无限视野 ： U - 2 的设计与开发

彼得 · 梅林 彼得 · 梅林 国会图书馆在出版物中编目数据彼得 · W · 梅林 ， 1964 年 -无限视野 ： U - 2 / Peter W. Merlin 的设计和开发。页厘米 - （ NASA 航空学丛书 ）包括书目参考和索引。 ISBN 978 - 1 - 62683 - 025 - 71. U - 2 （ 侦察机 ） - 历史。 2. U - 2 （ 侦察机 ） - 设计和建造。 I. 标题。UG1242. R4M4675 2015 623.74 '67 - dc232014045191美国国家航空航天局版权所有 © 2015 。本卷中表达的观点是作者的观点 ， 不一定反映美国政府或美国国家航空航天局的官方立场。本出版物可在以下网站免费下载美国国家航空航天局华盛顿特区 3简介 ： 冷战必要性v第一章 ： 为高空飞行设计 1第 2 章 ： Aquatone 和 Oilstone 27第 3 章 ： 设计进化 53第 4 章梦的东西是 101第五章 50, 000 英尺以上的生活 129第 6 章 ： 飞行操作和性能.....................................................................................................153第 7 章 NACA 和 U - 2 167第 8 章 NASA 与 U - 2 179第 9 章 ER - 2 扩大了 NASA 的视野 197结论 209附录 1 ： 飞机规格 212附录 2 ： 生产汇总 216附录 3 ： U - 2 时间线 238附录 4 ： U - 2 航天飞机摄影 240附录 5 ： 臭鼬工程方法 242参考书目 254致谢 263关于作者 264目录 4一名 U - 2 飞行员从高空凝视着地平线。 （ 美国空军 ） 5INTRODUCTION“当你在空中领域工作时 ， 有一种勇气和希望的感觉。你本能地向上看 ， 而不是向下看。你向前看 ， 而不是向后看。你在视野绝对无限的地方向前看。 ”- 罗伯特 · 格罗斯 ， 洛克希德公司董事长 / 首席执行官 1932 - 1961在 1955 年的一个夏天，不祥的云层使美国西部一个偏远的沙漠山谷的天空变暗，反映出美国之间的国际紧张局势。S.苏维埃社会主义共和国联盟。在所谓的冷战中，这两个超级大国在第二次世界大战后争夺霸权，进行了一场高风险的边缘政策游戏，因为每个人都努力通过公开和秘密手段来发现对方的优势和劣势。美国下一个大胆的步骤S.涉及一架细长的银色飞机，无害地指定为 U - 2，正在为其在内华达州中部上空的首次飞行做准备。尽管这次活动没有大张旗鼓，完全默默无闻，但它预示着跨越六十多年的航空技术计划的开始，并展示了创新的飞机设计和制造技术。当时没有人意识到，最初作为冷战必要性工具的东西将演变成一种多功能的侦察和研究飞机。U - 2 计划起源于国家要求，未经请求的提议，并由负责为总统德怀特 · D 提供建议的著名科学家小组倡导的研究。艾森豪威尔关于国家如何保护自己免受苏联核袭击的威胁。要做到这一点，需要尽可能多地了解苏联的能力，但俄罗斯主导的苏联是一个封闭的社会，几乎是外界无法进入的。1英国首相温斯顿 · 丘吉尔 （ Winston Churchill ） 曾将俄罗斯描述为 “一个谜 ， 包裹在一个谜中 ， 在一个谜中 ” 。21.克里斯 · 波考克 ， “U - 2 龙夫人的早期历史 ” ， 代码一在线 ， 2002 年 2 月 ， http: / / www. codeonemagazine. com / article. html? item _ id = 103 ， 2013 年 1 月 15 日访问。2.温斯顿 · 丘吉尔 ， 《格言与反思》 (波士顿 ： 霍顿 · 米夫林公司 ， 1949 年) ， 第 55 页。