D21高速侦察机残骸

中国首次公开失踪39年的绝密(2)

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D-21采用了大量A-12/SR-71“黑鸟”的技术,能够克服三倍音速飞行中的“热障”,并且拥有最早开发的隐身技术。据悉,被缴获的D-21残骸为中国航空技术提供了很高的参考价值。

  D-21B的第四次也是最后一次发射是在1971年3月20日中午。在北部湾上空投放后,于雷州半岛进入我国大陆,12时40分到达逐溪。结果与第一次相似,最终没有飞回预定回收地区而是落在我国境内。

  这次任务失败使得D-21项目宣告终止。这种无人机一共生产38架,投放用掉21架,余下的保存在美国亚利桑那州的戴维斯-蒙散(Davis-Monthan)空军基地和美国各地的博物馆。

D21高速侦察机残骸中国首次公开失踪39年的绝密

1960年代末期服役的D-21无人机,采用了当时价格极为昂贵的钛合金,全部制造和使用成本每架高达550万美金(1970年价格),相当于当时一架A-7舰载机。

  D-21B全长13.15米,身长11.65米,机高2.2米,翼展5.88米,翼面积36.8平方米。该机空重2410千克,初始飞行重量约5200 千克,燃油最大重量2700千克,辅助燃油(镁粉及煤油混合)108千克。D-21B飞行高度24000~27000米。转弯时坡度不大于60°,因此转弯半径很大,约65千米以上。最大飞行M数3.7,巡航M数3.2~3.3;航程7000千米(高度24000米),续航时间约2小时。

  动力装置在机身后部,采用了美国一种防空导弹用的RJ43-MA-11冲压发动机的修改型,并备有点火用特种燃料,熄火后能重新点火。有一个喷射系统用来冷却发动机,因此可以连续工作1.5小时以上。在高空巡航时发动机最大推力约为9千牛。

  助推火箭长13.5米,重约5000~6000千克,外挂在无人机腹部。从已发表的照片看,火箭头部伸出到无人机机头前。可能为了使飞机亚音速时安定飞行,火箭尾部下有腹鳍,在地面可折起。火箭工作时间87-90秒,但每次发射并不一定要把火箭用完。

 

D21高速侦察机残骸中国首次公开失踪39年的绝密

据了解,中国航空博物馆这次展出的D-21无人机残骸已搁置多年,经过整理后在近日首次正式展出,从而令一段中美空军历史上最大的谜案展现在世人面前。

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D-21无人机全长约12.8米,翼展5.79米,高2.14米,起飞重量5吨,装备一台RJ43-MA-20S4冲压发动机,最大速度3.35马赫。

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D-21最初以A-12高速侦察机为搭载母机,后者经过改装命名为M-21。但由于M-21出击成本过高,D-21后来改以B-52为母机。图为搭载D-21的B-52轰炸机。

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四次实战出击的D-21,均以B-52轰炸机为搭载母机,但四次侦察均以失败告终,第四次更是彻底失踪。美军方一直以为第四架D-21无人机被击落,但近年来中国方面才公开历史真相。

  投放、导航及回收问题

  无人机约在高度8000米从B-52投下,同时D-21B的自动程序启动。投下后约1-3秒,助推火箭点火,使无人机速度能在约10秒后达到M3.2左右,随即冲压发动机点火。D-21中的飞行自动控制系统(AFCS)、惯性导航系统(INS)、航行程序系统(ADC)及其它系统将按顺序起动。无人机迅速上升到24000米或更高一些,速度保持在预定M数,例如M3.4。

  到达巡航高度后,助推火箭被抛弃,飞行所需推力由冲压发动机提供,保持平飞。无人机速度可用发动机喷油量调节推力来控制。ADC系统可预先设定航迹并以预定M数飞行。一旦到达目标区上空,照相机开始工作,到预定时间关掉,然后返航。

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据近年来出版的马杰三将军回忆录记载,1971年美军“高度3万3,速度3千3”的最新型无人驾驶高空侦察机,失控坠落在云南西双版纳森林里。由于热带雨林的缓冲作用,飞机残骸保存相对完好,成为中国方面价值极高的战利品。

