Lockheed Blackbird

Blackbirdin tarina on saatavissa kuunnelmana

Mustarastaan tarina alkaa tavallaan Sputnikin lennosta vuonna 1957. Kansainvälistä piipittävällä alumiinimelonilla ei sinänsä ole suoraan mitään tekemistä titaanipetomme kanssa. Neukkulainen rakettitekniikka oli kuitenkin kehittynyt vauhdilla, ja tavallaan yllättänyt USA:n housut kintuissa. Oli ilmeistä, että olisi vain ajan kysymys, milloin Neuvostoliitto kehittäisi ilmatorjuntaohjuksen, jolla voitaisiin pudottaa vakoilulentoihin käytetyt U-2:t. Näin kävikin: S-75 Dvina tuli palveluskäyttöön jo samana vuonna. Lähes kahden ja puolen tonnin painoinen tikka myskäisi 200 kg:n taistelukärjen 25 000 metrin korkeuteen ja kolmen ja puolen Machin nopeuteen. Lännessä NATO-koodilla SA-2 tunnettu ohjus pudotti Gary Powersin ohjaaman U-2:n vapunpäivänä 1960, ja kylmä sota otti oitis lämpöjä päälle.

CIA perusti ratkaisuksi Oxcart-ohjelman syksyllä 1957. Lentokonetehtailta pyydettiin tarjouksia, joista pian valikoitui jatkoon Lockheed, joka oli aikaisemmin alittanut budjetit ja aikataulut hyvin suorituskykyisten F-104 Starfighter- hävittäjän ja U-2- vakoilukoneen kohdalla. Ihme tämä ei ollut, sillä Kelly Johnsonin Skunk Works oli nimenomaan raakaan insinöörityöhön ja hämäriin projekteihin keskittynyt laboratorio. Haisunäädät tuottivat joukon luonnoksia, jotka numeroitiin Archangel-1:stä 12:een. Alunperin A-10 julistettiin voittajaksi, mutta CIA aavisti jälleen oikein, että Neuvostoliitto kehittäisi tutkatekniikkaansa yhtä tarmokkaasti, kuin rakettejaan. Speksejä siis muutettiin, ja vaadittiin tutkapinta-alan pudottamista 90%:llä. Näin jatkoon jalostui kaksoisperäsiminen A-11 ja sen jatkokehitelmä A-12.

Koneen lentonopeudeksi vaadittiin 2000 mph, eli rapiat 3200 km/h. Tässä nopeudessa ilmakehän kitka kuumentaa koneen takaosankin 230 asteeseen; tuulilasia korventaa jo 340 astetta ja moottorikehtoja 510. Alumiiniseoksilla on tässä vaiheessa enää hyvin vähän ominaisuuksia jäljellä: sulamispisteeseenkin on enää satakunta astetta matkaa, ja korkean lämpötilan hypereutektiset silumiinitkin alkavat pehmetä yli 370 asteen lämpötiloissa. Raekoko alkaa kasvaa kiinteässä faasissa, mikä laskee myötörajaa ja väsymislujuutta. Kone oli pakko rakentaa lähes kokonaan titaanista, jonka työstäminen oli 60-luvun alussa täysi mysteeri. Lockheedilla otettiinkin vasara käteen, ja ryhdyttiin yrityksen ja erehdyksen taktiikkaan.

Tuloksia tulikin roppakaupalla. Havaittiin, ettei hitsattuja titaaniosia voitu pestä kuin tislatulla vedellä, sillä kloori tunkeutui hitsisaumaan ja aiheutti pistekorroosiota; 60-luvulla yleiset kadmiumpäällysteiset pikaterästerät tekivät samaa. Ratkaisu oli tehdä uudet terät – titaanista. Titaanin metallurgisesti heikko laatu tuotti jatkuvia murheita. Lockheed hylkäsi 80 % toimitetusta materiaalista kontaminaation takia. Jotta Skunk Worksin insinöörit eivät olisi päässeet liian helpolla, titaania on koneen massasta noin 85 %, lopun ollessa pääsiassa polymeerikomposiitteja. Pikanttina lisämausteena tutkaheijastetta tuli rajoittaa, mihin käytettiin asbestiin sidottua ferriittiraudan ja piin laminaattia. Tuulilasit ovat ultraäänihitsauksella runkopalkkeihin kiinnitettyä kvartsilasia.

