黑鳥偵察機為什麼要在起飛後再進行加油?

Leorange124


實際上SR-71“黑鳥”停放在地面上時,它的油箱會一直不停在流,而且還很嚴重。這是因為“黑鳥”在超音速飛行時會產生一種獨特的熱脹冷縮效應,燃油密封系統不能承受高溫下的大幅度膨脹,所以它使用專用的JP-7燃油在起飛前和空中加油時會發生洩漏現象。“黑鳥”在執行任務前,通常會先衝刺加熱機體,然後在起飛執行任務前進行空中加油。

“黑鳥”超高音速飛行時,機身長度會增加7.4釐米,寬度會增加3.8釐米。

“黑鳥”是美國空軍的一款三倍音速遠程戰略偵察機,為了達到“雙三”指標,臭鼬工廠在當時使用了大量先進技術,例如半衝壓發動機、鈦合金機體等。“黑鳥”可謂是1960年代的黑科技代表,它能以3馬赫擺脫敵機和防空導彈,而當時蘇聯的米格-25和SA5防空導彈並未成型,所以在一段時間內出入蘇聯領空猶如無人之境。

“黑鳥”三倍音速也帶來很多副作用,例如空氣和機體摩擦會產生大量的熱,這會讓“黑鳥”變成“紅鳥”。隨著大量熱的產生,也使機身不斷膨脹,如果油箱中沒有縫隙,油箱膨脹會導致其他更嚴重的問題,而縫隙的存在可以保障受熱時自動封閉起來,而在地面上沒有熱膨脹時,縫隙的存在又會導致漏油。

“黑鳥”使用的也不是普通燃油,因為在3萬米高空巡航時,普通燃油在低氣壓下很容易揮發,無法在發動機的燃燒室中點燃。“黑鳥”專供的JP-7燃油就是為了解決以上問題而研發的,它的可燃範圍在-76℃~386℃之間。而且JP-7在30℃時幾乎呈固態。“黑鳥”為了滿足巡航任務,其機身2/3的容量和機翼內一般的空間都是用來存放重達3.8噸的燃油。


航空之家


說來非常諷刺,SR-71“黑鳥”偵察機之所以要在起飛後再加油,原因竟然是該機的油箱設計有缺陷。關於SR-71,很多人都知道該機有一個非常特殊的毛病,即油箱在靜止狀態下會漏油。

而導致這個問題的原因也非常簡單:SR-71的機身油箱是結構油箱,換句話說就是機身內不設專門的油箱結構、而是直接將機體空餘空間作為油箱,因此機身蒙皮就是SR-71的油箱外壁。

這種設計比較簡單、且能夠儘量多裝載燃油,因此很多飛機都採用了結構油箱,但在SR-71上面卻產生了一個額外的問題:SR-71是一種飛行速度跨越範圍極大的飛機,在進行高速飛行時會因機體與空氣的摩擦而使機體表面溫度達到很高的程度。

如果機身蒙皮銜接過緊,會因膨脹而互相擠壓、從而產生阻力並加快蒙皮磨損,甚至會導致蒙皮脫落而產生危險。因此,SR-71的各塊機身蒙皮之間留有一定縫隙、並採用耐高溫的密封膠填充,但這就帶來另一個問題:由於機身蒙皮同時也兼作油箱外壁,在機身蒙皮沒有膨脹時油箱會因為沒有完全封閉而漏油。

因此,SR-71在地面停放時往往不會加滿燃油,起飛後又因其採用的J58發動機十分費油而導致有限的燃油難以滿足任務航程需要,因此必須在起飛後通過空中加油補充燃料。由於SR-71兼具“漏油篩子”和“耗油大戶”這兩種互相矛盾的屬性,在單次飛行期間SR-71甚至需要不止一次補給燃油,因此在SR-71的航路上經常是多架空中加油機輪番伺候,這也是美國空軍最終將SR-71退役、而保留更老的U-2的原因之一。


軍機圖


黑鳥偵察機以自服役後就從來沒有被擊落過而聞名於世,甚至有人懷疑他是外星人的傑作,顯然是不太可能的,因為外星人的科技造出黑鳥來的話,未免會有點low,畢竟外星人都來到地球了,怎麼會製造出低速漏油,空中加油的飛機,難道是地球材料限制嗎?



其實黑鳥之所以神秘,就是因為在研發之初,它的標準是要飛到三萬米高,速度是音速的3.5倍,這在當時是不可能的,但是它做到了,而且還保持了服役期間從來沒有被擊落過的記錄,可謂是軍界的傳奇了。



那麼完美的她為什麼要空中加油呢?

