黑鸟侦察机为什么要在起飞后再进行加油?

Leorange124


实际上SR-71“黑鸟”停放在地面上时,它的油箱会一直不停在流,而且还很严重。这是因为“黑鸟”在超音速飞行时会产生一种独特的热胀冷缩效应,燃油密封系统不能承受高温下的大幅度膨胀,所以它使用专用的JP-7燃油在起飞前和空中加油时会发生泄漏现象。“黑鸟”在执行任务前,通常会先冲刺加热机体,然后在起飞执行任务前进行空中加油。

“黑鸟”超高音速飞行时,机身长度会增加7.4厘米,宽度会增加3.8厘米。

“黑鸟”是美国空军的一款三倍音速远程战略侦察机,为了达到“双三”指标,臭鼬工厂在当时使用了大量先进技术,例如半冲压发动机、钛合金机体等。“黑鸟”可谓是1960年代的黑科技代表,它能以3马赫摆脱敌机和防空导弹,而当时苏联的米格-25和SA5防空导弹并未成型,所以在一段时间内出入苏联领空犹如无人之境。

“黑鸟”三倍音速也带来很多副作用,例如空气和机体摩擦会产生大量的热,这会让“黑鸟”变成“红鸟”。随着大量热的产生,也使机身不断膨胀,如果油箱中没有缝隙,油箱膨胀会导致其他更严重的问题,而缝隙的存在可以保障受热时自动封闭起来,而在地面上没有热膨胀时,缝隙的存在又会导致漏油。

“黑鸟”使用的也不是普通燃油,因为在3万米高空巡航时,普通燃油在低气压下很容易挥发,无法在发动机的燃烧室中点燃。“黑鸟”专供的JP-7燃油就是为了解决以上问题而研发的,它的可燃范围在-76℃~386℃之间。而且JP-7在30℃时几乎呈固态。“黑鸟”为了满足巡航任务,其机身2/3的容量和机翼内一般的空间都是用来存放重达3.8吨的燃油。


航空之家


说来非常讽刺,SR-71“黑鸟”侦察机之所以要在起飞后再加油,原因竟然是该机的油箱设计有缺陷。关于SR-71,很多人都知道该机有一个非常特殊的毛病,即油箱在静止状态下会漏油。

而导致这个问题的原因也非常简单:SR-71的机身油箱是结构油箱,换句话说就是机身内不设专门的油箱结构、而是直接将机体空余空间作为油箱,因此机身蒙皮就是SR-71的油箱外壁。

这种设计比较简单、且能够尽量多装载燃油,因此很多飞机都采用了结构油箱,但在SR-71上面却产生了一个额外的问题:SR-71是一种飞行速度跨越范围极大的飞机,在进行高速飞行时会因机体与空气的摩擦而使机体表面温度达到很高的程度。

如果机身蒙皮衔接过紧,会因膨胀而互相挤压、从而产生阻力并加快蒙皮磨损,甚至会导致蒙皮脱落而产生危险。因此,SR-71的各块机身蒙皮之间留有一定缝隙、并采用耐高温的密封胶填充,但这就带来另一个问题:由于机身蒙皮同时也兼作油箱外壁,在机身蒙皮没有膨胀时油箱会因为没有完全封闭而漏油。

因此,SR-71在地面停放时往往不会加满燃油,起飞后又因其采用的J58发动机十分费油而导致有限的燃油难以满足任务航程需要,因此必须在起飞后通过空中加油补充燃料。由于SR-71兼具“漏油筛子”和“耗油大户”这两种互相矛盾的属性,在单次飞行期间SR-71甚至需要不止一次补给燃油,因此在SR-71的航路上经常是多架空中加油机轮番伺候,这也是美国空军最终将SR-71退役、而保留更老的U-2的原因之一。


军机图


黑鸟侦察机以自服役后就从来没有被击落过而闻名于世,甚至有人怀疑他是外星人的杰作,显然是不太可能的,因为外星人的科技造出黑鸟来的话,未免会有点low,毕竟外星人都来到地球了,怎么会制造出低速漏油,空中加油的飞机,难道是地球材料限制吗?



其实黑鸟之所以神秘,就是因为在研发之初,它的标准是要飞到三万米高,速度是音速的3.5倍,这在当时是不可能的,但是它做到了,而且还保持了服役期间从来没有被击落过的记录,可谓是军界的传奇了。



那么完美的她为什么要空中加油呢?

