Le SR-71 Blackbird de la NASA pourrait-il être modifié pour atteindre Mach 4 ?

Conners nous a parlé de sa connaissance des projets de restauration du SR-71 #844, qui avait mystérieusement disparu du Armstrong Flight Research Center de la NASA, ainsi que de ses utilisations potentielles, dans une interview approfondie ici. Avant les révélations sur la disparition du Blackbird, des spéculations sur le regain d’intérêt de la NASA pour ce type ont été déclenchées le mois dernier, lorsque l’administrateur de la NASA, Jared Isaacman, a montré la silhouette d’un avion qui a immédiatement établi des comparaisons avec le SR-71 lors d’un discours prononcé lors du sommet annuel All-In à Los Angeles, en Californie. Isaacman a repoussé l’idée d’une liaison directe avec le SR-71, mais a déclaré que son agence travaillait dur pour « revenir dans le domaine du vol haut et rapide ».

Compte tenu de cela, nous voulions savoir ce qui limitait la vitesse du SR-71 dans sa configuration d’origine et à quelle vitesse Conners pensait qu’il pourrait être modifié.

« L’étude que j’ai réalisée à Dryden était purement conceptuelle », a expliqué Conners à propos de son travail sur le sujet au début des années 1990. « J’ai posé des questions aux gens de Lockheed et de Pratt concernant les limitations de vitesse. Donc la température stagnante. Que pouvons-nous atteindre en altitude? »

Le Blackbird, a-t-il déclaré, « a suivi une trajectoire qui était généralement limitée sur le plan opérationnel à une vitesse équivalente à 450 nœuds. Si vous regardez l’enveloppe de vol, cela définit le bord droit de l’enveloppe ».

« Les moteurs, cependant, ont été optimisés pour voler à une vitesse équivalente à environ 500 nœuds, soit 475 à 500, et pour une raison quelconque, il y avait un décalage entre ce pour quoi les moteurs étaient conçus et ce pour quoi la cellule a finalement été optimisée, c’est-à-dire un vol à environ 450 nœuds », a ajouté l’ingénieur. « Et vous vous retrouvez avec cette limitation maintenant, la courbe de vitesse équivalente s’accroche vers la droite à mesure que vous montez en altitude, donc elle balaie le nombre de Mach, et à mesure que vous balayez le nombre de Mach, la température de stagnation augmente sur vous. »

« Vous atteignez donc un point, même à 500 KEAS (vitesse équivalente en nœuds), où vous vous retrouvez avec une valeur constante en altitude une fois que vous êtes dans la stratosphère », a déclaré Conners. « Le Blackbird était réglé ou limité à cette vitesse sur le côté droit de l’enveloppe, ce qui équivalait à une certaine température de stagnation. Cette limitation était principalement due à la résistance du matériau du cadre avant du moteur, d’après ce qui m’a été décrit, et c’est ce qui a motivé l’analyse que nous avons effectuée à la NASA. « 

Avant même d’envisager de pousser l’avion au-delà du record de vitesse du monde, Conners a déclaré que quelque chose devait être fait pour atténuer les énormes effets de la chaleur extrême sur l’air entrant dans les moteurs.

« Nous n’envisageions pas un refroidissement actif du cadre en pompant du liquide de refroidissement à travers celui-ci », se souvient Conners. « Ce que nous avons étudié, c’était un refroidissement par pulvérisation du flux d’air entrant pour abaisser la température globale, de sorte qu’il ne serait utilisé que lorsque vous accélériez au-delà de Mach 3,4 environ. Vous ne feriez que très brièvement des excursions de Mach vers un nombre de Mach plus élevé, puis reviendrez. C’était le principe de ce système. »

« C’est un moyen (d’atteindre une plage de Mach plus élevée) brièvement », a postulé l’ingénieur. « Vous pourriez probablement atteindre un nombre de Mach plus élevé. Le problème est que si vous obstruez ou gèlez le système, s’il tombe en panne alors que vous êtes à une vitesse plus élevée, vous devez décélérer rapidement pour protéger les actifs. »

Entre autres obstacles au record de vitesse, la centrale électrique existante du Blackbird n’était pas à la hauteur, selon Conners.

