SR-71的冷戰故事：機械故障遠比敵方導彈更可怕
原載於《Combat Aircraft Monthly》雜誌
作者：Warren E Thompsen
雙垂尾騎士（譯）
冷戰期間，潛在敵人的武器絕不是在短時間內出現的，在這其中毫無爭議的就是洛克希德的SR-71，從天空旅行到科幻小說，黑鳥不斷地誘發著人們的興趣，很明顯，它是航空史上的一座里程碑，它的成就可能永遠不會被超越。
SR-71（「黑鳥」的名字是非官方的）是洛克希德的天才設計師克拉倫斯.約翰遜（Clarence 『Kelly』 Johnson）和一群才華出眾的設計師、工程師們的心血結晶。當蘇聯開始部署地空導彈的時候，這個想法就誕生了，當時美國人主要的間諜飛機是又高又慢的U-2。1960年，弗蘭西斯.鮑爾斯（Francis G Powers）駕駛的一架U-2在蘇聯境內被地空導彈擊落。U-2此時已經無法再適應這種任務，而美國空軍需要一種高空飛行的超音速偵察機。1962年4月，洛克希德拿出了A-12的設計方案，並且將在1963年交給中情局（CIA）使用。這最終實現了SR-71的生產，並在1964年12月完成了首飛。在這個中情局的項目被關閉之前，只有13架A-12被製造出來。
黑鳥就是面對美國空軍要求所做出的回應，它所擁有的速度和高度使得它能夠安全地從世界任何一個國家上空飛過。然而，在第一次試飛之前還需要解決各種層面上的問題。駕駛著一架飛機在70000英尺高度上以3馬赫速度飛行將會產生一系列嚴重的問題，主要是摩擦和極高的溫度。當時，絕大多數超音速飛機都是短腿的，只能以高速飛行很短的時間。凱利.約翰遜意識到SR-71將不會是這樣，它的任務要求使得飛機將在高空飛行相當長的一段時間，持續在高溫的環境下浸泡，達到了一定溫度的時候，飛機材料會拉伸，然後變得脆弱。僅這個就是臭鼬工廠的首要難題。最後的機體在延展和收縮的情況下都具備了結構和液壓上的完整性。一名當時駕駛SR-71的飛行員評論道：「在以高馬赫數飛行時，這架飛機真的變得很熱，即便是帶著抗壓手套，我的手指剛觸到風擋玻璃就被燙傷了。飛機風擋的溫度大約為華氏400°F，即便是你穿了全套飛行服在超音速巡航，你仍舊能夠感受到從座艙蓋上散發出來的熱量。」
羅伯特.吉利蘭（Robert J Gilliland）成為了SR-71項目的首席試飛員，他是第一個駕駛這種飛機升空的，而他的建議在飛機逐漸被完善的過程中也是相當重要的。吉利蘭在朝鮮戰爭中駕駛過F-84，也是F-104戰鬥機項目的高級試飛員之一，他回憶道：「凱利.約翰遜是我見過最聰明的人之一，他拿出的這個設計方案已經遠遠領先於時代。他比起任何一個人都知道超音速飛機設計的複雜性，能夠讓發動機吸入足夠的空氣，也能夠讓機體承受極高的溫度。相比之下，太空梭和X-15都是被設計用於高速飛行，但所有的氧氣都儲存在化學和火箭發動機里。相反，SR-71通過大氣層獲得氧氣。當飛機以巡航速度在相對應的高度飛行時，空氣的密度只佔海平面的1%，這是根本上的參考系。我之前提到的所有3種飛機都不具備機動性，簡而言之，你就是無法轉彎，因為你飛得比一發剛出膛的0.303英寸步槍子彈還快。」
一架標準的SR-71有2個串列式的座艙，后座（偵察系統官，RSO）沒有操縱桿，無法控制這架飛機，但是要具備駕駛這種複雜偵察平台的經驗和專業知識。後來還生產了2架雙座教練機（被命名為SR-71B），讓學員坐在前面，教官坐在後面。