因为它需要高速飞行,所以制造飞机还要有轻型材料,美国当时成立了很多皮包公司,向苏联的加盟国购买了很多钛合金,但是告诉飞行同样会带来热胀的问题,会导致飞机机体被拉伸,而作为盛放油料的油箱,却因为没办法承受这么大的温差而导致变形漏油,所以通常情况下,他都会只携带少量的油料便于起飞,然后爬升到一定高度后,由其他飞机来为他空中加油。


琅琊利剑


涉及2个问题:机体材料和燃料。

机体的热胀冷缩效应

SR-71的机身大部分是薄皮的钛合金蒙皮,在靠近主翼的内侧更是装配成皱纹状的蒙皮。这样在接近3马赫的巡航速度时机身表皮的热膨胀会向蒙皮褶皱的垂直方向伸展,避免应力过强折断机翼的风险。这也是为什么我们看到部分SR-71在机身中心附近有红色警示条,防止人员不慎碰坏这层重要的蒙皮。

即使采用伸缩褶皱蒙皮的方法,也很难改变黑鸟在高空飞行中产生的高温和空气阻力,这使得机身的校准必须要以高速飞行状态为主要参照点。加上燃料密封系统的材料不可能承受如此巨大的温差膨胀和压力,最终黑鸟飞行的解决办法是-------地面加注少量油料后,起飞到高空加速冲刺一段距离用来加热机体(机身各处伸展成超音速飞行状态)至设计的校准标准。然后在执行任务之前进行空中加油,此时的黑鸟才是真正“全”尺寸战机。在地面的时候,它是未预热“缩小版”的“裤裆小男孩”状态。

燃油

SR-71使用的燃油可是比苏格兰威士忌还贵的“饮料”。编号JP-7含有碳氟化合物增加润滑效果,氧化剂让其容易燃烧,拥有极高的闪燃点,但是还要避免高温自然。当地面加注JP-7时,SR-71机体内的燃油密封系统尚未预热。极易造成这款燃油的泄露挥发,引发爆炸。因此在地面加注时往往同时向SR-71的油箱内以3:1的比例加注氮气,即使如此,SR-71在机翼上还会特意在专用油箱周围加设数十个“裂缝”预备在达到高速时热胀冷缩的“闭合”这些裂缝。

美国空军SR-71教练机型,注意第二个座舱罩。机背上的液体痕迹是空中加油后加油管离开加油口时洒出来的燃油,机翼上的则是在非巡航空速下,从黑鸟专用油箱存有的数十个裂缝泄露出来的,高速飞行时的高温则会封闭。


军武数据库


看了部分回答,发现千篇一律,都是从百科上抄的。黑鸟的情况,到目前为止,都是机密。百科很多描述也是错误的。

最奇葩的说法,“在地面,油箱系统漏油,在空中高速飞行加热后,热胀冷缩,缝隙消失,实行空中加油才不再漏油”,这完全是胡说八道!

黑鸟的燃油系统无论在地面还是在空中都是不漏油的!这一点,不懂的千万别胡说。

飞机飞行返回地面有渗出油渍的现象,都是耐高温润滑油部分融化,和液压系统的液压油渗漏,这些系统本身就不是严格密封的,有相对运动就不可能密封完美。高温环境更加剧了渗漏。即便是这样的渗漏,都会逐步解决,飞机不漏液可以说是最基本的要求。

那么黑鸟为什么空中加油呢,主要有下面2个原因。

1.黑鸟是高空高速战略侦察机,每次飞行都上万公里,而黑鸟只能带大约4000公里的燃油,为了完成任务航程,无论如何黑鸟必须空中加油。

2.黑鸟的气动布局完全是为了高空高速而设计的,在低空飞行时升力有限,而起飞阶段要把60多吨的大家伙加速到近千公里的速度,还要升高到万米高空,很费油的。一个起飞,一多半的燃油就没了。一般起飞后不久,就进行空中加油。

都是机密,本人是怎么知道的,这些是航空常识。但肯定是非常专业人士的常识。


微凉云意


说到SR-71侦察机所使用的航空燃油,对其有所了解的肯定不会陌生,JP-7型航空燃油,这是美国特地为黑鸟侦察机所研制的一款燃油,也是问题的所在!一旦黑鸟在进行3马赫巡航时,这款燃油的温度就会渐渐升高到148摄氏度,而要知道那个时候战机本身的温度就有204摄氏度,在这种高温的情况下,油箱内的油就会变得极易挥发,再加上油箱内的空气,一旦引燃那就是一场爆炸,为了杜绝这种情况的发生,就只有利用空中加油的方式来排出油箱内原有的空气!等之后油箱内的燃油因为燃烧而液面下降时,再引入氮气,众所周知,氮气是一种比较稳定的气体,有了它的加入就能很好的杜绝油箱内的气状燃油引发爆炸!


