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Lockheed SR-71

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Lockheed SR-71
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Presentación

Lockheed SR-71.jpg

El Lockheed SR-71, conocido también de manera extraoficial como Blackbird («mirlo» en Español) y por sus tripulantes como Habu, era un avión de reconocimiento estratégico de largo alcance capaz de superar la velocidad de Mach 3 desarrollado a partir de los aviones Lockheed YF-12 y A-12 por el grupo Skunk Works de la compañía Lockheed. Estuvo activo desde 1964 a 1998. Clarence Johnson fue el diseñador principal de muchos de los conceptos que utilizaba el avión.

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Contenido

El SR-71 fue uno de los primeros aviones diseñados[1] con tecnologías furtivas para reducir su firma en el radar. Sin embargo, el avión no era completamente furtivo y aún tenía una importante sección transversal de radar (RCS) y era visible al radar del control de tráfico aéreo a varios cientos de kilómetros, incluso cuando no llevaba su transpondedor.1 Este hecho fue corroborado por los lanzamientos de misiles al SR-71 cuando eran detectados por el radar. No obstante, el avión podía evadir los misiles tierra-aire simplemente acelerando a altas velocidades. Un total de diecinueve aviones se perdieron, aunque ninguno fue debido a acciones de combate.

Modelos predecesores

El A-12 OXCART, diseñado para la CIA por Johnson en los Skunk Works de Lockheed, fue el precursor del SR-71. Lockheed utilizó el nombre de Archangel para este diseño, pero en muchos documentos utiliza el nombre preferido por Johnson para el avión: the Article (el artículo). Mientras el diseño evolucionó, la designación interna de Lockheed paso de A-1 a A-12 cuando se realizaban cambios, tales como modificaciones del diseño para reducir la sección transversal de radar (RCS). El primer vuelo se realizó en Groom Lake (Nevada) el 25 de abril de 1962. Se trataba de un OXCART con la configuración A-11 y equipado con motores menos potentes Pratt & Whitney J75 debido a que el desarrollo de los Pratt & Whitney J58 se estaba retrasando.

Cuando los motores J58 llegaron y fueron instalados, el número de la configuración del OXCART cambió a A-12, nomenclatura final ya que serían los motores estándares para todos los aviones. Se construyeron 18 unidades en tres variantes, de los cuales tres se convirtieron en YF-12A, prototipos para una versión de interceptor planeada, el F-12B y dos en la variante M-21.

La versión de reconocimiento para la Fuerza Aérea fue denominada originalmente R-12. Sin embargo, durante la campaña presidencial de 1964, el senador Barry Goldwater criticó continuamente la actuación del presidente Lyndon B. Johnson sobre la investigación y desarrollo de nuevos sistemas de armas. Lyndon B. Johnson decidió responder a esta crítica con la publicación del programa clasificado del A-12 y la existencia posterior de la versión de reconocimiento. Nombre y designación

La USAF tenía planeado renombrar a los A-12 como B-71, siendo sucesores del programa del bombardero supersónico B-70 Valkyrie, que tenían dos de estos aviones de prueba volando en la base Edwards (California). El B-71 tendría capacidad nuclear de transportar seis bombas. La siguiente designación fue la de RS-71 (Reconnaissance-Strike, reconocimiento y ataque) cuando la capacidad de ataque se convirtió en una opción para el futuro.

Sin embargo, el Jefe del Estado Mayor de las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos Curtis LeMay prefería la designación SR y quería que se renombrase nuevamente, de RS-71 a SR-71. Antes de que el Blackbird fuese presentado por el presidente Johnson el 29 de febrero de 1964, LeMay presionó para modificar el discurso para se leyese SR-71 en lugar de RS-71. La transcripción que se le dio a la prensa en ese momento aún contenía la designación RS-71 en algunas partes, creando un mito alrededor de que el presidente Johnson había confundido el nombre del avión.

La revelación pública del programa y su designación oficial, fue un impacto para el personal de la Fuerza Aérea y de Skunk Works participantes: en ese momento, los manuales de mantenimiento, de vuelo para la tripulación, diapositivas y otros materiales de estudio, aún estaban etiquetadas impresos como modelo RS-71. Tras el discurso de Jonhson, el cambio de designación fue tomado como una orden del Comandante Supremo e, inmediatamente, se volvieron a publicar los materiales con el nuevo título de SR-71, alterando 29.000 planos.

