Технические особенности беспилотного летательного аппарата Lockheed D-21

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.

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.

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.

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.

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.

 

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.

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.

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.