Технические особенности беспилотного летательного аппарата Lockheed D-21
D-21A на транспортировочной тележке. Фото US Air Force
В начале шестидесятых годов ЦРУ и ВВС США заказали компании Lockheed разработку и строительство перспективного разведывательного беспилотного летательного аппарата с высокими летно-техническими характеристиками. Поставленная задача была успешно решена в рамках проекта D-21, основывавшегося на самых смелых решениях и идеях. Техническая и технологическая часть этого проекта до сих пор представляет большой интерес.
Особая задача
1 мая 1960 г. советская ПВО успешно сбила американский самолет U-2 и тем самым показала, что такая техника больше не сможет безнаказанно работать над СССР. В связи с этим в США начался поиск альтернативных решений. Вскоре секретный отдел компании Lockheed, известный как Skunk Works, предложил концепцию одноразового высокоскоростного разведывательного БПЛА, способного вести фоторазведку.
Предложенная идея заинтересовала заказчиков, и в октябре 1962 г. появился официальный заказ на предварительную проработку проекта. В кратчайшие сроки удалось завершить формирование общего облика и начать аэродинамические испытания. По результатам первых успехов, в марте 1963 г. подписали контракт на полноценное проектирование. На тот момент будущий беспилотник носил обозначение Q-21. Позже его переименовали в D-21.
Планер БПЛА на стадии сборки, видны внутренние элементы. Фото Testpilot.ru
Первый вариант проекта, известный как D-21A, предлагал использование БПЛА с самолетом-носителем типа M-21. Последний представлял собой двухместную модификацию разведчика A-12 с пилоном между килями и некоторыми другими устройствами для работы с БПЛА. В декабре 1964 г. опытный M-21 совершил первый вывозной полет с D-21 на борту.
5 марта 1966 г. состоялся первый запуск беспилотника с самолета-носителя. Несмотря на определенные трудности и риски, отделение и начало самостоятельного полета прошли без проблем. В дальнейшем провели еще несколько подобных испытаний. 30 июля четвертый пуск завершился аварией. БПЛА не смог удалиться от носителя и ударил по его хвостовой части. Обе машины разрушились и упали. Пилоты катапультировались, но одного из них спасти не удалось.
По результатам испытаний опытного комплекса было решено отказаться от носителя в виде M-21. Обновленный проект разведчика D-21B предлагал осуществлять запуск из-под крыла бомбардировщика B-52H. Первоначальный разгон беспилотника должен был выполняться при помощи твердотопливного ускорителя. Испытания такого комплекса начали осенью 1967 г., но первый удачный пуск состоялся только в июне 1968-го.
Камера сгорание и сопло прямоточного двигателя. Фото Testpilot.ru
Испытания 1968-69 гг. доказали высокие характеристики нового разведывательного комплекса. Благодаря этому появился крупный заказ на серийную технику для дальнейшей эксплуатации ВВС и ЦРУ. В ноябре 1969 г. состоялся первый «боевой» полет для съемки реального объекта вероятного противника.
Технологическая база
БПЛА D-21A/B мог развивать максимальную скорость М=3,35 на высоте – порядка 3600 км/ч. При этом он был способен автоматически лететь по заданному маршруту, выходить в район назначенной цели и производить ее фотосъемку. Затем беспилотник ложился на обратный курс, сбрасывал в нужном районе контейнер с разведывательной аппаратурой и самоуничтожался.
Разработка летательного аппарата с такими характеристиками и возможностями на тот момент представляла большую сложность. Однако поставленные задачи удалось решить за счет применения самых современных материалов и технологий. Часть идей и наработок заимствовали из существующих проектов, а другие пришлось создавать с нуля. В ряде случаев пришлось идти на заметный технический риск, что повлекло за собой новые трудности.
Самолет-носитель M-21 с БПЛА D-21A. Фото CIA
Одной из главных задач проекта Q-21 / D-21 стало создание планера, способного обеспечить длительный полет на скоростях более 3М. Такая конструкция должна была иметь требуемые аэродинамические характеристики, а также выдерживать высокие механические и тепловые нагрузки. При разработке такого планера использовали опыт проекта A-12. Кроме того, заимствовались некоторые конструктивные решения и материалы.
D-21 получил цилиндрический фюзеляж с лобовым воздухозаборником, оснащенным коническим центральным телом. Внешне и по своей конструкции фюзеляж был похож на мотогондолу самолета A-12. Планер оснастили крылом формы «двойная дельта» с треугольной основной частью и развитыми длинными наплывами. Подобная схема уже прошла проверку в проекте полноразмерного самолета и показала соответствие основным требованиям.
Планер таких форм предлагалось полностью изготавливать из титана. Другие металлы применялись только в составе прочих систем и агрегатов. Внешние и внутренние поверхности планера, контактирующие с горячим воздухом, получили особое ферритовое покрытие, тоже взятое из проекта A-12.