Primer vuelo y uso

Aunque el predecesor, el A-12, realizó su primer vuelo en 1962, el SR-71 no voló por primera vez hasta el 22 de diciembre de 1964 y en enero de 1966 el primer avión entró en servicio en el 42ª Ala de Reconocimiento Estratégico en la base de la Fuerza Aérea de Beale (California). El Mando Aéreo Estratégico (Strategic Air Command, SAC) de la USAF tuvo a los SR-71 Blackbird en servicio desde 1966 a 1991.

El 21 de marzo de 1968, el mayor Jerome F. O'Malley y el mayor Edward D. Payne realizaron la primera salida en un SR-71, con número de serie 61-7976. Durante su vida operacional, este avión acumuló un total de 2.985 horas de vuelo en un total 942 salidas, incluyendo 257 misiones desde la base de Beale, la base aérea de Kadena (Okinawa) y la base de la RAF de Mildenhall (Inglaterra). El avión regresó al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de Estados Unidos en Ohio el 27 de marzo de 1990.

En un periodo de 17 años, desde el 20 de julio de 1972 al 21 de abril de 1989, los SR-71 volaron realizando las siguientes marcas:

  • 3.551 misiones.
  • 17.300 salidas totales.
  • 11.008 horas de vuelo en misiones.
  • 53.490 horas de vuelo totales.
  • 2.752 horas de vuelo en misiones a Mach.
  • 11.675 horas de vuelo totales a Mach.

Mientras estuvo desplegado en Japón, en la base Okinawa, los SR-71 y anteriormente, los A-12, que volaban sobre Rusia y China, recibieron el sobrenombre de Habu, un tipo de serpiente venenosa autóctona que parecía semejante al avión por su aspecto peligroso.

Se construyeron un total de 32 estructuras del avanzado fuselaje del avión, 29 unidades como SR-71A para misiones y dos como SR-71B de entrenamiento. La 32ª estructura fue fabricada en 1969 como entrenador híbrido designada SR-71C uniendo la mitad trasera de un YF-12 que sufrió un accidente de aterrizaje en 1966 con la parte delantera de un SR-71 utilizado primeramente para pruebas estáticas sobre la pista.

De todos los SR-71, 12 de ellos se perdieron en accidentes, incluyendo uno de los de entrenamiento, de vuelo o de aterrizaje. Hubo una víctima mortal, Jim Zwayer, un especialista de sistemas de navegación y reconocimiento de Lockheed durante un vuelo de prueba. La restante tripulación pudo eyectar con seguridad o evacuar el avión en tierra, debido a que se necesitaba de un gran velocidad para poder aterrizar y despegar, por su diseño en "Ala Delta", para alta velocidad.

La USAF retiró los SR-71 el 26 de enero de 1990, supuestamente debido a la reducción del presupuesto de defensa y los altos costes de operación. Las misiones de reconocimiento del SR-71 podían ser realizadas de forma más barata, y posiblemente mejor, utilizando los nuevos satélites y aviones no tripulados. El rendimiento del SR-71 no ha sido aún igualado, en velocidad y altitud, pero sus costes de vuelo por hora, mantenimiento y mejoras Up-grade, eran muy altos. Además, ya no se fabricaban repuestos para los aviones, por lo que se tenía que utilizar las partes de otros aviones y canibalizarlos, para mantener la capacidad de vuelo en la flota.

En 1995, la USAF volvió a activar a los SR-71 y comenzó a hacer operaciones de reconocimiento, nuevamente en enero de 1997. Fueron retirados definitivamente en 1998. Durante la Guerra de Iraq, hubo una falta de capacidad de reconocimiento para la búsqueda de misiles Scud, ya que otros aviones más lentos eran demasiado vulnerables y los satélites espías, que pasaban sobre Irak, eran predecibles y muy rápidos. Se realizaron preguntas sobre la posibilidad de volar en algunas misiones pero fue rechazado por ser poco viable.