因為它需要高速飛行,所以製造飛機還要有輕型材料,美國當時成立了很多皮包公司,向蘇聯的加盟國購買了很多鈦合金,但是告訴飛行同樣會帶來熱脹的問題,會導致飛機機體被拉伸,而作為盛放油料的油箱,卻因為沒辦法承受這麼大的溫差而導致變形漏油,所以通常情況下,他都會只攜帶少量的油料便於起飛,然後爬升到一定高度後,由其他飛機來為他空中加油。


琅琊利劍


涉及2個問題:機體材料和燃料。

機體的熱脹冷縮效應

SR-71的機身大部分是薄皮的鈦合金蒙皮,在靠近主翼的內側更是裝配成皺紋狀的蒙皮。這樣在接近3馬赫的巡航速度時機身表皮的熱膨脹會向蒙皮褶皺的垂直方向伸展,避免應力過強折斷機翼的風險。這也是為什麼我們看到部分SR-71在機身中心附近有紅色警示條,防止人員不慎碰壞這層重要的蒙皮。

即使採用伸縮褶皺蒙皮的方法,也很難改變黑鳥在高空飛行中產生的高溫和空氣阻力,這使得機身的校準必須要以高速飛行狀態為主要參照點。加上燃料密封系統的材料不可能承受如此巨大的溫差膨脹和壓力,最終黑鳥飛行的解決辦法是-------地面加註少量油料後,起飛到高空加速衝刺一段距離用來加熱機體(機身各處伸展成超音速飛行狀態)至設計的校準標準。然後在執行任務之前進行空中加油,此時的黑鳥才是真正“全”尺寸戰機。在地面的時候,它是未預熱“縮小版”的“褲襠小男孩”狀態。

燃油

SR-71使用的燃油可是比蘇格蘭威士忌還貴的“飲料”。編號JP-7含有碳氟化合物增加潤滑效果,氧化劑讓其容易燃燒,擁有極高的閃燃點,但是還要避免高溫自然。當地面加註JP-7時,SR-71機體內的燃油密封系統尚未預熱。極易造成這款燃油的洩露揮發,引發爆炸。因此在地面加註時往往同時向SR-71的油箱內以3:1的比例加註氮氣,即使如此,SR-71在機翼上還會特意在專用油箱周圍加設數十個“裂縫”預備在達到高速時熱脹冷縮的“閉合”這些裂縫。

美國空軍SR-71教練機型,注意第二個座艙罩。機背上的液體痕跡是空中加油後加油管離開加油口時灑出來的燃油,機翼上的則是在非巡航空速下,從黑鳥專用油箱存有的數十個裂縫洩露出來的,高速飛行時的高溫則會封閉。


軍武數據庫


看了部分回答,發現千篇一律,都是從百科上抄的。黑鳥的情況,到目前為止,都是機密。百科很多描述也是錯誤的。

最奇葩的說法,“在地面,油箱系統漏油,在空中高速飛行加熱後,熱脹冷縮,縫隙消失,實行空中加油才不再漏油”,這完全是胡說八道!

黑鳥的燃油系統無論在地面還是在空中都是不漏油的!這一點,不懂的千萬別胡說。

飛機飛行返回地面有滲出油漬的現象,都是耐高溫潤滑油部分融化,和液壓系統的液壓油滲漏,這些系統本身就不是嚴格密封的,有相對運動就不可能密封完美。高溫環境更加劇了滲漏。即便是這樣的滲漏,都會逐步解決,飛機不漏液可以說是最基本的要求。

那麼黑鳥為什麼空中加油呢,主要有下面2個原因。

1.黑鳥是高空高速戰略偵察機,每次飛行都上萬公里,而黑鳥只能帶大約4000公里的燃油,為了完成任務航程,無論如何黑鳥必須空中加油。

2.黑鳥的氣動佈局完全是為了高空高速而設計的,在低空飛行時升力有限,而起飛階段要把60多噸的大傢伙加速到近千公里的速度,還要升高到萬米高空,很費油的。一個起飛,一多半的燃油就沒了。一般起飛後不久,就進行空中加油。

都是機密,本人是怎麼知道的,這些是航空常識。但肯定是非常專業人士的常識。


微涼雲意


說到SR-71偵察機所使用的航空燃油,對其有所瞭解的肯定不會陌生,JP-7型航空燃油,這是美國特地為黑鳥偵察機所研製的一款燃油,也是問題的所在!一旦黑鳥在進行3馬赫巡航時,這款燃油的溫度就會漸漸升高到148攝氏度,而要知道那個時候戰機本身的溫度就有204攝氏度,在這種高溫的情況下,油箱內的油就會變得極易揮發,再加上油箱內的空氣,一旦引燃那就是一場爆炸,為了杜絕這種情況的發生,就只有利用空中加油的方式來排出油箱內原有的空氣!等之後油箱內的燃油因為燃燒而液麵下降時,再引入氮氣,眾所周知,氮氣是一種比較穩定的氣體,有了它的加入就能很好的杜絕油箱內的氣狀燃油引發爆炸!


