的前后移動距離。這么做可以將進氣錐尖端產(chǎn)生的激波維持在進氣口，使氣流減速到1.0馬赫的激波為止，之后的亞音速氣流就可以讓引擎使用。這個在涵道內進行激波的捕獲稱

9、為“啟動進氣”。壓氣機前方會因而產(chǎn)生巨大的壓力。泄氣孔和旁通門設置在涵道和引擎艙內，以維持進氣壓力，使涵道能持續(xù)地“啟動”。在3.2馬赫巡航下，進氣壓力的增加估計提供了58%的可用推力，壓氣機提供了17%，而加力燃燒室提供了25%，這時幾乎就是SR-71的最佳設計點。 J-58另外一項特點就是他可以算是混合噴氣發(fā)動機，但是當黑鳥于高速飛行時，通過激波錐壓縮的核心氣流溫度會高出許多，而這時候氣流尚未經(jīng)過壓縮和燃燒段，過高的溫度使得噴入燃燒室的燃料量必須減小，以免接在后面的渦輪葉片會因為高溫而溶化。當速度接近3馬赫的范圍時，通過激波錐與壓縮段的氣流具有的溫度已經(jīng)非常高，這時候沒有任何燃料會與核心

10、氣流混合。 黑鳥僅僅依靠加力燃燒室產(chǎn)生的推力來飛行，沒有其他的飛機是以這樣的方式運作，這亦是它的獨特之處。 設備： SR-71主要任務載荷包括偵察照相機、紅外和電子探測器、AN/APQ-73合成孔徑側視雷達等先進的電子和光學偵察設備，但都處于絕對保密的狀態(tài)，外界了解甚少。 但通過對其飛行速度和光學照相機的分析，一小時內它能完成對面積達324000平方千米的地區(qū)的光學攝影偵察任務。換句話說，它只需要6分鐘就可以拍攝得到覆蓋整個意大利的高清晰度照片。它的光學鏡頭的性能超乎一般的想象，但分辨率高度保密。此外，為了避免飛機向前飛行引起的誤差，偵察照相機均裝在導軌上，攝影時向后運動，使得相機相對

11、于地面靜止。 世界紀錄: SR-71至今仍然是世界上有人駕駛的最快的飛機，并且保有兩項紀錄：1976年7月28日當天，一架SR-71創(chuàng)下時速3,529.56公里的速度紀錄，以及25,929米的高度紀錄，只有前蘇聯(lián)的MiG-25狐蝠式高空攔截機曾經(jīng)在1977年8月31日達到更高的37,650米。它可以在24公里的高空，以每秒72平方公里的速度掃視地表。 SR-71也保有在1974年9月1日創(chuàng)下的從紐約到倫敦的紀錄：1小時54分56.4秒。（協(xié)和式客機飛行同樣的路程要3小時20分，而最快的亞音速客機波音747則需要7小時。），由此可見其速度之快。 此外，在一次駕駛黑鳥后，吉姆.瓦金斯上校

12、也曾興奮的說過:“那簡直是神圣的經(jīng)驗，我根本沒想到它飛得如此快?！? 實戰(zhàn)狀況： 上世紀70-80年代，美軍經(jīng)常派出SR-71高速偵察機飛臨朝鮮進行航空偵察。時任朝鮮人民武力部部長的吳振宇計劃在1982年4月15日前擊落一架美軍偵察機，以此作為金日成主席70周歲生日禮物。 1982年3月的一天，朝鮮人民軍防空部隊通過雷達跟蹤監(jiān)視到SR-71由黃?？掉岚雿u上空侵入朝鮮領空。接到報告后，吳振宇立即指示銀晶里基地準確算出SR-71的飛行速度和飛行時間，隨后下達攻擊作戰(zhàn)命令。可惜的是，3枚“織女星”導彈未能有效擊中SR-71，只是擊傷了SR-71的部分機體，因此SR-71最終仍是順利保全了它從未被

13、擊落的神話。 SR-71黑鳥于1963年2月開始研制，1964年12月開始試飛，1966年1月交付使用，1990年全部退役?？梢哉f，它真正翱翔于藍天的時間只有三十年都不到。但我們卻都無法否認，這些年里，它所創(chuàng)下的那一個個無法被超越的記錄，以及那些傳奇般的故事。 個人心得： 在我眼中，SR-71黑鳥集優(yōu)雅與美麗于一身，它是個有如神話般的存在，在我僅存的那些關于航空航天飛行器的知識里，我從未見過有一種飛機能飛得像它一般高，像它一般快。它黑色的外表，修長的機身，使得在藍天中恣意翱翔的它像一只真正的黑色飛鳥，也使得它無愧于“一代諜王”的稱號。 盡管這個學期的航空航天概論課只上了一個月都不到，但我個人感覺真的收獲良多。我承認，我的結課論文很大一部分來自于網(wǎng)絡的“幫助”，但我也真的從中學到了許多。作為一個文科生，我的確對這些知識了解不多，但我也的確從課堂上學到了許多，也許這些不能作為我的專業(yè)知識來學習，但我認為，它完全可以當做一種興趣，我可以從中獲得許多知識，許多樂趣。這個學期開設的航空航天概論課，真的讓我收獲頗多。 7 教=學