冷战的必要性 6无限视野解决这个谜语的最有希望的途径是从高处观察。在 1954 年 11 月给 Alle W. 的备忘录中杜勒斯，中央情报局 （ CIA ） 局长，博士宝丽来公司的创始人埃德温 · 兰德主张开发由中央情报局在空军支持下运营的侦察机。该车辆已由洛克希德飞机公司开发，本质上被描述为动力滑翔机。它将容纳一名飞行员，需要 3, 000 海里的航程。它将携带能够解析与个人一样小的物体的相机。为了确保对苏联地对空导弹的生存能力，飞机需要达到 70, 000 英尺以上的高度。他建议，这样的平台可以提供军事和工业设施的位置，可以更准确地评估苏联的战斗秩序，并可以估计苏联生产和交付核武器的能力。Lad 认识到飞机的明显抗毁性有限。“安全飞越的机会可能只会持续几年，” 他写道 ，“ 因为俄罗斯人将为 70, 000 英尺的地区开发雷达和拦截器或导弹防御系统。. "3作为一种权宜之计，在冷战初期提供高架侦察能力，多功能 U - 2 已经发展到 21 世纪，以满足不断变化的需求。尽管许多作者已经记录了飞机的运行历史，但很少有人对其技术方面或作为 NASA 研究平台的作用进行了粗略的检查。本卷包括洛克希德公司 U - 2 系列飞机的起源和发展概述，早期的国家航空咨询委员会 （ NACA ） 和美国国家航空航天局 （ NASA ） 参与其中 ，设计人员和建造者面临的结构和材料挑战，可释放的性能特征和能力，使用 U - 2 和 ER - 2 飞机作为研究平台，以及技术和方案经验教训。3.Edwin H. Land, Memorial to Allen W, Dulles, November 5, 1954, http: / / www. gwu. edu / ~ nsarchiv / NSAEBB / NSAEBB74 / U2 - 03. pdf, accessed January 23, 2013. 8马丁 RB - 57D 基于 B - 57 轻型双引擎轰炸机 ， 但具有改进的发动机和更长的翼展。 （ 美国空军 ） 1CHAPTER 1自 1953 年 1 月比尔 · 拉马尔和发动机专家少校以来，空军官员一直在追求高空侦察的想法。俄亥俄州莱特航空发展中心 （ WADC ） 的 Joh Seaberg 起草了一项设计研究的请求，以开发一种将少量生产的高度专业化的飞机。令人惊讶的是，他们建议绕过洛克希德，波音和康维尔等著名的飞机制造商，而将重点放在贝尔飞机公司和仙童发动机和飞机公司。他们在航空研究与发展司令部 （ ARDC ） 总部的上级同意，由于设想的生产运行相对较小，因此这些较小的公司可能会给予该项目更高的优先级。为了提供临时的短期选择，他们还要求马丁公司的官员研究用更长的翼展和改进的发动机来修改制造商的 B - 57 轻型喷气式轰炸机的可能性。这三个公司被要求在年底前提交结果。这项名为 “秃鹰 ” 的研究项目要求使用亚音速飞机，其作战半径为 1, 500 海里，能够达到 70, 000 英尺的高度，并携带一名机组人员和 100 至 700 磅的有效载荷。它将配备可用的生产发动机 （ 必要时进行了修改 ），并具有尽可能低的毛重。1到 1954 年 1 月，这三家公司都提交了各自的研究报告。马丁的改进型 B - 57 （ 指定为 294 型 ） 具有加长的机翼，可容纳摄像机和传感器以及升级的双引擎。Fairchild 的 M - 195 设计由单发动机提供动力，并具有机身上方的进气口和用于垂直和水平尾翼表面的短臂安装。贝尔提供了一种外观精致，轻便的双引擎飞机，称为 67 型。21.Chris Pocock, 50 Years of the U - 2 (Atglen, PA: Schiffer Military History, 2005), pp. 10 - 11.2.Jay Miller, The X - Planes: X - 1 to X - 45 (Hinckley, U. K.: Midland Publishing, 2001), pp. 207 - 208.