« Ce maillon faible était donc le J58 », a-t-il expliqué. « Il avait les performances, mais pas la résistance des matériaux. Si nous envisageons des moteurs alternatifs conçus pour gérer une capacité de Mach plus élevée, cela pourrait alors placer le limiteur sur la cellule à ce stade, dont on nous a dit à la NASA qu’il se situait quelque part près de Mach 4 pour de brèves excursions. »

L’expert en aviation Paul F. Crickmore, qui a écrit plusieurs livres sur le Blackbird, nous a dit que l’avion avait été conçu autour d’une vitesse de croisière soutenue de Mach 3,2, la principale limitation critique étant la température d’entrée du compresseur (CIT) susmentionnée.

Au-dessus de 427 degrés Celsius (environ 800 degrés Fahrenheit), les moteurs seraient endommagés, a noté Crickmore. Mais si la température de l’air extérieur était plus froide, l’avion pourrait aller plus vite avant d’atteindre cette limite (en pratique, Mach 3,3).

La température n’était qu’un facteur limitant la vitesse de déplacement du SR-71, a expliqué Crickmore. Les ondes de choc provoquées par un voyage si rapide réduiraient également le potentiel de vitesse ultime du Blackbird.

« Sur le SR, vous devez penser en trois dimensions », a expliqué Crickmore. « Mais en regardant en seulement deux dimensions, vous auriez une onde de choc oblique sur le nez, la première onde de choc, et elle serait à 90 degrés de chaque côté. À mesure que l’avion accélérait, ce cône devenait plus pointu jusqu’à ce que vous descendiez à environ 32 degrés. Maintenant, à cette vitesse, vous êtes à (Mach) 3,2. Cette onde de choc oblique était toujours en dehors de l’enveloppe de l’avion – vous ne voulez pas que cette onde de choc s’approche des commandes de vol. Plus vous allez vite, plus il est étroit. ce cône, et plus il se rapproche du bout des ailes, ce qui n’est pas bon. C’est le problème : les gens disent : « Oh ouais, nous pouvons peut-être atteindre Mach 6 ». Eh bien, c’est vrai. Mais il ne s’agit pas seulement de cela. Il s’agit de beaucoup d’autres choses.

Les facteurs limitants imposés par la valeur du CIT et l’effet d’onde de choc sont également rappelés par le regretté pilote du SR-71 David Peters, relaté sur le compte Habubrats SR-71 sur X.

« Une petite précision sur la vitesse. Le problème est que j’ai été limité à moins de Mach 3 à quelques reprises parce que la température de l’air extérieur était entièrement au-dessus de la norme, et la température de 427°C s’est élevée à environ (Mach) 2,95. À d’autres occasions, comme lors de l’accord de Mourmansk, j’ai dépassé 3,4 (3,49 à une occasion) et n’étais pas proche de 427°C. La vitesse limite réelle est d’environ 3,55 ; c’est là que le pic, étant à la rétraction complète perd l’interception de l’onde de choc et ne peut plus la positionner correctement dans l’entrée. De plus, le débordement de l’amortisseur commence à dépasser l’aile et interfère avec les commandes de vol. Ainsi, la vitesse limite telle que configurée serait d’environ 3,55 tant que vous ne dépassez pas 427C.

Pour sa part, Conners a déclaré que « les effets de choc à l’entrée peuvent être atténués en reprogrammant le mouvement de la pointe d’entrée et peut-être en apportant des modifications aux horaires de contournement. Rien de tout cela ne serait nécessairement simple, et tout changement nécessiterait une expansion prudente de l’enveloppe. Mais ce ne serait pas impossible. « 

Indépendamment de tout autre facteur, Conners, l’ingénieur de Blackbird, se souvient que ses efforts pour augmenter la vitesse de l’avion n’ont jamais décollé.