Borde aerodinámico

Lockheed Borde aerodinamico.jpg

El borde aerodinámico del SR-71 es una de las características únicas del avión. En un principio, el avión no iba a ser equipado con este borde y tendría un aspecto similar a un F-104 de mayor tamaño, pero los ingenieros de radar convencieron a los diseñadores en añadir ese borde a algunos de los modelos para las pruebas de túnel de viento, ya que este borde reduciría la sección transversal de radar (RCS). Los diseñadores descubrieron que este borde generaba vórtices a su alrededor, aumentando la sustentación del avión.

El ángulo de incidencia de las alas en delta podía reducirse, permitiendo una estabilidad mayor y menor resistencia a altas velocidades, además de transportar mayor combustible en el fuselaje central, que aumentaría la autonomía del avión. Las velocidades de aterrizaje también se redujeron, ya que los vórtices creaban un flujo turbulento sobre las alas en ángulos de ataque altos, haciendo más difícil la entrada en pérdida. En consecuencia, el SR-71 podía realizar grandes giros a alta aceleración, hasta el punto de dejar el motor del avión sin absorber aire, lo que causaría un fallo de motor.11 Los pilotos eran advertidos, de no realizar aceleración mayores a 3G, para mantener el ángulo de ataque bajo y permitir la entrada de aire suficiente en los motores.

El nuevo borde aerodinámico, actuaba como extensiones del borde de ataque de las alas, que luego sería utilizado como un nuevo diseño de borde de ataque, para aumentar la agilidad y los giros a alta aceleración, en muchos aviones cazas modernos, como el F-5, F-16, F/A-18, los soviéticos MiG-29 y Su-27. Una vez descubiertas las ventajas de este nuevo borde aerodinámico, durante las pruebas en el túnel de viento, la utilización de alas delanteras canard no era necesaria y se desecharon. El uso de este nuevo borde aerodinámico, forma parte del diseño base de nuevas aeronaves no tripuladas furtivas, como el RQ-3 Dark Star, Boeing Bird of Prey, Boeing X-45 y X-47 Pegasus, ya que permite la estabilidad sin necesidad de alas de cola, siendo el mayor aporte de este avión a la industria aeronáutica.

Combustible

En el desarrollo del SR-71, se comenzó utilizando una planta motriz alimentada por una suspensión de carbón, pero Clarence Johnson determinó que las partículas de carbón dañaban los componentes del motor. Luego comenzó con la investigación de un motor alimentado por hidrógeno líquido como combustible, pero los depósitos que necesitaba para almacenar el hidrógeno criogénico no era apropiado en el factor de forma del avión.

Por tanto, se centraron en un sistema más convencional, aunque especializado. El desarrollo original del A-12 OXCART a finales de los años 1950, el combustible JP-7 tenía un punto de inflamabilidad relativamente alto (60 °C). De hecho, el combustible era utilizado como refrigerante y fluido hidráulico en el avión antes de ser quemado. El JP-7 contenía contaminantes fluorocarbonos para aumentar su poder lubricante, un agente oxidante para poder arder en los motores y un compuesto de cesio, el A-50, para reducir la señal de radar de la salida de gases. El combustible era muy caro y contaminante, costando entre 24.000 y 25.000 dólares la hora de operación del SR-71. En comparación, el avión espía U-2, de combustible convencional, costaba un tercio.

El JP-7 resultaba extremadamente fluido y difícil de arder de una forma convencional. Al ser tan fluido, solía escaparse del avión cuando estaba en tierra, debido a que las planchas del fuselaje estaban diseñadas de forma que garantizasen la estanqueidad, sólo al momento de expandirse por efecto del aumento de temperatura durante el vuelo, pero esto no suponía amenaza de incendio. Cuando los motores del SR-71 se encendían, se inyectaba trietilburano de otros tanques de combustible, que ardía al contacto del aire para aumentar la temperatura y poder encender al JP-7 en tierra. El uso del trietilburano también servía para iniciar los posquemadores en pleno vuelo.