可能有的人会藉此吐槽SR-71侦察机,说它不如米格-25,是个废物实验品等等!但要说的是, 别忘了SR-71系列的第一型A-12的研发时间!是1959年!那时候二战也才结束了十几年,能设计出便循环喷气式发动机这种东西是非常不容易的!因此,贬低这款飞机完全没有任何意义!毕竟目前除了它可没有哪款战机的发动机可以提供超越黑鸟的速度呢!



在今天看来SR-71还是相当科幻,其实美国利用SR-71的技术积累也来发过另一款小型的无人侦察机,如今在航博还能见到这款机型的残骸。


鹰眼战情室


SR-71 BIackbird中译名“黑鸟”是美国一款喷气超音速有人驾驶高空侦察机。它之前是美国空军与洛克希德公司于1959年密秘研制一种速度达到M3军用飞机。它的飞行高度3万米,最大速度达3.5倍音速,被称之为“双3”。因此,它的飞行比其它飞机和防空导弹飞得高飞得快並非言过其实,它是世界上飞得最快战机至今也是属一属二的,美空军最终选在上世纪九十年代退出现役,由新型战机取代了黑鸟。问为什么SR-71黑鸟会在空中加油?这是黑鸟侦察机原来设计的油箱油起飞后它的速度快产生高温,所以在地面起飞前是加少量油待升空到一定高度由美国空中KC-135专用加油机加油,这样增加航程和高度都有好处。SR-71超音速侦察机每次都是这样空中加油也是惯例,可能有其它说法怕加满油起飞产生高温引起爆炸等。其实美空中有许多大型战机都在起飞后二次空中加油。如B-2隐身轰炸机。所以在美国空中加油实属正常任务。





喀秋莎61589681


黑鸟侦察机在冷战时期,已经算是美国制造的最快的军用飞机了,也可以说是全世界飞行速度最快的量产军用飞机。黑鸟的出现,对于美国空军也是跨时代的,它的高空高速,让美国空军具备了能突破如铁桶般的苏联防空系统,去探测与获取美国最急需了解的相关军事信息,并且还能让其安全返回的颠覆性能力。

黑鸟由于具备海平面上飞行速度达到3马赫的速度,其发动机的燃料自然是经过特殊处理的制定航空燃油。其代号为“JP-7,”这款航空燃料具有高燃点、低挥发特点,完全满足黑鸟在极端环境下的对其燃料提出的要求。也由于该飞机的3马赫飞行速度,在这样的环境下其庞大机体与空气发生的剧烈摩擦会产生相当大的热量,其表面温度可以达到惊人的500摄氏度,所以黑鸟的发动机燃料必须具有“高燃点”特性来保证该机的绝对安全。

而且黑鸟为了加固其机身,也采用了金属材质的油箱,也因为在高速飞行中与空气摩擦产生的热量只有金属材料可以承受,所以“黑鸟”必须采用金属质地油箱,但这样的材料在其常温下的收缩形变性能变小,密封性也变的很差,所以在该飞机起飞前加注的燃料会大量向外渗出,既影响飞机的飞行安全,也加大了其地面维护人员的工作量。所以在后来的飞行时,黑鸟起飞后必须冲刺产生热量加热机身直到不再漏油,而后再用加油机在空中重新注满燃料,再去执行相关的任务。


航空君


涉及两个问题:热障和金属材料的热胀冷缩。黑鸟(sr71)是双三(3马赫,3万米高度)侦察机,在起飞时,速度低,热胀冷缩没有那么明显,如这时候蒙皮和油箱全封闭,那么双三飞行时,两三百度的温度让蒙皮变形和互相挤压,所以,地面时蒙皮和油箱是有缝隙的(此缝隙会在高速飞行,热胀冷缩时密闭),所以不能加满油,会大量漏油(不满油也会漏油,但量少,不会引发引擎起火),只有飞到一定速度,缝隙基本密闭时再加满油,才能继续双三飞行。


Firebird


高速飞行蒙皮和机体因为摩擦生热而发生膨胀。为了确保在高速时机体不应形变出现问题,在常温下必须保留一定的余量。所以机体和油箱都不是密封的,有很多自适应的裂缝。在高温下才能闭合。因此,黑鸟在地上加了油是会不断渗漏的。为了防止事故,黑鸟用的有燃点很高。普通火柴是点不着的。

当然,如另一位答友所说,现代作战飞机特别是攻击机很少满油起飞。因为同样最大起飞重量下,油少意味着能够携带更多的弹药或其它任务载荷。即使不增加有效载荷,少油也可以减轻起飞重量,起飞不用加力来节省发动机寿命,延长大修时间。


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