羅伯特.吉利蘭繼續道：「這些都是我們在完成第一次試飛時需要考慮的因素，我們有首席工程師收集的一系列需要改進和調整的項目，我對其中一些提出了建議。我們從來沒有否定過其中任何一樣，但如果有，凱利.約翰遜就會走進來，親自做出決定。」
作為黑鳥項目的首席試飛員，羅伯特.吉利蘭穿著「登月服」，準備駕駛SR-71進行另一次試飛，他在1964年12月22日的首次試飛中就突破了音障
首飛
SR-71的首飛日期是1964年12月22日，按計劃，這架飛機將爬升到25000英尺高度，在中等升限上，然後讓飛行員關掉人工穩定器：「我們得找出有什麼東西會影響它的操縱，關掉了以後，我們發現黑鳥飛起來相當簡單！飛機顯示出了固有的氣動特徵，在所有3個軸面上都這樣飛行（滾轉、俯仰、偏航）。後來在測試過程中，空軍要求在以最大馬赫數飛行時關掉人工穩定器，證明飛機在自動控制和人工控制方面可以自如地切換。在飛機服役之前，這項工作是一定要被確認的。隨著飛機離開跑道，後面有3架F-104在跟著我升空。一般來說只會派出一架，但最重要的是把所有事情都記錄下來。這其中有2架是雙座機，后座的攝像師負責攝影和拍照。我讓他們離遠點，因為我在座艙里很忙，沒有閑工夫去看他們一眼。」
吉利蘭升空後做的第一件事情就是以亞音速向內華達山脈飛去，前幾分鐘時間裡，一切事物都正常工作，向北緩慢飛行了一段時間後，他調頭向南返回基地：「平緩地完成轉彎，我往回飛去，是時候進行超音速飛行了。如果在加速的過程中出現緊急情況，我就不用再擔心駕駛飛機調頭了。我推上油門，緩慢地加速爬升。飛機響應的相當好，隨著我的速度超過1.2馬赫，一盞紅燈亮了，指出座艙蓋現在不安全。我立刻把加力開到最小，同時評估情況。
「我知道那些在臭鼬工廠里設計座艙蓋的夥計們，他們是其中最優秀的。所以我認為那是低壓區，從氣動外形上經過座艙蓋上方，稍微將其抬起，導致其搬動了裡面的一個小開關。想了幾秒鐘，我再度推上油門，這盞紅燈一直都沒有熄滅。我繼續爬升加速，一直到50000英尺高度，也就在這時，他們同意了結束試飛。在我收回油門前，飛機達到了1.5馬赫速度，第一次試飛持續了1小時，座艙的問題也檢查過了，和我猜想的一樣。」
這張攝於1964年11月12日的照片展現了臭鼬工廠的第一架黑鳥生產型（950號機）在最後生產階段的情況，此時距離首飛還有5周的時間
靜態實驗從1964年12月開始，洛克希德說這張照片拍攝於1964年12月20日，而羅伯特.吉利蘭在2天後就完成了SR-71的首飛
變循環動力
SR-71成功的關鍵就是它令人眩目的速度，使得它能夠甩掉任何來襲的蘇聯戰鬥機或導彈。飛機的發動機和之前的任何一種都不一樣，是渦輪噴氣/衝壓噴氣的變循環動力系統。吉利蘭解釋道：「如果你畫一張X/Y軸的坐標圖，X軸是速度、Y軸是效率，沒有渦噴發動機，它飛得越快，效率就越低，而衝壓發動機使其成為了可能。你飛得越快，效率就越高。所以，我們把2.3馬赫速度上的2條曲線合并起來，隨著飛機速度的增加，發動機從渦噴模式變為衝壓模式。你得記住我們讓它成功了，否則就飛不出這樣的飛行包線。一開始，凱利跟我說，如果飛機飛到了1200英里/小時，他會相當高興，結果飛機飛出了2倍高的速度。記住，SR-71從A點向B點飛去的路線是又高又直的，而且相當快—毫無阻攔。」