为高飞行而设计 无限视野4. 同上 ， 第 16 - 17 页。2马丁模型 294为了加快临时侦察平台的建造和测试，294 型是使用标准的 Marti B - 57 轻型双引擎轰炸机作为起点建造的。在 “黑骑士 ” 项目下，马丁的设计师用两架 10, 000 磅推力的普惠 J57 - P - 9 涡轮喷气发动机取代了库存的 J65 - W - 5 发动机。飞机的翼展从 64 英尺延长到 106 英尺，机翼总面积扩大到 1, 500 平方英尺。到 1955 年 4 月，294 型已被正式指定为 RB - 57D，六架机身的初始订单已增加到 20 架。建造了三个版本，包括前 13 个机身作为单座模型，配备了多个摄像头和位于飞行员站后面的海湾中的附加传感器装置。马丁还制造了一个 RB - 57D - 1，能够携带 AN / APQ - 56 高分辨率侧视雷达，用于白天和夜间雷达测绘侦察。最后的六个机身被命名为 RB - 57D - 2，搭载了第二个机组人员来操作传感器，以收集电子情报 （ ELINT ） 和信号情报 （ SIGINT ） 数据。3马丁工程师设计了一种创新的铝蜂窝机翼结构，既坚固又轻便。不幸的是，它被证明容易受到渗水和机翼应力的影响。1955 年和 1956 年的加速飞行测试程序显示，机翼翼梁和一些蒙皮面板容易开裂，需要加强。翼梁不是为高动态载荷的长使用寿命而设计的，工程师最初估计 RB - 57D 的疲劳寿命不到 1000 个飞行小时。实际上，几架飞机在着陆后机翼分离后退役。幸运的是，飞行中没有发生此类事件。4Fairchild M - 195在一般配置研究期间，Fairchild 的设计师最初考虑了各种各样的可能配置，从具有高纵横比机翼的亚音速涡轮螺旋桨飞机到超音速火箭和冲压发动机动力车辆。由于设计和开发所需的预计时间长度，超音速配置很快被淘汰。在初步分析中，Fairchild 工程师将机翼载荷缩小到每平方英尺 10 到 30 磅之间，他们研究了由两个 J57 提供动力的配置。3.杰伊 · 米勒 ， 洛克希德 U - 2 （ 奥斯汀 ， TX ： Aerofax ， 1983 ） ， 第 16 页。 为高飞行而设计3J67 或 J73 发动机。这导致了具有直的高纵横比机翼和 65, 000 至 67, 200 英尺之间的操作天花板的设计。5考虑到整体结构重量与空气动力学增益的关系，设计团队最终选择了单引擎 J57 动力配置。它将使用常规方法和尽可能多的现成组件由铝制成，以与内部电气和环境控制系统一起使用。M - 195 具有一个装有弹射座椅的增压驾驶舱。传感器舱设计用于容纳两个 36 英寸等效焦距 （ EFL ） 倾斜摄像机和两个 6 英寸 EFL 倾斜摄像机。两个主起落架机轮以典型的方式缩回机翼根部，但飞机没有配备前轮，而是配备了可转向的尾轮。机翼在机身上设置得较低，配备了阵风释放系统，以在必要时提升襟翼和副翼。当时的动力装置安装非常非常规，在驾驶舱后面和上方都有一个背侧入口。这种布置使进气管和排气管的长度最小化, 以最大限度地利用可用的推力, 并且同时, 它允许短的加压管道到达驾驶舱和传感器舱, 从而减轻重量并提高效率。6Fairchild M - 195 。 （ Jay Miller 系列 ）5. 同上 ， 第 15 页。6. 同上。 无限视野4. 同上 ， 第 16 - 17 页。4体重仍然是一个关键因素。Fairchild 的工程师估计，包括有效载荷和动力装置在内的机身的空重为 10, 943 磅。包括机组人员，燃料和润滑油在内，起飞总重量约为 19, 000 磅。这将使 M - 195 能够遵循一个错误的轮廓，该轮廓要求在 139 英里的距离内以 150 节的指示空速初始上升到 61, 100 英尺。然后，飞行员将在 161 英里的距离上爬到 65, 000 英尺的操作巡航高度。在调平并将巡航速度设定