Na początku lat sześćdziesiątych CIA i amerykańskie siły powietrzne nakazały Lockheedowi opracowanie i zbudowanie obiecującego, wysokowydajnego bezzałogowego statku rozpoznawczego. Zadanie zostało pomyślnie rozwiązane w ramach projektu D-21, opartego na najśmielszych decyzjach i pomysłach. Techniczna i technologiczna część tego projektu wciąż cieszy się dużym zainteresowaniem.
Specjalne wyzwanie
1 maja 1960 r. radziecka obrona powietrzna zestrzeliła amerykański samolot U-2 i tym samym pokazała, że taki sprzęt nie może już bezkarnie działać w ZSRR. W związku z tym poszukiwania alternatywnych rozwiązań rozpoczęły się w Stanach Zjednoczonych. Tajny wydział Lockheeda, znany jako Skunk Works, wkrótce wpadł na pomysł jednorazowego, szybkiego rozpoznawczego UAV, zdolnego do rozpoznania fotograficznego.
Zaproponowany pomysł zainteresował klientów iw październiku 1962 pojawiło się oficjalne zamówienie na wstępne studium projektu. W możliwie najkrótszym czasie udało się dokończyć kształtowanie wyglądu ogólnego i rozpocząć testy aerodynamiczne. Na podstawie wyników pierwszych sukcesów w marcu 1963 roku podpisano pełnoprawną umowę projektową. W tym czasie przyszły dron nosił oznaczenie Q-21. Został później przemianowany na D-21.
Pierwsza wersja projektu, znana jako D-21A, proponowała wykorzystanie UAV z lotniskowcem typu M-21. Ten ostatni był dwumiejscową modyfikacją samolotu rozpoznawczego A-12 z pylonem między kilami i kilkoma innymi urządzeniami do pracy z UAV. W grudniu 1964 roku doświadczony M-21 wykonał swój pierwszy lot eksportowy z D-21 na pokładzie.
5 marca 1966 roku pierwszy dron został wystrzelony z lotniskowca. Mimo pewnych trudności i zagrożeń separacja i początek samodzielnego lotu przebiegły bez problemów. W przyszłości przeprowadzono jeszcze kilka podobnych testów. 30 lipca czwarty start zakończył się wypadkiem. UAV nie był w stanie oddalić się od przewoźnika i uderzyć w jego ogon. Oba samochody zawaliły się i upadły. Piloci wyrzucili się, ale jednego z nich nie udało się uratować.
Bazując na wynikach testów kompleksu doświadczalnego, postanowiono zrezygnować z nośnika w postaci M-21. Zaktualizowany projekt rozpoznawczy D-21B proponował start spod skrzydła bombowca B-52H. Początkowe przyspieszenie drona miało być realizowane przy użyciu miotacza paliwa stałego. Testy takiego kompleksu rozpoczęły się jesienią 1967 roku, ale pierwsze udane uruchomienie miało miejsce dopiero w czerwcu 1968 roku.
Procesy 1968-69 udowodnił wysokie cechy nowego kompleksu rozpoznawczego. Dzięki temu pojawiło się duże zamówienie na seryjny sprzęt do dalszej działalności Sił Powietrznych i CIA. W listopadzie 1969 odbył się pierwszy lot „bojowy”, którego celem było zestrzelenie prawdziwego obiektu potencjalnego wroga.
Baza technologiczna
UAV D-21A/B mógł osiągnąć prędkość maksymalną M=3,35 na wysokości około 3600 km/h. Jednocześnie był w stanie automatycznie przelecieć daną trasą, udać się w rejon wyznaczonego celu i zrobić mu zdjęcia. Następnie dron położył się na kursie powrotnym, zrzucił pojemnik ze sprzętem rozpoznawczym w żądanym obszarze i uległ samozniszczeniu.
Opracowanie samolotu o takich cechach i możliwościach w tym czasie było bardzo trudne. Postawione zadania rozwiązano jednak dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych materiałów i technologii. Niektóre pomysły i rozwiązania zostały zapożyczone z istniejących projektów, podczas gdy inne musiały zostać stworzone od podstaw. W wielu przypadkach konieczne było podjęcie zauważalnego ryzyka technicznego, które pociągało za sobą nowe trudności.
Jednym z głównych zadań projektu Q-21/D-21 było stworzenie szybowca zdolnego do wykonywania długiego lotu z prędkościami powyżej 3M. Taka konstrukcja musiała mieć wymagane właściwości aerodynamiczne, a także wytrzymać duże obciążenia mechaniczne i termiczne. Przy opracowywaniu takiego szybowca wykorzystano doświadczenia projektu A-12. Ponadto zapożyczono niektóre rozwiązania projektowe i materiały.
D-21 otrzymał cylindryczny kadłub z przednim wlotem powietrza wyposażonym w zwężający się korpus centralny. Zewnętrznie iw swej konstrukcji kadłub był podobny do gondoli samolotu A-12. Szybowiec był wyposażony w skrzydło „podwójnej delty” z trójkątną częścią główną i rozwinął długie napływy. Podobny schemat został już przetestowany w projekcie pełnowymiarowego samolotu i wykazał zgodność z podstawowymi wymaganiami.
Płatowiec o takich kształtach miał być wykonany w całości z tytanu. Inne metale były używane tylko jako część innych systemów i zespołów. Zewnętrzne i wewnętrzne powierzchnie płatowca stykające się z gorącym powietrzem otrzymały specjalną powłokę ferrytową, również zaczerpniętą z projektu A-12.
