Локхид D-21: Сверхзвуковой разведывательный дрон 1960-х годов.

Введение

1962 Американский разведывательный дрон Mach 3+

Lockheed D-21 – американский сверхзвуковой разведывательный беспилотный летательный аппарат. Изначально D-21 был разработан для запуска с задней части самолёта-носителя M-21, варианта самолёта Lockheed A-12. Максимальная скорость дрона превышала Mach 3 на оперативной высоте 90 000 футов (27 432 м). Разработка началась в октябре 1962 года. Первоначально известный под обозначением Lockheed Q-12, дрон предназначался для ведения разведки в глубоком тылу врага. D-21 был спроектирован для несения одной фотокамеры высокого разрешения по заранее запрограммированному маршруту, после чего модуль с камерой сбрасывался в воздухе для последующего извлечения, а сам дрон самоликвидировался. После трагического инцидента при запуске с M-21, D-21 был модифицирован для запуска с бомбардировщика Boeing B-52 Stratofortress. Было выполнено несколько успешных испытательных полётов, за которыми последовало как минимум четыре неудачных оперативных полёта D-21 над Китайской Народной Республикой, после чего программа была закрыта в 1971 году.

Проектирование и разработка

В 1960-х годах секретное подразделение Lockheed Skunk Works разработало разведывательный самолет A-12, способный развивать скорость Mach 3, для Центрального разведывательного управления (ЦРУ). После сбития U-2, пилотируемого Гэри Пауэрсом в 1960 году, было предложено несколько альтернативных концепций. Келли Джонсон, руководитель Skunk Works, разработал концепцию беспилотного летательного аппарата большой дальности, использующего многие технологии A-12. В октябре 1962 года ЦРУ и Военно-воздушные силы США (ВВС США) поручили Lockheed изучить концепцию высокоскоростного, высотного беспилотника. Джонсон указал скорость 3,3–3,5 Маха, рабочую высоту и дальность. Предполагалось, что аппарат совершит односторонний полет, сбросит отсек с камерой в конце миссии для последующего извлечения, а затем самоликвидируется. Он имел двойное дельта-крыло, аналогичное конструкции крыла A-12. Q-12 должен был запускаться с задней части A-12, используя ключевые технологии проекта A-12, включая титановую конструкцию и элементы, снижающие радиолокационную заметность. Однако ЦРУ не проявило особого энтузиазма по поводу Q-12, главным образом потому, что агентство было перегружено миссиями U-2, доработкой A-12 и секретными операциями в Юго-Восточной Азии. ВВС США, напротив, проявляли интерес к Q-12 как к разведывательной платформе и крылатой ракете, и ЦРУ в конечном итоге решило сотрудничать с ВВС США в разработке нового беспилотника. В марте 1963 года Lockheed получил контракт на полномасштабную разработку Q-12. Камера и ее пленочные кассеты с инерциальной навигационной системой размещались в тесном "Q-отсеке" под воздухозаборником беспилотника. Эти компоненты были встроены в модуль, который помещался в отсек и был известен как "люк". Люк выбрасывался в конце миссии и затем захватывался в воздухе самолетом JC-130 Hercules, технику, разработанную ВВС США для извлечения пленочных контейнеров со спутников. Если C-130 промахивался, люк был оснащен плавучими устройствами, чтобы его можно было извлечь с помощью корабля в случае сброса над водой. Honeywell производила системы авионики; для обеспечения их работы в условиях высоких температур, экстремальных вибраций и ограниченного пространства в D-21 потребовались новые технологии строительства и материалы. В конце 1963 года проект получил название Tagboard; Q-12 был переобозначен как D-21, а версия A-12, предназначенная для запуска, стала M-21 (D – "дочерний", M – "материнский"). Два из первоначальных 18 самолетов A-12 были переобозначены как M-21 с серийными номерами 60-6940 и 60-6941. M-21 представлял собой двухместную версию A-12 с пилоном на центральной линии фюзеляжа между вертикальными стабилизаторами для переноски беспилотника в положении носом вверх.