在黑鳥的早期試飛階段也出現過很多問題，但這種飛機本來就是複雜的。在很長時間裡，試飛員們都喜歡挑戰、危險和興奮，而且變得越來越喜歡這種方式。用查克.耶格爾（Chuck Yeager）的話來說：「我們試飛員都是一群腎上腺素的癮君子。」吉利蘭回憶道：「我記得在一次試飛中，2台發動機都在85000英尺高度上掛掉了，直到下降至12000英尺高度才完成重啟。這次飛行中，我差一點就要跳傘，但是對我來說那是相當糟糕的，因為那天地面上的風速達到了30節。加州愛德華茲空軍基地的試飛員里流傳著這樣一句話：『以30節的速度和約書亞樹握手。』在這片區域里跳傘是相當危險的。
「我記得起還有其它的危險情況出現。其中一次是發電機出故障，導致油料無法傳輸。隨著你進入超音速飛行，你的升力中心也在向後移動，因此，我們設計了我們的CG（飛機重心）系統，這樣，飛機的油箱可以按照特定的順序來使用。飛行過程中，為了保證右側的副翼進行微調並將阻力減到最少，飛機的重心保留在你可以有效控制的範圍內，而且不會產生額外的阻力。如果你把副翼升起來，那看起來就像是開著減速板飛行一樣。飛機的重心是自動調整的，如果它不正常工作，飛行員就進行手動調整，讓它正常工作。升力中心和重心是應該被修正的，以便讓你在調整副翼時產生的阻力減到最少。」
當黑鳥退役的時候，它積累了一長串「第一」和速度記錄，也許它最大的成就就是經常從敵方領空飛過，卻沒有被擊落過一架。然而，還是有大量的地空導彈向高空飛行的黑鳥飛去，當飛機上的感測器指出導彈發射升空後，標準的規避機動就是加速到3馬赫，把導彈甩掉，可是，在32架生產出來的SR-71里，卻有12架因為各種事故而墜毀。
955號機是臭鼬工廠的專用測試機，此機現陳列在愛德華茲空軍基地的空軍試飛中心博物館內
SR-71的速度可以達到2200英里/小時（3530千米/小時）以上，強勁的發動機讓飛機最大的爬升速度達到了11810英尺/分（60米/秒），能夠在敵人領土上空85000英尺（29900米）高度上進行超音速巡航
打破記錄
阿道弗斯.布萊索（Adolphus H Bledsoe Jr）上校駕駛962號機在一條密閉的航線（1000千米長）上飛出了2092.294英里/小時的速度記錄，打破了之前蘇聯米格-25原型機（Е-266）在1967年創造的記錄，布萊索當時的后座是約翰.富勒（John T Fuller）少校。
布萊索在1976年7月末描述道在這次飛行中發生了什麼事：「一開始的破紀錄飛行計劃是打破環球飛行的速度記錄，以此來慶祝美國建國200周年。富勒少校和我被選來進行這次飛行，而且我們一頓忙亂才把飛機準備好。我們有過一些擔心，主要是因為在整個飛行過程里一直保持著警惕。整個計劃的飛行時間為16小時20分鐘，比之前的任何一次SR-71飛行時間都要長。飛機做出的唯一改進就是在原先3台氮氣罐的基礎上又增加了一台，氮氣（由液態轉為氣態）被當做為油箱內的惰性氣體，防止因為過熱而導致油箱自燃，保證飛機在下降期間油箱的壓力高於環境的氣壓。
