自从伯彻姆因飞机事故丧生以后,我们在F-80上安装了辅助燃油泵。从那时以来,系统的冗余始终是我对设计提出的一个要求。“星座”号的整个助力操纵系统都有冗余度。洛克希德公司出的L-1011客机有三重和四重系统。“黑鸟”有三重冗余。这是驾驶员特别欢迎的一种安全措施。至于成本,如果在最初设计时就已经考虑了的话,那么也只占总成本的百分之零点几。如果计及这种措施所保障的人的生命价值和挽救整架一飞机的价值,那么由此增加成本的比例还要低。

  液压油的问题也很突出。首先,我们向所有的供应商作了调查,看是否有人能提供在316°C以上工作的高温油。有一个供应商书面回答,说有一种能在516°C下工作的液体。我要求立即提供样品,收到的却是一个帆布袋。我当时想,液压油用这种方法运送未免有些滑稽。打开包一看,找到的竟是一种白色的晶体。

  不错,这种东西确实可以在516°C下工作,但是在常温下却是固态。如果采用它的话,那么必须用吹管去融化液压系统的介质后整个系统才能开始工作,用在飞机上显然不合适。因此,液压油也变成一个研制项目。最后选用的基本液是由宾夕法尼亚州立大学研制的,但是我们加进去7种添加剂,使其在高温下仍能对泵及其他附件起润滑作用。

  还有一些其他的小项目,但都很重要。

  皮垫圈或O型橡胶圈不能在高温下使用。用钢代替可以解决这种问题,不论在高温和低温下都没有问题。燃油的密封剂也需要研制。这种飞机的油箱并不完全密封,有时燃油会漏在机库地面上。但是由于所使用的燃油的燃点很高,因此比一般燃油要安全得多。

漏油是常态

  单是电气系统的问题也会威胁工程的成功。“牛车”的每次飞行总要发生电气系统的故障,因为电气系统控制着自动驾驶仪、飞行控制设备、导航系统等,连液压系统内都有一个电动转换器。

  有一段时间,因为量不出滑油压力。我们的飞行有17%不得不提前返航。这样昂贵的发动机,我们不能冒让它们烧坏的危险。最后,我们只好为滑油温度计装上冷却系统。

  特别关键的是为正确调节进气锥位置用的测量空气流量的电传感器,成为我们最难攻克的一个问题。我们怎么也不能使这个电气系统在高空、高温、很严重的振动条件下可靠地工作。

  为了解决这个问题,我本人在试验基地花了六个星期,整个工程都搁浅了。

  最后,我们不得不为这个电气系统“发明”特殊的导线。我们使用了高温芳纶导线,在特别热的部位还缠上石棉。

  此外,还设计了特种塑料,不仅能承受高温,并且雷达反射率低。

  “黑鸟”得名于其涂层深蓝黑的表面漆。这种颜色是作过幅射试验后确定的,即试验飞行中发热的飞机所幅射的热。幅射能力的差别可以使飞机的温度差为10°C~27°C,因此非常重要。在高空高速飞行中,随着飞机温度的增加,黑鸟变成蓝色的。

“黑鸟”的黑色涂料能在高速飞行中更好地向外辐射热量

  为了在飞机上漆上美国空军的标志,我们不得不发明一种特种漆。只要经过一次高温飞行,红的就变为棕色,而白色就带上了斑点。使漆完全粘附在飞机上也是一个问题。我们在飞机上涂有高温塑料的20%的表面上做了许多小的痘痕。因为我们发现如有燃油漏出,遇有288~316°C的高温,在塑料表面上会发生微小的爆裂。这种漆必须防油又防雨。

  飞机上装的各种有效载荷,如照相机、非常复杂的电子设备、导航系统、惯性系统等,都是大量研制工作的结果。

  惯性导航系统非常好,你可以起飞,输进16个中途检查点,然后用自动驾驶仪在指定的速度、高度和方向上飞行。当驾驶员说:“喂,回去吧!”系统就会把他飞回来。

  黑鸟的动力装置是普惠公司的一种绝妙的研制成果,这种发动机世界上只此一家。

  这是由一台美国海军的发动机开始的,使用这台发动机的飞机后来并没有制造。当我们看到这台发动机有如此之大时,我们希望它能适应高马赫数的工作条件。普惠公司就在这台发动机上加进一种称为“换挡系统”的装置。当速度达到每小时几千公里时,发动机换挡进入另一种热循环,作为常规喷气式使用的高压压气机旁路,成为一种冲压式发动机。这时由于没有任何机件阻挡气流,飞机飞得越快,发动机就推得越猛。

低速状态

0.8M,辅助进气门关闭

1.1M,破障

1.6M,尾喷管进气门关闭

2.3M,进气锥后移,尾喷管全开

3.2M,进气锥完全后移,发动机以冲压模式工作,进气经过旁路管道绕开压气机直接进入燃烧室

  但是最困难的是在超音速飞行中使气流恰当地流过发动机的进气口和喷口。请设想一下,空气冲击到进气锥的尖端时遇到的温度超过427°C,然后膨胀,在进气道内进行五十比一的压缩,这该有多么复杂。而所有这一切还必须在气流不得与进气道内壁分离的要求下进行。

  为了使发动机能在所有的飞行情况下都工作,进气口的研制花去了好几年时间。早期常因气流分离而熄火,发动机在不到一秒钟的时间内,猛地从发出7260公斤到9070公斤的推力变为产生7260公斤阻力。驾驶员撞向一边,甚至分不清是哪一台发动机熄了火。

  我们在方向舵系统上装了一个自动控制装置来解决这个伺题,使驾驶员在0.15秒内能够感到有一台发动机熄了火,而且知道是哪一台,并靠液压助力系统蹬出九度方向舵,使飞机继续平飞。

  现在我们已经有了一个自动启动装置。这个装置工作非常好,SR-71在东南亚时,驾驶员执行很艰难的任务中一次也没有发生过发动机熄火。这反而引起我的担心,特地在飞行训练中重新排入熄火处理的练习。

  发动机尽管效率很高,我向普惠公司的朋友开玩笑说,发动机只提供了飞行所需的推力的17%,而我们自己的进气道和喷管提供了余下的部分。当然,这17%是基本的,没有它也就不会有其余部分。

“黑鸟”之心,J58变循环发动机

  当约翰逊总统首次宣布A-11时,发表的照片实际上是一架YF-12A飞机。在发展超过三倍音速的飞机中,我们共做过12个设计,排号从A-1到A-12,其中A-11只是一个设计编号,并没有造出飞机,而A-12造了12架。大概为了保密的原因没有发表YF-12而发表了YF-12A,这种型号暴露这种飞机的能力较少。