پرنده سیاه SR-71

هواپیمای SR-71 از سیستم پس سوز تمام وقت و مستمر بهره می برد، که این به این معنی است که برای عملیات خنک سازی خروجی موتورهای آن تدابیر ویژه ای باید برای جلوگیری از ذوب شدن آنها در نظر گرفته شود. قسمت خروجی در حالت توربوجت نقش پس سوز و در حالت رم جت نقش اتاقک احتراق موتور رم جت را که در آن مخلوط هوا و بنزین محترق به طرز بهینه ای می گردد، ایفا می کند.

در اوایل دهه شصت میلادی، یعنی همان زمانی که کارائی ضعیف هواپیمای U-2 بر همگان آشکار گردید، ایالات متحده آمریکا تصمیم به جایگزین سازی هواپیمایی کاراتر، قدرتمند تر و با قابلیت های بالاتر به جای هواپیمای U-2 گرفت. نتیجه تمام تحقیقات و بازنگری ها، هواپیمایی موسوم به SR-71 و در حقیقت همان پرنده سیاه محصول شرکت لاکهید شد که به راستی در آن سال ها می توان آن را هواپیمایی «جلوتر از زمان» نامید. هواپیمای لاکهید مارتین اس آر-71 که لقب آن بلک برد یا پرنده سیاه است، ترسناک ترین و مخوف ترین هواپیمایی است که تا کنون به دست بشر ساخته شده است. این هواپیمای جاسوسی، یکی که از سریع ترین هواپیماهای در حال خدمت جهان نیز می باشد، در ابتدا از آن به نام یا کد YF-12A یاد می شد.
این هواپیما از دو موتور پرات اند ویتنی J-58 توربوجت به قدرت حدود 14.740 کیلوگرم برای پرواز بهره می برد. این هواپیما محصول سال شصت و چهار میلادی و با طراحی سر مهندس شرکت لاکهید، یعنی کلی جانسون است. طول بال های آن به 17 متر و طول خود هواپیما به 32 متر می رسد. این هواپیما در صورت تسلیح کامل می تواند 77 تن وزن در هنگام برخاست خود از زمین داشته باشد که اندازه قابل توجهی است.حداکثر سرعت آن به 3,200 کیلومتر بر ساعت رسیده و سقف پروازی آن 80,000 پا یا 25 کیلومتر می باشد. حداکثر برد این هواپیما 4,800 کیلومتر است و بالهای آن تماماً از تیتانیوم مقاوم در برابر حرارت ساخته شده است. کلاً تعداد تولیدشده از هواپیمای بلک برد به حداکثر 35 فروند می رسد.

ضمناً خدمه این هواپیما از دو نفر تشکیل می شود. خلبانان برای پرواز در چنین هواپیمایی نباید از 25 سال کمتر و از 35 سال سن بیشتر داشته باشند. این هواپیما، نه تنها جایگزینی برای U-2، بلکه تحولی نوین در عصر خود به شمار می آمد، چرا که مهندسی و طراحی پیشرفته آن موجب شده بود کشورهای دیگر تا مدت ها متحیر و شگفت زده بمانند. این هواپیما، برای اولین بار از موتورهایی ملقب به «توربو-رم جت» استفاده می کرد که پیشرانه ای مرکب از دو موتور توربوجت و رم جت بود؛ دلیل استفاده از این موتورها چنین بود که به علت اینکه این هواپیما می بایست در سرعت بالایی، در حدود 4 برابر سرعت صوت به عملیات و یا کروز و گشت زنی بپردازد، باید به همین دلیل چون موتورهای توربوجت به کار رفته در جنگنده های معمولی توانایی کارکرد در سرعت های بالا را نداشتند، موتورهایی از نوع رم جت باید به کار می رفتند.

اما اشکال کار در اینجا بود که موتورهای رم جت برای روشن شدن و عمل نمودن، به سرعت های بالای 1 ماخ احتیاج داشت و طبیعتاً در صورت به کاربردن چنین موتوری، این هواپیما می بایست از هواپیمایی مادر برای رسیدن به چنین سرعت هایی بهره می برد و برای فرود نیز مشکلاتی در سر راه بود و در حقیقت، هدف از ساختن این هواپیما، هواپیمایی مستقل از هر منبع و قابل عملیات در هر سرعتی بود. در نتیجه، از این جا بود که کارشناسان به فکر یافتن راه چاره برای این مشکل افتادند که تنیجه همان ابداع موتور «توربو رمجت» بود. در نتیجه ی فکر به وجود آوردن چنین پیشرانه پیچیده ای، این مسولیت سنگین به شرکت با سابقه پرات اند ویتنی واگذار شد که سرانجام اولین موتور توربو رمجت جهان با کد J-58 که این موتور در حقیقت همان هسته مرکزی کل پیشرانه ی به کار رفته است، وارد عرصه خدمت گردید.