Superficie de titanio

Lockheed Superficie de titanio.jpg

Los estudios de la superficie de titanio del avión demostraron que el metal se volvía más resistente constantemente, debido al calor intenso causado por la fricción aerodinámica sobre el fuselaje central y las alas. Las principales partes de la superficie alar, tanto superior como inferior, del SR-71, eran corrugadas en lugar de lisas. Debido a las tensiones por las expansiones térmicas de una superficie lisa, habría acabado por agrietarse y doblarse. Al ser una superficie arrugada y más extendida, esta podía expandirse fácilmente, tanto vertical como horizontalmente sin sobretensiones, además de incrementar su tamaño longitudinal.

En un principio, los especialistas en aerodinámica estaban en contra del concepto de superficies arrugadas, y acusaron a los diseñadores de intentar hacer que un viejo avión Ford Trimotor, conocido por su superficie de aluminio arrugado, alcanzase Mach 3.

Motores

Los motores Pratt & Whitney J58-1 utilizados por el SR-71 fueron los únicos motores militares, diseñados especialmente para operar continuamente en postcombustión de combustible, y haciéndose más eficientes, cuando el avión iba más rápido, por la presión del aire en la campana del motor. Cada motor J58 producía un empuje de 145 kN=14.785 kg. En total casi 30.000 kg de empuje con ambos motores.

El J58 era un motor único, ya que se trataba de un motor a reacción híbrido: un turborreactor convencional, dentro de un estatorreactor. A bajas velocidades el turborreactor (motor central) y el estatorreactor (con los posquemadores funcionando sin derivar el aire) funcionaban juntos, pero a altas velocidades sobre Mach 2. el turborreactor se cerraba y permanecía en el medio, con el aire pasando a su alrededor hasta el estatorreactor.

El aire entraba inicialmente comprimido por los conos de compresión, pasaba a través de cuatro etapas de compresión y era separado por álabes móviles: una parte entraba en los ventiladores del compresor y el resto del aire, iba directamente al posquemador a través de seis tubos de derivación. El aire que iba al turborreactor era de nuevo comprimido y entonces, se le añadía el combustible en la cámara de combustión. Tras pasar por la turbina, se reunía con el restante aire en el posquemador.

Alrededor de Mach 3,65 el calor formado a partir del cono de compresión, más el calor de los compresores, era suficiente para que conseguir el aire a altas temperaturas, y el combustible, podía ser añadido en la cámara de combustión sin la necesidad de la mezcla por parte de la turbina. Esto significaba que el conjunto compresor-cámara-turbina del motor central, proporcionaba menos potencia y que el SR-71 volaba principalmente por el aire que entraba y era derivado directamente a los posquemadores, creando un efecto de estatorreactor. Ningún otro avión podía realizar esto.

Partes SR-71.jpg

El rendimiento a bajas velocidades era pobre. Incluso para traspasar la barrera del sonido el avión necesitaba realizar un picado. La razón era que el tamaño de los turborreactores convencionales fue sacrificado para reducir el peso, pero luego de esto, aún permitía al SR-71 alcanzar velocidades a las que el efecto estatorreactor fuese importante y eficiente, y el avión podía acelerar rápidamente a Mach 3. La eficiencia también era buena debido a la alta compresión y la baja resistencia del diseño aerodinámico, lo que le permitía cubrir grandes distancias a altas velocidades

Sistema de navegación astro-inercial

Los requisitos de navegación del SR-71 en cuanto precisión de la ruta, seguimiento y señalización del objetivo precedieron al desarrollo y expansión de los sistemas de posicionamiento global como el GPS. Los sistemas de navegación inerciales ya existían, pero la USAF quería un sistema que fuese superior para las misiones de larga duración que tenía previsto el SR-71.

Nortronics, la organización de desarrollo electrónico de Northrop, tenía una extensa experiencia con sistemas astro-inerciales, y habían proporcionado los primeros sistemas para el misil Snark. Nortronics desarrolló el sistema de navegación astro-inercial para el misil AGM-87 Skybolt, que sería transportado y lanzado desde bombarderos B-52H. Cuando el Programa Skybolt fue cancelado en diciembre de 1962, Nortronics desarrolló recursos para que el Programa Skybolt fuese adaptado al Programa Blackbird. Una organización de Nortronics completó el desarrollo de este sistema, definido a veces como NAS-14 o NAS-21.