「整個計劃都搞砸了，主要是因為預先把KC-135加油機派到世界各地去，等飛行結束後再派回來太麻煩，這需要100個加油機起落架次，而且幾乎讓所有KC-135Q（黑鳥專用加油機，SR-71使用的油料是JP-7而非常用的JP-4）全部出動。當上層決定做一些更簡單的事情後，我和富勒終於鬆了一口氣，而且還有2支機組加入到這次破紀錄的飛行中來。新的計劃是打破密閉航線中的速度記錄，航跡筆直而且高度不變。筆直航跡恆定高度上的速度記錄之前由YF-12保持，但是密閉航線的速度記錄是由蘇聯米格-25保持的，所以富勒和我擔起了打破記錄的擔子。
「我們計劃是用在同一天（7月27日）打破3項記錄的那架飛機，然而，我和富勒首先升空，發現了右發動機的尾噴管控制器出了問題，如果它正常工作，那就足以打破米格-25創造的1815英里/小時的速度記錄，我們原計劃飛出2100英里/小時的記錄，但是最後只飛出了2092英里/小時。相比起另外兩支機組，我們的飛行需要更多時間來達到最高速度，而發動機的問題可能是由於過熱造成的，可指揮官決定讓另外2架飛機再各進行一次嘗試。然而，另外2次飛行中他們也出現了問題，而且地面雷達站在追蹤我們的過程中也遇到了困難，於是，他們在晚上把發動機更換了，第二天的2次破紀錄嘗試都很成功。」
對於富勒和布萊索這樣的破紀錄飛行，他們需要遵守FAI的條例，另一方面，飛機不得加速或降低高度。為了消除這種可能性，機組開著最小的加力，以3.3馬赫速度在76181英尺高度上進入愛德華茲基地的航線，「這個時候，我們推上油門，把加力開到中間，在返回愛德華茲的途中一路爬升，達到了81776英尺。由於發動機的問題，我們被迫在飛行途中緩慢地降低速度，再次經過愛德華茲基地時的速度是3.2馬赫。此時右側發動機炸了，於是，我們關掉這台發動機的加力，過早地向比爾下降。整個途中，我們都以45°傾角進行轉彎，一直到航線的盡頭。」
布萊索和富勒拿到了他們的記錄證書，這架黑鳥至今仍舊是全世界飛得最快的有人駕駛飛機。
詹姆斯.薩利文（右）和諾埃爾.威迪菲爾德（Noel Widdifield）站在范保羅航展的相機前，他們剛在1974年9月1日打破了從紐約到倫敦的飛行速度記錄
1974年9月1日打破了從紐約到倫敦的飛行速度記錄後，薩利文和威迪菲爾德少校駕駛972號機降落在范保羅，在這次航程為3461英里的飛行中，他們的平均速度為1806.96英里/小時
黑鳥在戰爭中
巴迪.布朗（Buddy Brown）中校是黑鳥項目中經驗最豐富的飛行員之一，他在U-2和SR-71上都擁有很高的飛行時數。1968年3月8日，他第一次駕駛SR-71（978號機）從比爾起飛，穿過太平洋抵達沖繩（Okinawa）的嘉手納（Kadena）基地，這標誌著黑鳥開始在東南亞進行作戰部署，布朗中校回憶道1968年3月末一次令他印象深刻的任務：
「在這次任務里，我按計劃從嘉手納升空，在南邊200英里處的南中國海上進行一次空中加油，然後爬升到80000英尺高度之上，以3馬赫速度巡航，從台灣海峽中間飛過，收集來自中國方面的電子情報（ELINT）。這個時候我們轉彎西面，朝北越飛去。任務中，座艙里不止一次忙得不可開交，偵察系統官幫助操作這些防禦系統和感測器，他可以讓飛行員根據飛行計劃的需要來駕駛飛機前往不同的地方，這些都在飛行員座艙內的一張計算機地圖上顯示出來。