Początkowo rozważano możliwość zastosowania silnika Pratt & Whitney J58 opracowanego dla A-12, ale doprowadziło to do niedopuszczalnego wzrostu kosztów projektu. Znaleziono alternatywę w postaci silnika strumieniowego RJ43-MA-11 firmy Marquard Corp. - Ten produkt był używany w pocisku przeciwlotniczym CIM-10 Bomarc. W przypadku D-21 został on zmodyfikowany: zaktualizowany silnik RJ43-MA20S-4 wyróżniał się wydłużonym czasem pracy, co odpowiadało profilowi lotu rozpoznawczego.
Specjalnie dla D-21 opracowano nowy system automatycznego sterowania, zdolny do naprowadzania UAV po określonej trasie. Używał inercyjnych urządzeń nawigacyjnych zapożyczonych z A-12. Ze względu na złożoność i wysokie koszty system sterowania został uratowany.
W nosie kadłuba przewidziano kontener zrzutowy zwany Q-bay z systemem spadochronowym i nadmuchiwanymi pływakami. Wewnątrz tego kontenera umieszczono system sterowania i urządzenia nawigacyjne oraz wszystkie kamery z kasetami filmowymi. W końcowej fazie lotu D-21A/B musiał zrzucić kontener, który następnie został podniesiony przez samolot w powietrzu lub przez statek z wody. Poszukiwania Q-bay przeprowadzono za pomocą wbudowanego radiolatarni. Wcześniej podobne technologie były wykorzystywane do poszukiwania i ratowania pojemników z filmami wystrzeliwanych z satelitów rozpoznawczych.
Sprawdź praktykę
Pierwsze drony D-21 zbudowano w latach 1963-64 i wkrótce rozpoczęto produkcję na małą skalę. Przed zatrzymaniem go w 1971 roku Lockheed wyprodukował 38 produktów w dwóch głównych modyfikacjach. Niektóre z tych UAV były używane w testach i prawdziwych lotach rozpoznawczych.
W pierwszym etapie projektu, w latach 1964-66. odbyło się pięć lotów bojowych samolotów M-21 z BSP D-21A na pylonie. Spośród nich cztery przewidywały reset aparatu - trzy zakończyły się sukcesem, a ostatni zakończył się katastrofą. Testy D-21B trwały od 1967 do 1970 roku, w tym czasie wykonali 13 lotów, m.in. z imitacją rozwiązania zadań rozpoznawczych.
Użycie bojowe obejmowało tylko cztery loty. Pierwsza z nich miała miejsce 9 listopada 1969 roku i zakończyła się nienormalnie. UAV D-21B z powodzeniem dotarł do chińskiego poligonu Lop Nor, zrobił zdjęcia - i nie wrócił. Kontynuował lot, skończyło mu się paliwo i z pewnymi uszkodzeniami „usiadł” na terytorium kazachskiego ZSRR, gdzie został odkryty przez sowieckie wojsko.
W dniu 16 grudnia 1970 roku odbył się drugi start w celu rozpoznania obiektów chińskich. UAV pomyślnie zakończył przegląd, wrócił na wyznaczony obszar i zrzucił kontener Q-bay. Nie udało się go złapać w powietrze, a wynurzenie z wody nie powiodło się - produkt wraz ze sprzętem i filmami zatonął. Trzeci lot 4 marca 1971 zakończył się podobnymi rezultatami, kontener zaginął.
Ostatni lot D-21B odbył się kilka tygodni później, 20 marca. Urządzenie z niewiadomych przyczyn spadło na terytorium ChRL, niedaleko składowiska, do którego zmierzało. Po tej porażce CIA i Siły Powietrzne ostatecznie rozczarowały się projektem D-21B i postanowiły przestać używać takiego sprzętu.
Biorąc pod uwagę wyniki testów i faktyczne użytkowanie D-21A/B, można dostrzec główne przyczyny niepowodzeń. Tym samym brak niezawodności systemu sterowania stał się poważnym problemem. W szczególności z tego powodu tajny UAV po pierwszej wyprawie „bojowej” trafił do potencjalnego wroga. Dodatkowo pojawiły się niespodziewane problemy z poszukiwaniem i ratowaniem kontenera ze sprzętem – jednak wina własna drona była w tym minimalna.
Przy tym wszystkim UAV D-21A/B był skomplikowany technicznie i drogi. Średni koszt każdego takiego produktu, biorąc pod uwagę prace rozwojowe, osiągnął 5,5 miliona dolarów w cenach z 1970 roku - dziś około 40 milionów. Należy zauważyć, że koszt pojedynczego drona został znacznie obniżony dzięki wielokrotnemu użyciu kontenera z najdroższymi komponentami.
Ograniczona pojemność
Projektanci z Lockheed / Skunk Works otrzymali bardzo trudne zadanie i generalnie sobie z nim radzili. Powstały aparat rozpoznawczy wykazywał najwyższe parametry taktyczno-techniczne, ale nadal nie w pełni spełniał wymagania rzeczywistej eksploatacji. Produkt D-21 okazał się zbyt skomplikowany, drogi i zawodny.
Być może dalsze udoskonalenie projektu wyeliminowałoby zidentyfikowane problemy, ale zrezygnowano z tego. Ponadto porzucili koncepcję naddźwiękowego bezzałogowego samolotu rozpoznawczego dalekiego zasięgu. W efekcie śmiałe i obiecujące rozwiązania techniczne, mimo dużego potencjału, nie znalazły dalszego zastosowania.
