Opracowany na początku lat sześćdziesiątych naddźwiękowy samolot rozpoznawczy A-12 musiał wyróżniać się najwyższymi charakterystykami lotu, zdolnymi do skutecznego rozwiązania przydzielonych zadań. Jednocześnie od razu było jasne, że ten samochód będzie miał pewne wady. Samolot okazał się bardzo drogi i trudny w obsłudze, a poza tym nie był niewrażliwy na nowoczesne systemy obrony powietrznej. Trzeba było znaleźć nowy sposób prowadzenia zwiadu z powietrza i stworzyć odpowiednie środki. Bezzałogowy statek powietrzny D-21 miał być odpowiedzią na istniejące wyzwania.
Samolot rozpoznawczy A-12 został stworzony przez Lockheed dla Centralnej Agencji Wywiadowczej. Istniejące samoloty U-2 nie spełniały już w pełni wymagań, co doprowadziło do powstania nowego zadania technicznego, co pociągnęło za sobą zwiększenie głównych charakterystyk. Perspektywy dla A-12 są jednak od pewnego czasu przedmiotem kontrowersji. 1 maja 1960 r. nad Związkiem Radzieckim zestrzelono samolot CIA U-2. Incydent ten doprowadził do zakazu lotów załogowych samolotów rozpoznawczych nad terytorium ZSRR. Jednak departament wywiadu potrzebował nowych informacji o potencjalnym wrogu, które teraz musiały zostać zebrane za pomocą nowych środków.
Samolot przewoźnika M-21 z dronem D-21A. zdjęcie CIA
W październiku 1962 r. pracownicy tajnego działu Lockheed o nazwie Skunk Works, kierowanego przez projektanta Kelly Johnson, zaproponowali możliwe rozwiązanie istniejącego problemu. Na bazie istniejących samolotów A-12 zaproponowano opracowanie nośnika dla bezzałogowego pojazdu rozpoznawczego. Zadaniem przewoźnika było dostarczenie drona na dany obszar, gdzie konieczne było rozłączenie. Ponadto aparat wyposażony w silnik strumieniowy musiał samodzielnie udać się do wymaganego obszaru i robić zdjęcia.
W toku wstępnych badań i opracowań teoretycznych ustalono optymalny wygląd obiecującego kompleksu. Zaproponowano zbudowanie jednorazowego drona i wyposażenie go w pojemnik zrzutowy, w którym miały znajdować się systemy sterowania i sprzęt fotograficzny. Założono, że taka architektura pozwoli maksymalnie obniżyć koszty produkcji i eksploatacji sprzętu. W szczególności uzyskano pewne oszczędności dzięki wielokrotnemu stosowaniu złożonego i drogiego sprzętu nawigacyjnego.
D-21A w warsztacie producenta. Zdjęcie Testpilot.ru
Jako dalszy rozwój kompleksu rozpoznawczego opartego na samolocie A-12, obiecujący projekt otrzymał symbol Q-12. Takie było oznaczenie makiety przedstawionej pod koniec 1962 roku przez dewelopera potencjalnemu klientowi w osobie CIA. O ile nam wiadomo, kierownictwo organizacji wywiadowczej zareagowało na nowy projekt bez większego entuzjazmu. Wraz z nadejściem i rozprzestrzenianiem się systemów rakiet przeciwlotniczych CIA potrzebowała szybkobieżnych samolotów zwiadowczych, takich jak A-12. Z kolei dron Q-12 cieszył się bardzo ograniczonym zainteresowaniem.
Mimo braku oficjalnego nakazu i mieszanej reakcji Centralnej Agencji Wywiadowczej specjaliści Skink Work nadal pracowali. W tym okresie przeprowadzili testy modelu Q-12 w tunelu aerodynamicznym, podczas których w pełni potwierdzono możliwość uzyskania obliczonych charakterystyk lotu. Dzięki temu prace mogły być kontynuowane dalej, ale wymagane było oficjalne zamówienie z jednego lub drugiego działu.
Wczesna praca. Widać elementy konstrukcyjne nośnika i drona. Zdjęcie Testpilot.ru
Na przełomie 1962 i 1963 firma Lockheed zaoferowała siłom powietrznym swój nowy projekt. Organizacja ta zainteresowała się kompleksem rozpoznawczym, który po odpowiednich modyfikacjach mógłby stać się podstawą systemu strajkowego. Prawdopodobnie zainteresowanie Sił Powietrznych stało się dodatkowym bodźcem dla CIA, co zaowocowało trójstronną umową na opracowanie pełnoprawnego projektu. Dokument został podpisany wczesną wiosną 1963 roku.
Projekt obiecującego bezzałogowego samolotu rozpoznawczego używanego w połączeniu z lotniskowcem otrzymał nazwę D-21. W ramach prac projektowych dział Skunk Works miał opracować projekt samego drona, a także stworzyć zmodernizowaną wersję samolotu A-12, która miała wspierać pracę samolotu rozpoznawczego. Obiecujący lotniskowiec D-21 został nazwany M-21. Litery imion zostały wybrane po prostu. Początkowo koncepcja „dwustopniowego” systemu wywiadowczego była określana jako „Matka i Córka”. W związku z tym samolot przewoźnik otrzymał literę "M" od "Matki"), a dron - "D", czyli „Córka” („córka”). Następnie opracowano nową wersję projektu, dlatego nazwę bazowego zmieniono na D-21A.