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中国方面缴获D-21残骸后,多年对其进行保密,美国方面也未公开相关历史,因此这段历史近年来才真相大白。

 在抵达INS确定的预计回收地点后,无人机减速下滑。在约18000米高度,爆炸螺栓点火,设备舱被弹出。冲压发动机将停车,无人机继续滑行直到坠海或自行炸毁。

  设备舱弹出后,先自由坠落到约4572米的高度,然后逐一打开减速稳定伞和主伞,缓慢下降。这时应该有1架执行特种任务的JC-130B飞机在附近飞过来用尾钩将伞绳钩住,把它拉放到飞机货舱里,运往指定地点。当年我国捡到的所谓飞行员"帽子"其实是减速稳定伞的包装伞衣。

  该方法在美国回收地面的特务人员或147型无人机使用过,是经过考验的技术,但用于D-21时多次都不成功。当JC-130B错过了目标,还可用海军舰船来进行回收。只是有时船赶到设备舱落海地点时,它已沉入海底。

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对中国进行战略侦察的D-21无人机,比U-2有人侦察机、“火蜂”无人侦察机更加先进,但世人熟知中国防空部队击落U-2、火蜂的战例,却鲜有人知道D-21进入中国领空窥探并被缴获的故事。

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D-21装备了当时世界领先的冲压发动机,因此能够达到3.35倍音速的水平,而A-12/SR-71高速侦察机虽然也达到三倍音速,但仅采用了涡喷发动机。图为D-21安装冲压发动机的舱室。

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  该型无人机最大研制技术难点是克服热障

  在高空以大M数飞行的主要热源有三,即空气动力加热、太阳光直接加热和发动机工作产生的热量。如不冷却,机翼前缘和进气道内温度可能达到250℃-300℃。机身中后段因有发动机,温度可能高达400℃-500℃,尾喷管将是白热状态。

  我国专家分析残骸后发现,D-21解决高温问题采用的办法是:机体大部分用钛合金制造,按重量算可能高达90%;采用隔热层保护翼面前缘、机身、燃油箱和进气管道;降温材料用石棉类耐高温材料。此外,机内燃料、氮气和降温后的冲压进气等也都用作降温材料。机内有圆球形液体氮气瓶,容积14升,可保持 33.5大气压,理论气化温度可达-190℃。

  燃油在投放前温度不高,油箱外有隔热层,到高速后温度仍然不高,因此可用作降温材料。有些特殊部位用局部喷氮气冷却的方法降温。同时飞机外表的黑漆具有高热辐射率,辐射系数超过0.93,使得机体热量能辐射出去(无漆钛合金的表面辐射系数只有0.38)。

  穿过机身的进气道外壳是双层的,两层之间有石棉填充层和可通燃油的降温管道及氮气冷却管道。设备舱位置以后的机身外表隔热层是变厚度的,最厚约20毫米,向后变薄,平均12~15毫米,最后在尾喷口前减为0。

  为了隔热,已泡在燃料中的操纵机构、液压系统等管道及零件,有的外面包有隔热袋,有的用陶瓷橡胶,厚度从3-50毫米不等。对外面的机构如操纵舵机则喷液氮冷却。

  为了各种散热需要,机内有很多个热交换器,例如冲压空气/燃料散热器、液压油,燃料散热器、燃料/氮气散热器等。燃料先经过多个散热器,充分发挥其冷却剂功能,才到达高压涡轮泵向发动机喷油。

  在B-52带飞状态,无人机各冷却系统不工作,估计要由母机提供设备舱空调空气和电源。无人机身上有相应管道接口和很大的电源插头。

  失败原因:可靠性太差

  D-21B上的电气和电子设备常常出现故障,其所用的计算机和电路连接器如多针插头和电线等,造成了很多难以预料的故障。D-21虽然机体和推进系统先进,但当年其电气和电子设备所用的硬件水平与任务要求明显不相适应。据报道,D-21B在臭鼬工厂调试好,刚运到比尔空军基地就会出问题,有的问题在基地只需作很小的调整就能解决,但有时问题很大,总之没有一次不发生问题的。所以,D-21B四次执行任务全都失败,原因可能是其可靠性太差。

 

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