「有一樣東西相當棒（後來也安裝在U-2上），那就是ANS（天文慣性導航系統），它讓你在天上飛行時具備了三維修正功能，這是相當出色的，我們不用再去手動拍攝天體了。最後，我們就可以起飛執行任務了。升空後，我立刻和加油機取得聯繫，在25000英尺高度上匯合，把油料都加滿。離開後，我打開加力開始爬升，過程中，當地出現了大量的雷雨雲，而且爬升到50000英尺高度才鑽出去！向目標飛去的途中，一切都很正常，我們在中國沿岸收集到了所需的情報，然後轉彎東京灣，穿過北越。就在我向北轉的同時，我的偵察系統官不斷地告訴我目前感測器的狀態。突然，他告訴我說我們被北越的跟蹤雷達鎖定了，因此，我開始加速爬得更高些，轉彎西面，從河內（Hanoi）北方穿過。
「順便說一下，雖然是我在駕駛這架飛機，但真正駕駛它的是計算機和自動駕駛儀。我只是在座艙里讓一切都正常運作並進行調整。我無法像天文慣性導航系統一樣在這麼高的速度下精確地駕駛這架飛機。啟動/關閉感測器、在正確的時間上讓相機以正確的角度對準目標是計算機的事情。隨著我向河內飛去，我的偵察系統官告訴我說地空導彈的雷達現在鎖定我們了並準備進入『高重複』模式。過了一會兒，他告訴我說捕獲了引導信號，試圖用導彈把我們打下來（引導信號意味著導彈已經被發射升空，而且正在接受引導）。這不必太擔心，因為這時地空導彈陣地發現我們已經飛過了他們攔截的幾何範圍，而且飛機上的防禦系統也在正常運作。」
SR-71在一線部隊里服役時的綽號是「大蛇（Habu）」，源自於沖繩當地一種黑色的毒蛇，974號機是首批部署到嘉手納基地里3架SR-71中的最後一架，同樣也是最後一架前往北越執行任務的SR-71，隨OL-8分遣隊完成了第一次部署後，飛機的座艙下方塗滿了大蛇任務出擊標記
1968年7月26日，在駕駛976號機前往北越執行任務時，托尼.貝瓦誇（Tony Bevacqua）少校和傑瑞.克魯（Jerry Crew）少校成為了第一支遭到SA-2導彈攻擊的SR-71機組，這張照片由飛機上的地形任務照相機拍攝
後衛I行動中，一架SR-71在北越上空50000英尺（15240米）高度飛行時用地形跟拍相機拍攝到的B-52轟炸機編隊
越戰期間，SR-71經常前往北越和寮國上空執行例行偵察任務，而且早在1968年就開始了，這架979號機倖存了下來，目前陳列在德州聖安東尼奧的拉克蘭空軍基地內
這張地圖展現了布萊索和富勒少校在1976年7月28日進行1000千米封閉航線破紀錄飛行時的航跡
任務剖面
在所有SR-71於北越上空的穿梭飛行中，沒有一架被導彈擊落。絕大多數時間裡，敵人都知道他們沒有機會把黑鳥打下來，因此，他們也很少向黑鳥發射導彈。在北越上空的飛行時間總共只有10分鐘，離開了北越領空後，機組立刻朝泰國上空的加油機航線下降。加完油後，飛行員調頭按照同一條路線再度飛一次，拍攝更多的照片。這次任務里，布朗中校回憶道事情開始變糟：「此前，我還以為這又是一次燒油的飛行，穿過北越海岸線後，我調整了進氣口和發動機等設備，完成了減速清單的檢查，將加力燃燒室置於最小加力的位置上並開始下降（我得把飛機的速度從2300英里/小時下降到空中加油的速度）。發動機在此條件下趨於穩定後，我將油門放在最大軍用推力的位置上，這時兩台發動機都噴火了！