Korkeat lämpötilat tuovat tunnetusti mukanaan lämpölaajenemista. Runkopaneeleissa on siksi välykset, ja kone falskaakin kentällä seisoessaan selvästi. Runko pitenee lennossa useita tuumia, mikä on pääsyitä erikoiseen polttoaineratkaisuun. Täysin tiivistä, rungon kanssa elävää polttoainejärjestelmää ei nimittäin kertakaikkiaan osattu tehdä. Suuret lohkot siipien pintakerrosta ovat aaltopeltiä – sikäli kun titaaniohutlevyä nyt pelliksi kehtaa sanoa. Jokatapauksessa aerodynaamikkojen suureksi kauhuksi rakenteessa on yhtäläisyyksiä 20- ja 30-luvun Junkerseihin. Kuumuudessa aaltorakenne kuitenkin painuu haitarimaisesti muotonsa säilyttäen kansaan, toisin kuin sileä ja jäykkä pinta, johon tulisi pakosta vetelyjä.

SR-71B. Jotta kuva on ylipäätään voitu ottaa, on lentonopeuden oltava alisooninen. Siksi siipien yläpinnalla näkyy rantuja: Tässä nopeudessa kitka ja ennenkaikkea kompressio eivät korvenna Blackbirdiä, joten lämpölaajeneminen ei tiivistä polttoainejärjestelmää. Siksi polttoainetta tihkuu pitkin koneen pintoja. Kuvassa näkyy myös titaaninen aaltopeltipanelointi siiven pinnoilla

Ohjaamo oli melkoinen pätsi. Laskeutumisen jälkeen luukusta mitattiin yli 300 asteen lämpötiloja. Ohjaamoa jäähdytettiinkin pumppaamlla polttoainetta ohjaamokehdon läpi. Runkopalkit olivat monissa paikoissa harvassa, joten ohuisiin ja väleiltään löysiin runkopaneeleihin maalattiin punaisia raitoja osoittamaan, mihin mekaanikot ylipäätään saivat koskea, etteivät olisi vahingossa vääntäneet niitä mutkalle. Koneet maalattiin mustaksi osin sen takia, että mustan kappaleen lämpösäteily on suurinta, eli ne jäähdyttävät näin säteilemällä itseään tehokkaimmin. Lisäksi musta väri toimii hyvänä naamiovärinä öisin. Täten ne saivat myös nimensä Blackbird – mustarastas.

Miten tämä keksintö sitten poljettiin matkaan? Blackbirdin sydämenä ovat sen kaksi moottoria, malliltaan Pratt & Whitney J58. Moottori kehitettiin alunperin laivaston lentoveneitä (!) varten, mutta näiden suunnitelmien kuivuttua kokoon se uudelleenkehitettiin yliäänimurhakulliksi.

Kyseessä on yksivaiheinen aksiaalinen suora suihkumoottori eli turbojet, jonka kompressori on 9-vaiheinen ja turbiini kaksivaiheinen. Rakenteessa on erikoisuus: vaikka moottorissa ei ole erillistä ohivirtausvaihetta turbofanin tapaan, kompressorista on 6 ohivirtauskanavaa jälkipolttimelle. Tässä mielessä se yhdistää suihkumoottorin ja patoputkimoottorin eli ramjetin ominaisuuksia. Viileämpi ohivirtausilma oli välttämätöntä suihkuputken ja suuttimen jäähdyttämiseksi . Näin myös jälkipoltin saa ilmaa turbiinin lisäksi ohivirtauskanavista. Työntövoimaa tulee kuivana 110 ja jälkipoltolla 150 kilonewtonia pannua kohti. Polttokammio on kahdeksan liekkikannua yhteisessä ilmakanavassa.  Liukuva nokkakartio hidastaa sisäänvirtaavan ilman noin 0,4 Machiin, mistä sitä on lämpövoimakoneen hyvä kiihdyttää: suuri massavirta ja suuri kiihtyvyys tuovat kaavalla F = ma lujasti voimaa.

Kompressori piti rakentaa materiaalista, jolla on suuri korkean lämpötilan lujuus ja virumiskestävyys.  Jos mielessänne on nikkeli, ette erehdy. Lejeerinki on Waspaloy, eli 58 % nikkeliä, 19 % kromia, 13 kobolttia, 4 molybdeenia ja loput kaikkea muuta. Liekkikannujen seinämät ja liekinpitimet vuorattiin keraamisellä palomuurilla. Moottorin jatkuva lämpötila jälkipolttokanavassa on 1760 astetta, ja testipenkissä suoraa huutoa rykivä helvetinkone hehkuu keltaisena.  Blackbirdin noustessa rakkautta hehkuva timanttilieska ei synny tyhjästä:  voimakkaasti ylisooniseen virtaukseen syntyy seisovia shokkiaaltoja, Machin timantteja.

Blackbird ja Machin timantit. Nokkakartoiden ja rungon kulma paljastaa Blackbirdin kohtauskulman vaakalennossa.