در موتورهای توربو رمجت، در حقیقت موتوری توربوجت در داخل محفظه ای لوله ای شکل که همان ساختار اصلی موتور رمجت باشد، جای گذاری می شد. طرز کار آن نیز بدین گونه بود که درچه هایی در داخل محفظه ی موتور قرار داشتند که جریان عبوری هوا را از حالت های: 1- گذر از داخل هسته موتور یا همان موتور توربوجت یا 2- گذر از کنار هسته موتور کنترل می کردند. در سرعت های پایین، این دریچه ها بسته شده و جریان هوا ناچار از داخل موتور توربوجت عبور کرده در نتیجه هواپیما قادر به سرعت گیری و تولید نیرو برای برخاست و رسیدن به ارتفاع و سرعت مناسب می شد، تا زمانی که شرایط لازم برای روشن شدن موتور رمجت فراهم شود.

پس از بدست آوردن شرایط مناسب، درچه ها باز شده و هوا از کنار موتور توربو جت عبور کرده و به دلیل به وجود آمدن پدیده رم افکت در سرعت های بالا، هوا متراکم شده و به انتهای موتور یا در حقیقت همان قسمت پس سوز هدایت می شد. قسمت انتهای موتور در سرعت های پایین نقش پس سوز و در سرعت های بالا نقش محفظه احتراق موتور رمجت را ایفا می کرد. در این قسمت، هوای متراکم منفجر شده و دقیقاً همانند یک موتور رمجت در سرعت های بالا تولید نیرو می کرد، و همین ابداع، باعث شد که هواپیمای SR-71 به هواپیمایی با «سیستم پس سوز قابل عمکرد مداوم» تبدیل شود، یعنی درست بر خلاف هواپیماهای دیگر که در صورت استفاده از پس سوز، نمی بایست مدت زمان آن از پنج دقیقه تجاوز نماید، زیرا در غیر این صورت خروجی موتور ذوب شده و موتور از کار کردن باز می ایستاد.

البته برای ایجاد ویژگی استفاده از پس سوز تمام وقت، تدابیر ویژه ای برای خنک سازی لحظه به لحظه ی موتور اندیشیده شده بود. در این جا لازم است به نکته توجه شود که ابتکار زیادی نیز در ورودی های موتور این هواپیما به کار رفته بود. اگر به ورودی های موتور این هواپیما بنگریم، شیئی مخروطی شکل را مشاهده می کنیم که در حقیقت همین قطعه است که موتور را از حالت توربوجت به رمجت و بالعکس تبدیل و مقدار جریان ورودی به موتور را کنترل می کند و اولین سیستم ورودی متحرک در جهان است که در حالت برخاست جلو آمده و در سرعت های بالا عقب می رود و بدین صورت امواج ضربه ای ناشی از حرکت با سرعت بالا را نیز کنترل کرده و هوای ساب سونیک یا زیر سرعت صوت را اگر چه خود هواپیما با سرعت بالاتر از سرعت صوت پرواز کند، وارد موتور می نماید.در سیستم این موتور، به دلیل حرارت بسیار زیاد، سوخت عادی مصرفی در موتورهای جت معمولی قابل استفاده نیست، به همین دلیل از سوختی ویژه با نام JP-7 استفاده می کنند که با استفاده از روش های مخصوص شیمیکال محترق گشته و قابل استفاده می گردد.

هواپیمای SR-71 به مدت بیش از سی سال با بالاترین سرعت به میزان 3.724 کیلومتر برساعت، رکورددار سرعت در تمامی جهان بود. این هواپیما، هم اکنون تنها برای کاربرد های تحقیقاتی در مورد لایه های فوقانی جو توسط سازمان هوا فضایی ناسا مورد استفاده قرار می گیرد و در حقیقت از سوی نیروی هوایی ایالات متحده، هواپیمایی بازنشسته محسوب می شود، اگرچه تاکنون، با فناوری پیشرفته ی به کار رفته در آن، رقیبی در خور رقابت با بلک برد یافت نشده است.