In the 1960s, Lockheed's secret Skunk Works developed the Mach 3 A 12 reconnaissance aircraft for the Central Intelligence Agency (CIA). After the shooting down of the U 2 piloted by Gary Powers in 1960, a number of different concepts were proposed as alternatives. Kelly Johnson, the leader of Skunk Works, developed the concept of a long range drone that used much of the A 12's technology. In October 1962, the CIA and the United States Air Force (USAF) instructed Lockheed to study a high speed, high altitude drone concept. Johnson specified speeds of Mach 3.3–3.5, an operational altitude of , and a range of It was intended to make a one way trip, eject its camera payload at the end of the mission for recovery, then self destruct. It had a double delta wing similar to the A 12's wing design. The Q 12 was to be air launched from the back of an A 12, and used key technology from the A 12 project, including titanium construction and radar cross section reduction design features. However, the CIA was not enthusiastic about the Q 12, mostly because the agency was overextended at the time with U 2 missions, getting the A 12 up to speed and covert operations in Southeast Asia. The USAF, however, was interested in the Q 12 as both a reconnaissance platform and a cruise missile and the CIA finally decided to work with the USAF to develop the new drone. Lockheed was awarded a contract in March 1963 for full scale development of the Q 12. The camera and its film magazines with an inertial navigation system were carried in a cramped "Q bay" below the drone's air intake. These components were built into a module that fit into the bay and was known as a "hatch". The hatch would be ejected at the end of the mission and then snagged out of the air by a JC 130 Hercules, a technique that had been developed by the USAF to recover film canisters from satellites. If the C 130 missed, the hatch was equipped with flotation devices so it could be recovered by ship if released over water. Honeywell built the avionics systems; new construction techniques and materials had to be developed for the systems to withstand the high temperatures, extreme vibrations and lack of space in the D 21. In late 1963 the project was named Tagboard; the Q 12 was re designated D 21 while the A 12 version launcher became M 21 (D for "daughter" and M for "mother"). Two of the original 18 A 12 aircraft were designated as M 21s with serial numbers 60 6940 and 60 6941. The M 21 was a two seat version of the A 12, with a pylon on the fuselage centerline between the vertical stabilizers to carry the drone in a nose up attitude.