Suurissa nopeuksissa tapahtuu aina outoja. J58:n tapauksessa sen toimintaperiaate muuttuu, kun yhä nopeammin virtaava kaasu sen sisuksissa saa sen toimimaan patoputkimoottorin tavoin. Transitionopeus on noin kaksi Machia. Tällöin työntövoimaa tuottava virtaus alkaa siirtyä korkeapaineisesta moottorin ydinosasta sen matalapaineisempaan vaiheeseen. J58 ylläpitää tällöin kaasugeneraattorin eli turbiinin kierrokset tapissa ja pumppaa polttoainetta täyttä häkää, mutta työntövoimaa tämä suhteellisen hidas suihkuvirtaus ei enää juuri tuota. Nopeudessa 2,2 Mach se tuottaa noin 76 % työnnöstä, mutta yli 3 Machissa enää 17,6 %. Lopusta huolehtii patoputkimaisesti toimiva jälkipoltin, joka imee ilmansa turbiinin ohi.

Sitten se polttoaine. Suuri lämpötila ja matala ilmanpaine ovat jo itsessään polttoaineelle melkoinen päänsärky, sillä tällöin höyrynpaine kasvaa ja tankit alkavat täyttyä polttoainehöyrystä, joka taas on ilman kanssa syttymiskelpoinen seos. Blackbirdin lämpölaajenemisesta aiheutuvat tiiviysongelmat eivät auttaneet asiaa. Siksi Blackbirdille kehitettiin oma polttoaineensa, JP-7. Se on siitä erikoinen polttoaine, että se ei ole tislaustuote, vaan seos sellaisia hiilivetyseoksia, joissa on alhainen herkästi höyrystyvien jakeiden osuus. Kemiallisesti JP-7 on seos alkaaneja, sykloalkaaneja, tetraliineja, hiilifluorideja, naftaliineja ja alkyylibentseenejä. Sen höyrynpaine on niin matala, että moottorit täytyy startata erillisellä trietyyliboraaniruiskutuksella – palamisen alettua lämpöä ja painetta on riittävästi, jotta JP-7:kin palaa. Samaten jälkipoltin täytyy erikseen käynnistää sillä, joten pilotin oli oltava tarkkana, että starttipanokset riittivät. Lennolla nimittäin jouduttiin ilmatankkaamaan useita kertoja, jolloin Blackbirdin oli hidastettava ja sammutettava jälkipolttimensa, ja sitten käynnistettävä ne uudelleen jatkaessaan operaatiotaan. Blackbird hörppi polttoainetta noin 20 tonnia tunnissa.

A-12:n tuotanto alkoi Kalifornian Burbankissa 1960, mistä ensimmäinen yksilö vietiin neitsytlennolleen Groom Lakeen huhtikuussa 1962. Kyllä, se on Area 51. Huolimatta tiiviistä tuulitunnelitestauksesta koneen lento-ominaisuuksista ei oltu lainkaan varmoja. Siivilleen se kuitenkin nousi, ja yliääninopeuksiin jo seuraavalla viikolla. 1963 yksi 12:sta tilatusta koneesta syöksyi maahan Utahin Wendowerissa. Tässä vaiheessa projektin salaisuus alkoi astua mukaan kuvioon.

CIA ilmoitti maahansyöksyneen koneen olleen F-105 -hävittäjä, ja paikallista sheriffiä ja maahansyöksyä todistanutta perhettä uhattiin vakavilla seurauksilla, jos nämä eivät vaikenisi tapauksesta. Uhkauksia voideltiin 25 000 dollarin käteislahjuksilla lärviä kohti; summa vastasi 60-luvulla useamman vuoden palkkaa. Myös tukikohdan vartiomiehille maksettiin ruhtinaallinen tuhannen dollarin kuukausipalkka, majoitus oli ilmaista ja keittiötä pyörittivät Las Vegasista tuodut kokit mehevine kattauksineen.

Yhteensä A-12 –ohjelmassa rakennettiin 18 konetta: 13 Blackbirdiä, kolme F-12-hävittäjäprototyyppiä ja kaksi miehittämätöntä M-21 –lennokkia. Yhdestä A-12 –koneesta rakennettiin kaksipaikkainen koulutuskone, jossa oli tavanomaista lentokerosiinia käyttävät J75-moottorit.

A-12 -laivasto Groom Lakessa. Nämä koneet eivät ole vielä mustarastaita.

SR-71 on A-12:n isoveli, ilmavoimien versio samasta koneesta. Se on pidempi ja raskaampi. Polttoainekuorma ja täten toimintasäde on suurempi, ja se on aina kaksipaikkainen. Tämän tilantarpeen vuoksi tosin ilmavoimien versiossa on heikompi kamera, sillä A-12:n jöötille ei enää riittänyt tilaa. Myös lentokorkeus ja –nopeus laskivat hieman (noin 0,15 Mach ja 3000 metriä), mutta tilannetta paikattiin signaalitiedustelulaitteistolla ja tutkalla. Perusmalleja SR-71A rakennettiin 29, tyyppikoulutusversioita SR-71B kaksi, ja yksi A-12:n ja SR-71:n hybridi, SR-71C.  Palveluskäyttö alkoi 1967. Blackbirdit sijoitettiin Japaniin, Kadenan lentotukikohtaan. Sieltä käsin aloitettiin operaatiot Vietnamin ja Pohjois-Korean ilmatiloihin.