B-52H с парой D-21B. Фото US Air Force
Изначально рассматривалась возможность применения двигателя Pratt & Whitney J58, разработанного для A-12, однако это приводило к неприемлемому удорожанию проекта. Была найдена альтернатива в виде прямоточного воздушно-реактивного двигателя RJ43-MA-11 от Marquard Corp. – это изделие использовалось на зенитной ракете CIM-10 Bomarc. Для D-21 его доработали: обновленный двигатель RJ43-MA20S-4 отличался увеличенным временем работы, соответствовавшим профилю разведывательного полета.
Специально для D-21 была разработана новая автоматическая система управления, способная провести БПЛА по заданному маршруту. В ее составе использовались приборы инерциальной навигации, заимствованные у A-12. Ввиду сложности и дороговизны систему управления сделали спасаемой.
В носовой части фюзеляжа предусмотрели сбрасываемый контейнер под названием Q-bay с парашютной системой и надуваемыми поплавками. Внутри этого контейнера помещались система управления и аппаратура навигации, а также все фотоаппараты с кассетами пленки. На финальной стадии полета D-21A/B должен был сбрасывать контейнер, который затем подбирался самолетом в воздухе или кораблем с воды. Поиск Q-bay осуществлялся при помощи встроенного радиомаяка. Ранее подобные технологии использовались для поиска и спасения контейнеров с пленкой, спускаемых с разведывательных спутников.
D-21B под крылом. Фото US Air Force
Проверка практикой
Первые беспилотники D-21 были построены в 1963-64 г., и вскоре стартовало мелкосерийное производство. До его остановки в 1971 г. компания «Локхид» успела изготовить 38 изделий в двух основных модификациях. Часть этих БПЛА использовали в испытаниях и в реальных разведывательных полетах.
На первом этапе проекта, в 1964-66 гг. состоялось пять вылетов самолета M-21 с БПЛА D-21A на пилоне. Из них четыре предусматривали сброс аппарата – три прошли успешно, а последний завершился катастрофой. Испытания D-21B продолжались с 1967 по 1970 г., за это время осуществили 13 полетов, в т.ч. с имитацией решения задач разведки.
Боевое применение включало всего четыре полета. Первый из них прошел 9 ноября 1969 г. и завершился нештатно. БПЛА D-21B успешно добрался до китайского полигона Лобнор, выполнил фотосъемку – и не лег на обратный курс. Он продолжил полет, выработал топливо и с некоторыми повреждениями «сел» на территории Казахской СССР, где его обнаружили советские военные.
Первоначальный разгон БПЛА при помощи ускорителя. Фото US Air Force
16 декабря 1970 г. состоялся второй запуск для разведки китайских объектов. БПЛА успешно провел съемку, вернулся в заданный район и сбросил контейнер Q-bay. Его не удалось поймать в воздухе, а подъем с воды не удался – изделие вместе с аппаратурой и пленками утонуло. Третий полет 4 марта 1971-го завершился со схожими результатами, контейнер был потерян.
Последний вылет D-21B состоялся через несколько недель, 20 марта. Аппарат по неизвестным причинам упал на территории КНР, недалеко от полигона, к которому направлялся. После этой неудачи ЦРУ и ВВС окончательно разочаровались в проекте D-21B и решили прекратить эксплуатацию такой техники.
Рассматривая итоги испытаний и реального применения D-21A/B, можно заметить основные причины неудач. Так, серьезной проблемой стала недостаточная надежность системы управления. В частности, именно по этой причине секретный БПЛА после первого же «боевого» вылета достался вероятному противнику. Кроме того, возникли неожиданные проблемы с поиском и спасением контейнера с аппаратурой – однако вина самого беспилотника в этом была минимальной.
Обломки четвертого "боевого" D-21B в китайском музее. Фото Wikimedia Commons
При всем этом, БПЛА D-21A/B был сложным в техническом отношении и дорогим. Средняя стоимость каждого такого изделия, с учетом опытно-конструкторской работы, достигла 5,5 млн долл. в ценах 1970 г. – порядка 40 нынешних миллионов. Следует отметить, что стоимость единичного беспилотника удалось значительно сократить за счет неоднократного использования контейнера с наиболее дорогими компонентами.
Ограниченный потенциал
Перед конструкторами Lockheed / Skunk Works была поставлена весьма сложная задача, и они в целом справились с нею. Получившийся разведывательный аппарат показывал высочайшие тактико-технические характеристики, но все же не полностью соответствовал требованиям реальной эксплуатации. Изделие D-21 оказалось слишком сложным, дорогим и ненадежным.
Возможно, дальнейшая доводка конструкции позволила бы избавиться от выявленных проблем, но от нее отказались. Кроме того, отказались и от концепции сверхзвукового дальнего беспилотного разведчика. В итоге смелые многообещающие технические решения, несмотря на их высокий потенциал, не нашли дальнейшего применения.
Информация