Испытание и смена носителя

D 21, установленный на M 21, начал лётные испытания 22 декабря 1964 года. Первоначально над воздухозаборником и соплом D 21 были установлены аэродинамические обтекатели для снижения сопротивления, но после первых нескольких испытаний их пришлось снять, поскольку не было возможности сбросить их на скорости 3 Маха без повреждения беспилотника или самолета-носителя. D 21 был впервые запущен с M 21 5 марта 1966 года. Беспилотник был выпущен, но оставался близко к задней части M 21 в течение нескольких секунд, что экипажу M 21 показалось «двумя часами». Второй запуск состоялся 27 апреля 1966 года. D 21 достиг оперативной высоты 90000 футов (27432 м) и скорости более чем в 100 км/ч, однако был потерян из-за отказа гидравлического насоса после полета протяженностью более 100 км. Интерес ВВС США к программе сохранился, и после второго запуска было заказано больше D 21. Четвертый и последний запуск с M 21 30 июля закончился катастрофой. В отличие от трех предыдущих запусков, этот был выполнен по прямой и горизонтально, а не в внешней петле для облегчения отделения беспилотника от самолета. D 21 испытал отказ двигателя и после отделения столкнулся с хвостовым оперением M 21, что привело к уничтожению обоих самолетов. Два члена экипажа катапультировались и приводнились в море. Пилот, Билл Парк, выжил, но офицер управления пуском, Рэй Торрик, утонул. После аварии Джонсон предложил запускать D 21 с бомбардировщика Boeing B 52 Stratofortress и добавить твердотопливный ускоритель для разгона. Беспилотник был модифицирован путем добавления точек крепления на фюзеляже для стыковки с пилоном на B 52, а точки крепления на нижней части были адаптированы для размещения ракетного ускорителя, необходимого для увеличения скорости и обеспечения работы прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Его вертикальный стабилизатор был увеличен примерно на 20%. Модифицированная версия беспилотника получила обозначение D 21B (D 21A не существовало). Два B 52H были модифицированы для переноски пары беспилотников каждый с помощью двух больших подкрыльевых пилонов, заменивших меньшие пилоны, использовавшиеся для крылатых ракет AGM 28 Hound Dog. Станции хвостового стрелка и оператора радиоэлектронной борьбы были заменены на две станции управления пуском. Были добавлены системы управления и телеметрии, а также установлены высокоскоростные камеры для отслеживания беспилотников при их отделении от пилонов. Офицер управления пуском на B 52H мог связываться с D 21B и приводить его к самоликвидации. Твердотопливный ракетный ускоритель был больше и тяжелее, чем беспилотник; его длина составляла 13 метров, а вес – 44 фута. Он имел складной хвостовой плавник в нижней части для стабилизации во время работы ракеты. Время работы ускорителя составляло 87 секунд, а тяга – . Во время наземного обслуживания всем, кто находился в пределах 8 метров (25 футов), требовалось носить антистатические браслеты для предотвращения разряда статического электричества, который мог воспламенить ускоритель. Первая попытка запуска D 21B была предпринята 28 сентября 1967 года, но беспилотник сорвался с пускового пилона B 52 из-за сорванной гайки на пилоне до того, как самолет достиг намеченной точки запуска. Джонсон признал, что инцидент был «очень неловким». Еще три запуска были выполнены с ноября 1967 года по январь 1968 года. Ни один из них не был полностью успешным, поэтому Джонсон приказал своей команде провести тщательный анализ перед возобновлением попыток запуска. Следующий запуск состоялся 10 апреля 1968 года. Он также провалился, так как двигатель не запустился. 16 июня D 21B наконец совершил полностью успешный полет; он пролетел на заданной высоте и по курсу на полную дальность, и отсек был найден. Следующие два запуска были неудачными, за ними последовал еще один успешный полет в декабре. Испытание в феврале 1969 года для проверки инерциальной навигационной системы с использованием реального профиля миссии было провальным. Следующие два полета в мае и июле были успешными.