「我不得不說，這是我的早期偵察飛行任務之一，還沒有考慮到高空極為寒冷的情況（或者沒有意識到），所以這就影響到了進氣道計算機的設定，這關係到了進氣道、進氣錐和發動機相對應的冷卻溫度。由於2台發動機都已經掛掉，飛機的座艙在下降過程中失壓，因此，我們的抗荷服在下降過程中都鼓起來了。我讓偵察系統官告訴加油機說兩台發動機噴火，正在讓飛機爬升，重啟發動機，這樣可能讓我們飛不到預定的加油點。隨著我爬升到發動機的啟動高度上，2台發動機都順利啟動了。我們的測距系統鎖定了加油機，最後匯合了。我再度把油料加滿，開始加速爬升。然而，穿過了40000英尺高度後，一台交流發電機掛掉了，而且無法重啟，這就讓我們不得不放棄任務，意味著儘可能快地降落。如果剩下的一台發電機也壞掉，那我就會失去發動機、電子設備甚至整架飛機！」
這樣的情況也意味著布朗不得尋找最近的友軍基地降落，就是泰國皇家空軍的達欺（Takhli）基地，他通知塔台說他即將降落，而且由於黑鳥的無線電呼號和加油機一樣，他告訴他們這是一架SR-71。這座基地里還駐紮有中情局的人，所以他們將會得到很好的接待。布朗擔心飛機的前起落架是否被放下鎖住，於是他從塔台邊飛過一次進行確認。一次正常的降落後，飛機被滑入中情局的機庫里，在那裡呆了4天，同時，接機的地勤從嘉手納飛來，去修復這架黑鳥。到了重新起飛的時候，布朗把加力開到最大，離開跑道，筆直地衝上天空。因為達欺基地是F-105雷公機群的主要駐地之一，所以他想讓那些戰鬥機飛行員在茶餘飯後有討論的話題。返回沖繩的飛行是平安無事的，但這次任務離規範還差很遠，它證明了機組們最害怕的就是機械故障，而且不是被敵人的戰鬥機或者導彈指著。
SR-71的最初退役在「沙漠風暴」行動發起前就開始了，90年代初，SR-71被放入「重啟」線，照片攝於洛克希德在帕姆代爾的工廠，其中一架的垂尾上寫有NASA的字樣（980號機）
到了1990年，雖然有大量的SR-71散布在世界各地的基地內，但是在比爾基地里還是有足夠數量的飛機來拍下這張具有紀念意義的照片
※早期噴氣式飛機的發展：美蘇瓜分德國後大搞航空競賽
※美國航空工業騰飛啟示：中國如何後來居上實現反超？
※畫飛機的那些事兒：航迷重現殲-6獵殺鬼怪經典一幕
※徒有其名還是天降奇兵？二戰中各國使用的空降坦克
※早期轟炸機只是精神兵器？英國掉以輕心飽嘗空襲之苦
TAG:空軍之翼 |
※日本F15戰機導彈零件掉落，盤點戰機故障危險時刻！
※美F16戰機疑機械故障 剛升空就墜毀
※F-35戰鬥機存在故障問題，依然堅持要漲價？
※HR500NB離心機在操作過程中可能會遇到的故障分析
※世界最強運輸機因故障墜落，美軍C-5M屢戰屢敗，日軍解約不買
※蘋果手機故障「碎屏」佔了一半，iPhone 5S竟然是最耐摔的
※俄空軍蘇-27戰鬥教練機發生故障，使用機腹迫降成功
※越獄插件：非iPhone 7也能夠實現Home鍵故障修復機制！
※法航一架空客A380客機因發動機故障緊急降落
※國產殲15戰機故障墜毀，我軍吸取教訓，補充雙發重型多用途戰機
※iPhone最常見的3種電池故障與解決方法，尤其是最後一個
※世界槍王AK47射擊兩萬發無故障，威力不容小覷
※戰機故障，飛行員彈射逃離瞬間，過山車什麼的弱爆了
※iOS的流暢性是安卓沒法比的，但iPhone故障率卻比安卓高
※A400M運輸機深陷危機：故障頻出 合作方互相指責
※iPhone最常見的3種電池故障與解決方法，尤其是最後一個問題！
※法KC135加油機地中海突發故障，陣風戰機被迫轉移
※印度T-90S主戰坦克和96B比賽，三次故障輸掉比賽
※武直-10發動機故障被墜落，「渦軸-9」已走了26年，但設計師仍被質疑