« Il ne m’a jamais fallu simplement dimensionner le volume du réservoir, prendre en compte différents fluides susceptibles de fonctionner comme liquide de refroidissement, puis simplement évaluer l’appétit relatif de la hiérarchie de la NASA pour quelque chose comme ça », a déclaré Conners. « Le risque ne les intéressait pas. Personne ne demandait cette plage de Mach. »

Mais cela est peut-être en train de changer. Il semble clair que l’un des plus grands défis pour remettre le Blackbird dans les airs sera ses moteurs. Ils sont restés assis pendant longtemps et les rendre capables de voler pourrait être le problème limitant. Au-delà de cela, équiper le SR-71 de nouveaux moteurs pourrait également représenter la plus grande opportunité pour la NASA d’obtenir un retour sur investissement de son Blackbird relancé.

Dans notre interview, Conners nous a dit que les commentaires qu’il avait entendus sur les moteurs Blackbird J58 restants étaient « décourageants » car « les moteurs sont effectivement inutilisables ».

« Je ne crois pas que cela soit basé sur une véritable tentative de les gérer », a-t-il expliqué. « Cela est basé sur l’inspection. Ce n’est probablement pas une surprise. Ils sont restés inactifs, vous savez, pendant 27 ans. C’est ce qui a conduit à des échanges de questions sur la façon dont la cellule serait propulsée. Et c’est ce qui a conduit à, si vous reliez les points, c’est là que la cellule serait utilisée comme banc d’essai moteur. »

Différents moteurs « devraient être équipés de systèmes de dérivation à Mach élevé », a-t-il noté. « Nous pouvons spéculer sur le constructeur de moteurs qui pourrait développer ces systèmes, mais oui, je ne veux pas trop en dire parce que je ne veux pas que nous perdions les informations privilégiées que nous avons obtenues. »

En outre, le régime de vol approchant Mach 4 serait probablement l’un des domaines qui intéresse le plus la NASA. C’est ici qu’un moteur à cycle combiné capable de vol hypersonique, contenant à la fois des fonctions de turboréacteur et de statoréacteur ou scramjet, « transférerait » la propulsion du turboréacteur à l’autre optimisé pour une vitesse extrême. C’est le même concept qui se cache derrière le concept SR-72 de Lockheed. Disposer d’un avion, et en particulier d’un avion qui ne soit pas embourbé dans une classification profonde et caché de la vue, qui puisse réellement tester ce régime de vol de transition, pourrait s’avérer extrêmement utile pour ouvrir la voie à un avenir où le vol hypersonique serait plus accessible.

« Oui, cela pourrait très bien être ce que nous examinons ici », nous a répondu Conners lorsque nous avons demandé si le niveau de classification ouvert de Blackbird était un facteur déterminant dans son utilisation comme banc d’essai pour cette recherche. « Des amis m’ont posé cette question cette semaine. Nous parlions du SR-72. Où se trouve-t-il ? Je ne sais pas. Je connais des gens qui ont travaillé dessus il y a des années. Je n’ai jamais rien entendu depuis. Il se pourrait donc que le noir soit si profond qu’il n’est pas possible d’utiliser cette plate-forme comme outil de test. Je pense donc que c’est précisément ce que vous avez dit. Le Blackbird n’est plus classé et il est possible que les moteurs qui pourraient être utilisés dans le Blackbird ne serait pas non plus classé.

Ainsi, la remotorisation du SR-71 pourrait résoudre d’une pierre deux coups : en fournissant un groupe motopropulseur moderne qui ne nécessitera pas la réactivation des J58 et en prenant en charge les problèmes de température d’entrée évoqués ci-dessus, ce qui permettrait d’exploiter tout le potentiel de la cellule SR-71 lors des tests. Le fait que l’avion à réaction puisse transporter une charge utile massive sur son dos pourrait lui permettre de réaliser des tests critiques de transfert pour les concepts de moteurs à double cycle.

Bien entendu, ce n’est qu’une utilisation. Avec l’explosion des vols à grande vitesse à des fins de défense au cours de la dernière décennie, il existe de nombreuses autres raisons de pousser un Blackbird à des nombres de Mach plus élevés.

Donc, avec tout cela à l’esprit, si nous récupérons le Blackbird, peut-être qu’il sera déployé avec des modifications majeures qui pourraient effectivement le pousser à de nouvelles vitesses.