A D 21 mounted on an M 21 began captive flight testing on 22 December 1964. Aerodynamic covers were initially placed over the D 21's intake and exhaust to reduce drag, but had to be removed after the first few tests, as no way of discarding them at Mach 3 without damaging the drone or carrier plane could be devised. The D 21 was first launched from an M 21 on 5 March 1966. The drone was released but stayed close to the M 21's back for a few seconds, which seemed like "two hours" to the M 21 crew. A second launch took place on 27 April 1966; the D 21 reached its operational altitude of 90000 feet (27432 m) and speed of over , though it was lost due to a hydraulic pump failure after a flight of over The USAF's interest in the program continued and more D 21s were ordered after the second launch. The fourth and final launch from an M 21 on 30 July ended in disaster. Unlike the three previous launches this one was performed straight and level, not in an outside loop to assist in the separation of the drone from the aircraft. The D 21 suffered an engine unstart and struck the M 21's tail after separation, leading to the destruction of both aircraft. The two crew ejected and landed at sea. The pilot, Bill Park, survived, but the Launch Control Officer, Ray Torrick, drowned. Following the accident, Johnson suggested launching the D 21 from the Boeing B 52 Stratofortress bomber and adding a solid rocket booster to get it up to speed. The drone was modified by adding attachment points on its spine to mate with the carrying pylon on the B 52 and its belly attachment points were adapted to accommodate the rocket booster necessary to increase its speed and allow its ramjet to operate. Its vertical stabilizer was increased in size by approximately 20%. The modified drone version was designated D 21B (there was no D 21A). Two B 52Hs were modified to carry a pair of drones each by means of two large underwing pylons that replaced the smaller pylons used for the AGM 28 Hound Dog cruise missiles. The tail gunner's and electronic warfare officer's stations were replaced with two launch control stations. Command and telemetry systems were added, and high speed cameras were installed to track the drones as they separated from the pylons. The launch control officer on the B 52H could communicate with the D 21B and could make it self destruct. The solid propellant rocket booster was both larger and heavier than the drone; it was 44 feet (13 m) long and weighed It had a folding tail fin on the bottom to stabilize it while the rocket was firing. The booster had a burn time of 87 seconds and a thrust of During ground handling everyone within 25 feet (8 m) was required to wear anti static straps to prevent any discharge of static electricity that might ignite the booster. The first attempted launch of a D 21B was on 28 September 1967, but the drone fell off the B 52's launch pylon due to a stripped nut on the pylon before the aircraft reached its intended launch point. Johnson admitted that the incident was "very embarrassing". Three more launches were performed from November 1967 through January 1968. None were completely successful, so Johnson ordered his team to conduct a thorough review before renewing launch attempts. The next launch was on 10 April 1968. It also failed as the engine did not ignite. On 16 June the D 21B finally made a completely successful flight; it flew at the specified altitude and course for its full range, and the hatch was recovered. The next two launches were failures, followed by another successful flight in December. A test in February 1969 to check the inertial navigation system using an actual mission profile was a failure. The next two flights in May and July succeeded.

Эксплуатационная история

Известно, что по крайней мере четыре оперативных миссии с D 21B проходили под кодовым названием Senior Bowl. Они были проведены над Китайской Народной Республикой с 9 ноября 1969 года по 20 марта 1971 года для ведения разведки ядерного полигона Лоп-Нор. 4200-я эскадрилья поддержки ВВС США, базирующаяся на авиабазе Бил, Калифорния, выполняла эти миссии, как правило, с авиабазы Андерсен на Гуаме. Китайское правительство никогда не сообщало об обнаружении D 21B в полете. Первый аппарат не смог выполнить поворот и продолжил полет по прямой, потерпев крушение в Советском Союзе. Еще один испытательный полет был проведен 20 февраля 1970 года с целью устранения выявленных проблем. Однако вторая оперативная миссия состоялась лишь 16 декабря 1970 года. D 21B достиг Лоп-Нора и вернулся к точке посадки, но люк сброса капсулы с пленкой имел частичный отказ парашютной системы и был потерян в море вместе с отснятыми материалами. Обломки были обнаружены местными властями. В 2010 году, после нескольких лет хранения на свалке Музея авиации Китая, обломки были перемещены в экспозиционный зал. По словам писателя Ллойда Спанбергера, возможно, было совершено как минимум два дополнительных оперативных полета D 21B. Спанбергер ссылается на интервью с подполковником Альфредом Крейном, который работал с секретными разведывательными спутниками и беспилотниками во время холодной войны, и который описал обработку двух капсул с пленкой D 21B, полученных с полетов над Китаем. В обоих случаях люк сброса был успешно возвращен (неизвестно, в воздухе с использованием JC 130 или с моря), но полезные фотографии были получены только с одного из них. Использование неподходящего оборудования для обработки пленки привело к разделению эмульсии на пленке первого дрона от его основы, что сделало фотографии непригодными для использования. В другой миссии процесс проявки пленки был завершен без каких-либо осложнений, согласно описанию Спанбергера. 23 июля 1971 года программа D 21B была закрыта из-за ее низкой эффективности, появления нового поколения спутников фоторазведки и улучшения отношений между президентом Ричардом Никсоном и Китаем. Всего было построено 38 беспилотников D 21 и D 21B, 21 из которых был использован при запусках. Оставшиеся 17 аппаратов первоначально хранились на авиабазе Нортон, Калифорния, а затем в 1976 и 1977 годах были перевезены на авиабазу Дэвис-Монтан, "кладбище самолетов" недалеко от Тусона, Аризона. Благодаря открытому доступу на базу, беспилотники D 21 были быстро обнаружены и сфотографированы. ВВС называли их GTD 21B, где GT обозначает Ground Training (наземная подготовка). Судьба D 21, пропавшего во время первого оперативного полета, была окончательно установлена в феврале 1986 года, когда сотрудник ЦРУ вернул Бену Ричу панель, которую ему передал советский агент КГБ. Беспилотник самоликвидировался над Сибирью, и Советы восстановили обломки. Конструкторское бюро Туполева провело обратную разработку обломков и создало планы советской копии под названием "Ворон" (Raven), но она так и не была построена. В конце 1990-х годов NASA рассматривала возможность использования D 21 для испытаний гибридного ракетно-прямоточного двигателя, который может работать как прямоточный воздушно-реактивный двигатель или ракета, в зависимости от режима полета. В конечном итоге NASA использовала производную версию своего гиперзвукового экспериментального аппарата X 43A для этих экспериментов.