Blackbird otti 28. lokakuuta  1967 mielenkiintoisen valokuvan. Siinä näkyy ohjus, jonka vietnamilainen ilmatorjuntapatteri laukaisee sitä kohti. Kovaa ja korkealla hiihtävää mustarastasta vaan oli kovin vaikea ampua alas. Silloinkin kun tutka tavoitti sen, oli etäisyys ohjuksen äärikantamalla. Ohjuspatterilla oli hyvin vähän aikaa lukita ja laukaista ohjus. Useimmiten Blackbird ehti pois kantamalta jo maalinhakuvaiheen aikana. Jos ohjus saatiin lukittua ja laukaistua, se ehti käyttää kaiken polttoaineensa nopeuden ja korkeuden keräämiseen, ja jatkoi lakikorkeuteensa ballistisella lentoradalla vailla kykyä muuttaa suuntaansa. Blackbirdin laitteet havaitsivat tutkalukituksen, joten ohjuksen välttämiseen riitti yleensä painallus kaasuvipua ja pieni väistöliike. Hävittäjillä ei ollut toivoakaan tavoittaa sitä. Yhtään Blackbirdiä ei ammuttu alas sen 30-vuotisen uran aikana.

Blackbird on jylhä näky maassakin.

Ohjaamotyöskentely Blackbirdissä oli varmasti kokemus. Ilmavoimien mallissa SR-71 konetta lensi lentäjä, mutta ohjasi ”takapiru” eli tiedustelu-upseeri. Hänen lentopaneelissaaan oli puoliautomaattinen tähtien asentoa ja lentokoneen inertiaa laskeva ohjausjärjestelmä, muttei ohjaimia. Mikäli lentäjä olisi menettänyt tajuntansa, olisi takapiru voinut ohjelmoida koneen lentämään haluamaansa paikkaan autopilotilla, muttei ohjaamaan sitä laskuun. Libyaa kuvannut Blackbird-lentäjä väisti ilmatorjuntaohjuksia lisäämällä nopeutta ja korkeutta. Seurauksena kone päätyi melkein Sisiliaan saakka, missä se alkoi kääntyä ja jätti moottorit tyhjäkäynnille. Tästä huolimatta se ohitti Gibraltarilla odottaneen tankkerinsa. Blackbirdit lensivät avaruuden reunalla 29 kilometrissä kiväärinluotia nopeammin, mistä johtuen miehistöt käyttivät avaruuspukua.

Blackbirdin ampui lopulta alas Yhdysvaltain kongressi. Blackbirdin lentotunti maksoi 1990 noin 200 000 dollaria. Tämän lisäksi sen erillinen polttoainejakelu vaati tarkoitusta varten varatun junan, ja tankkerilaivasto käsitti 56 kappaletta KC-135Q-tankkerikoneita, jotka oli erikseen varattu tähän käyttöön. Blackbird on mykistävän kaunis ja kunnioitusta herättävä lady, mutta tunnetusti kaikista kauneimpaan meistä kellään ei ole varaa. Satelliitit täyttävät Blackbirdin sotilaallisen lokeron. Ilmavoimat siirsi koneet varastoon 1990.

Blackbird vaan ei suostunut kuolemaan kerralla. Bosnian paheneva tilanne vaati vielä taktista ilmatiedustelua, ja kongressi suostui sijoittamaan 100 miljoonaa dollaria laivaston reaktivointiin 1993. Ilmavoimat poisti ne lopullisesti käytöstään 1998 ja NASA 1999. Onnettomuuksissa tuhoutui 12 SR-71:tä ja yhdeksän A-12:ta. Loput 20 + 9 on museoitu, ja hyvä niin, siillä puolustusministeri ja tunnettu vaikea-asteinen riemuidiootti Robert McNamara määräsi koneiden valmistuksessa käytettävät työkalut ja jigit tuhottaviksi 1968.

Serkkunsa Concorden tavoin Blackbird lensi suoraan insinöörien sydämiin. Kumpikin on kerrassan mykistävä näky. Blackbird on edelleen nopein miehitetty ilmaa hengittävä lentokone. Tätä ennätystä tuskin rikotaan. Yliääniaika on suljettu museohangaarien kevytmetallisarkofageihin, eikä se enää koskaan palaa.

Blackbird, auringonlasku ja viimeiset jäähyväiset.