El alineamiento primario del sistema de navegación astro-inercial, se hacía en tierra y requería mucho tiempo. Un rastreador estelar de luz azul, que podía detectar estrellas tanto de día como de noche, debía estar continuamente inspeccionando el cielo en busca de ciertas estrellas seleccionadas en un computador digital. En la versión original tenía la información de 56 estrellas, y el sistema corregiría los posibles errores con las observaciones celestiales.

El sistema está situado detrás de las carlingas y rastrea las estrellas a través de una ventana de cuarzo redonda. Uno de los principales problemas era el calentamiento del SR-71 a altas velocidades, pero fue resuelto por los ingenieros de Lockheed y Nortronics durante las primeras fases de pruebas.

Sensores y cargas

Las capacidades originales para el SR-71 incluían sistemas de imagen ópticos e infrarrojos, radar de búsqueda lateral (SLR), inteligencia electrónica (ELINT), sistemas defensivos contra amenazas de cazas y misiles y sistemas de grabación de datos y mantenimiento.

Los sistemas de imagen ópticos e infrarrojos, variaban entre una cámara de seguimiento de Fairchild y una cámara de seguimiento infrarroja HRB Singer, dos Cámaras de Objetivo Operacional (OOC) de ITEK que proporcionaba una imagen estereográfica, una Cámara de Barrido Óptica (OBC) de ITEK que reemplazaba a las OOC y dos Cámaras de Objetivo Técnicas (TEOC) de HYCON que podían ser apuntadas hacia abajo o en ángulos de 45º. La TEOC tenía una resolución que podía ver las señales del suelo de un aparcamiento a 25.000 m. En los últimos años de servicio del SR-71, el uso de la cámara infrarroja fue intermitente.

El nuevo radar de búsqueda lateral (SLR), construido por Goodyear Aerospace en Arizona, estaba situado en la sección desmontable del morro. Fue reemplazado por el ASARS-1 (Advanced Synthetic Aperture Radar System) de Loral. Ambos radares podían realizar mapas del terreno y recoger los datos, de franjas fijas o de un punto en concreto cuando se deseaba mayor resolución.

Los sistemas de reunión de información ELINT, denominado EMR (Electro Magnetic Reconnaissance System) construido por AIL podía recopilar los datos de señales electrónicas. Un computador con instrucciones podía hacer una búsqueda de objetos de mayor interés.

Los sistemas de defensa, construidos por varias compañías punteras en las contramedidas electrónicas incluían los sistemas A, A2, A2C, B, C, C2, E, G, H y M. Cada una de estas cargas adicionales, podían ser transportadas dependiendo de la misión en particular.

Los sistemas de grabación recopilaban los datos de los demás sensores para el análisis posterior en tierra, además de la información de mantenimiento del estado del avión. En los últimos años, se añadió un sistema de enlace de datos que permitía que la información recogida por el ASARS-1 y ELINT fuese enviada a una estación terrestre.

Características generales

   Tripulación: 2
   Carga: 1,6 kg (3,5 lb) de sensores
   Longitud: 32,74 m
   Envergadura: 16,94 m
   Altura: 5,64 m
   Superficie alar: 170 m²
   Peso vacío: 30.600 kg
   Peso cargado: 77.000 kg
   Peso máximo al despegue: 78.000 kg
   Planta motriz: 2× turborreactores con postcombustión continua Pratt & Whitney J58-1.
   Empuje con postquemador: 144,6 kN (14 742 kgf; 32 500 lbf) de empuje cada uno.
   Ancho de vía: 5,08 m
   Distancia entre ejes: 11,53 m

Rendimiento

   Velocidad máxima operativa (Vno): 3400 km/h a 24.000 m (Mach 3,2+)
   Alcance: 5 400 km (2 916 nmi; 3 355 mi)
   Alcance en ferry: 5 926 km (3 200 nmi; 3 682 mi)
   Techo de servicio: 25 908 m (85 000 ft)
   Régimen de ascenso: 60 m/s (11 810 ft/min)
   Carga alar: 460 kg/m²
   Empuje/peso: 0,382
  1. smcars.net/Lockheed SR-71 BlackBird/Cons.4dic 2014

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