It is known that at least four operational missions with the D 21B took place under the codename of Senior Bowl. These were conducted over the People's Republic of China from 9 November 1969 to 20 March 1971 to spy on the Lop Nor nuclear test site. The USAF's 4200th Support Squadron, based at Beale Air Force Base, California, flew the missions, usually from Andersen Air Force Base in Guam. The Chinese government never reported spotting the D 21B in flight. The first one failed to turn around and continued straight on, crashing in the Soviet Union. Another test flight was conducted on 20 February 1970 in a successful attempt to correct any problems. The second operational mission, however, was not until 16 December 1970. The D 21B reached Lop Nor and returned to the recovery point, but the hatch had a partial parachute failure and was lost at sea with its photographs. wreckage was found by local authorities. In 2010, after being in the junkyard of the China Aviation Museum for years, the wreckage was moved to the exhibition area. According to writer Lloyd Spanberger, at least two additional operational D 21B flights may have been made. Spanberger cites an interview with Lt. Col. Alfred Crane, who worked with classified spy satellites and drones during the Cold War, in which Crane described processing two D 21B film capsules, both from flights over China. In both cases, the hatch was successfully recovered (whether in midair using the JC 130 or at sea is unknown), but only one yielded any usable photographs. The use of the improper film processing equipment caused the emulsion on the first drone's film to separate from its base, rendering the photographs unusable. In the other mission, the film development process was completed with no further obstacles, according to Spanberger's account. On 23 July 1971, the D 21B program was canceled due to its poor success rate, the introduction of a new generation of photo reconnaissance satellites, and President Richard Nixon's rapprochement with China. A total of 38 D 21 and D 21B drones had been built, 21 of which were expended in launches. The remaining 17 were initially stored at Norton Air Force Base, California, then moved to the Davis–Monthan Air Force Base "boneyard" near Tucson, Arizona, in 1976 and 1977. With the base open to the public, the D 21 drones were quickly spotted and photographed. The Air Force called them GTD 21Bs with the GT standing for Ground Training. The fate of the D 21 that had disappeared on the first operational flight was finally revealed in February 1986 when an official from the CIA returned a panel to Ben Rich that he had been given by a Soviet KGB agent. The drone had self destructed over Siberia and the Soviets had recovered the wreckage. The Tupolev design bureau reverse engineered the wreck and produced plans for a Soviet copy, named the Voron (Raven), but it was never built. In the late 1990s NASA considered using a D 21 to test a hybrid rocket based combined cycle engine, which operates as a ramjet or rocket, depending on its flight regime. Ultimately NASA used a derivative of the agency's X 43A hypersonic test vehicle for the experiments.