可能有的人會藉此吐槽SR-71偵察機,說它不如米格-25,是個廢物實驗品等等!但要說的是, 別忘了SR-71系列的第一型A-12的研發時間!是1959年!那時候二戰也才結束了十幾年,能設計出便循環噴氣式發動機這種東西是非常不容易的!因此,貶低這款飛機完全沒有任何意義!畢竟目前除了它可沒有哪款戰機的發動機可以提供超越黑鳥的速度呢!



在今天看來SR-71還是相當科幻,其實美國利用SR-71的技術積累也來發過另一款小型的無人偵察機,如今在航博還能見到這款機型的殘骸。


鷹眼戰情室


SR-71 BIackbird中譯名“黑鳥”是美國一款噴氣超音速有人駕駛高空偵察機。它之前是美國空軍與洛克希德公司於1959年密秘研製一種速度達到M3軍用飛機。它的飛行高度3萬米,最大速度達3.5倍音速,被稱之為“雙3”。因此,它的飛行比其它飛機和防空導彈飛得高飛得快並非言過其實,它是世界上飛得最快戰機至今也是屬一屬二的,美空軍最終選在上世紀九十年代退出現役,由新型戰機取代了黑鳥。問為什麼SR-71黑鳥會在空中加油?這是黑鳥偵察機原來設計的油箱油起飛後它的速度快產生高溫,所以在地面起飛前是加少量油待升空到一定高度由美國空中KC-135專用加油機加油,這樣增加航程和高度都有好處。SR-71超音速偵察機每次都是這樣空中加油也是慣例,可能有其它說法怕加滿油起飛產生高溫引起爆炸等。其實美空中有許多大型戰機都在起飛後二次空中加油。如B-2隱身轟炸機。所以在美國空中加油實屬正常任務。





喀秋莎61589681


黑鳥偵察機在冷戰時期,已經算是美國製造的最快的軍用飛機了,也可以說是全世界飛行速度最快的量產軍用飛機。黑鳥的出現,對於美國空軍也是跨時代的,它的高空高速,讓美國空軍具備了能突破如鐵桶般的蘇聯防空系統,去探測與獲取美國最急需瞭解的相關軍事信息,並且還能讓其安全返回的顛覆性能力。

黑鳥由於具備海平面上飛行速度達到3馬赫的速度,其發動機的燃料自然是經過特殊處理的制定航空燃油。其代號為“JP-7,”這款航空燃料具有高燃點、低揮發特點,完全滿足黑鳥在極端環境下的對其燃料提出的要求。也由於該飛機的3馬赫飛行速度,在這樣的環境下其龐大機體與空氣發生的劇烈摩擦會產生相當大的熱量,其表面溫度可以達到驚人的500攝氏度,所以黑鳥的發動機燃料必須具有“高燃點”特性來保證該機的絕對安全。

而且黑鳥為了加固其機身,也採用了金屬材質的油箱,也因為在高速飛行中與空氣摩擦產生的熱量只有金屬材料可以承受,所以“黑鳥”必須採用金屬質地油箱,但這樣的材料在其常溫下的收縮形變性能變小,密封性也變的很差,所以在該飛機起飛前加註的燃料會大量向外滲出,既影響飛機的飛行安全,也加大了其地面維護人員的工作量。所以在後來的飛行時,黑鳥起飛後必須衝刺產生熱量加熱機身直到不再漏油,而後再用加油機在空中重新注滿燃料,再去執行相關的任務。


航空君


涉及兩個問題:熱障和金屬材料的熱脹冷縮。黑鳥(sr71)是雙三(3馬赫,3萬米高度)偵察機,在起飛時,速度低,熱脹冷縮沒有那麼明顯,如這時候蒙皮和油箱全封閉,那麼雙三飛行時,兩三百度的溫度讓蒙皮變形和互相擠壓,所以,地面時蒙皮和油箱是有縫隙的(此縫隙會在高速飛行,熱脹冷縮時密閉),所以不能加滿油,會大量漏油(不滿油也會漏油,但量少,不會引發引擎起火),只有飛到一定速度,縫隙基本密閉時再加滿油,才能繼續雙三飛行。


Firebird


高速飛行蒙皮和機體因為摩擦生熱而發生膨脹。為了確保在高速時機體不應形變出現問題,在常溫下必須保留一定的餘量。所以機體和油箱都不是密封的,有很多自適應的裂縫。在高溫下才能閉合。因此,黑鳥在地上加了油是會不斷滲漏的。為了防止事故,黑鳥用的有燃點很高。普通火柴是點不著的。

當然,如另一位答友所說,現代作戰飛機特別是攻擊機很少滿油起飛。因為同樣最大起飛重量下,油少意味著能夠攜帶更多的彈藥或其它任務載荷。即使不增加有效載荷,少油也可以減輕起飛重量,起飛不用加力來節省發動機壽命,延長大修時間。


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