Schemat aparatu D-21 z opisem wyjmowanego przedziału sprzętowego. Rysunek Testpilot.ru
Aparat rozpoznawczy nowego modelu musiał wyróżniać się wysokimi danymi lotu, co odpowiednio wpłynęło na jego konstrukcję. Zdecydowana większość elementów konstrukcyjnych miała być wykonana z tytanu. W tym samym czasie niektóre części wykonano ze stopów stali i tworzyw sztucznych. Badania wykazały, że tylko taka konstrukcja pozwoli D-21 osiągnąć wymaganą prędkość i wytrzymać wynikające z tego obciążenia cieplne. Jako dodatkowy sposób na ograniczenie negatywnego wpływu ciepła należy zastosować specjalną powłokę farbowo-lakierniczą na bazie ferrytu, a także system chłodzenia poszycia paliwa, podobny do tych stosowanych w samolotach A-12 i SR-71.
D-21 otrzymał cylindryczny kadłub, gładko połączony ze skrzydłem typu delta. Przednia krawędź skrzydła miała zaokrąglone guzki, które prawie sięgały przedniego wlotu powietrza. Przednia część kadłuba została wykonana w formie wlotu powietrza ze stożkowym korpusem centralnym. W ogonie znajdowała się zwężająca się jednostka, w której umieszczono część jednostek silnika strumieniowego. Ogon został dostarczony w formie trapezoidalnego kila. Całkowita długość pojazdu wynosiła 13,1 m, rozpiętość skrzydeł 5,8 m. Wysokość 2,2 m. Podczas lotu na nośniku urządzenie musiało nosić opadającą głowę i owiewki ogona.
Jednostki silnika strumieniowego. Zdjęcie Testpilot.ru
Urządzenie wyposażono w skrzydło delta z dobrze rozwiniętymi ostrołukowymi dopływami. Skrzydło zainstalowano z ujemnym kątem poprzecznego V. Na krawędzi spływu umieszczono ruchome samoloty, które pełniły funkcję sterów wysokości i lotek. Sterowanie kursem odbywało się za pomocą steru na krawędzi spływu stępki.
Na dziobie drona, w niewielkiej odległości od wlotu powietrza, znajdował się schowek na instrumenty. Proponowano umieszczenie aparatury sterowniczej i kamer lotniczych we wspólnym kontenerze o długości 1,9 m, którego dolna część stanowiła element poszycia dna kadłuba. Nad sprzętem przewidziano również osłony ochronne. Przedział przyrządów został zamontowany na kontrolowanych mocowaniach i mógł zostać zrzucony w danym momencie lotu.
W przedziale sprzętowym mieścił się system nawigacji inercyjnej, autopilot, komputer parametrów powietrza, a także środki utrzymania wymaganych warunków klimatycznych. Przewidziano objętość instalacji kamery lotniczej istniejących modeli, odpowiadającej wykonywanemu zadaniu. Aby zaoszczędzić na produkcji dość skomplikowanych i drogich urządzeń sterujących, a także zwrócić filmy z obrazami rozpoznawczymi, projekt D-21 zaproponował zrzucenie przedziału na instrumenty i uratowanie go spadochronem.
Do startu przygotowuje się prototypowy kompleks rozpoznawczy. Zdjęcie: Siły Powietrzne USA
Już w trakcie wstępnych badań ustalono, że jako elektrownię należy wykorzystać silnik strumieniowy Marquardt RJ43-MA-11, stworzony wcześniej dla pocisku przeciwlotniczego dalekiego zasięgu Boeing CIM-10 Bomarc. Po pewnych zmianach konstrukcyjnych, takich jak dopracowanie urządzenia do stabilizacji płomienia, montaż nowej dyszy i modernizacja niektórych innych systemów, silnik mógł być zastosowany w pojeździe rozpoznawczym. Głównym celem takich modyfikacji było wydłużenie czasu pracy trakcji. Zmodernizowany silnik, który otrzymał zaktualizowane oznaczenie XRJ43-MA20S-4, mógł pracować bez przerwy do półtorej godziny i dawać ciąg 680 kgf.
Większość wolnej objętości płatowca przeznaczono na umieszczenie zbiorników paliwa. Znaczna objętość kadłuba została umieszczona pod kanałem wlotowym powietrza, który zapewniał dopływ powietrza atmosferycznego do silnika. W efekcie nie największy pojazd bezzałogowy wyróżniał się bardzo gęstym rozmieszczeniem jednostek wewnętrznych. Podczas rozwoju systemu paliwowego uwzględniono rozwój istniejących projektów. W szczególności, aby skompensować nagrzewanie się skóry, D-21 otrzymał wymienniki ciepła, przez które musiało krążyć paliwo. W dolnej części aparatu przewidziano zawory do podłączenia do układu paliwowego statku powietrznego. Przez jeden zawór tankowano zbiorniki, przez drugi paliwo dostarczano do układu chłodzenia obudowy.
M-21 i D-21A w locie. Zdjęcie: Siły Powietrzne USA
Dron rozpoznawczy Lockheed D-21 miał masę startową 5 t. Zastosowany silnik pozwalał na osiąganie prędkości do M = 3,35 i wznoszenie na wysokość 29 km. Zasięg lotu miał przekraczać 1930 km. Biorąc pod uwagę wykorzystanie samolotu przewoźnika, istniała możliwość znacznego zwiększenia promienia kompleksu rozpoznawczego.
Obiecujący bezzałogowy statek powietrzny miał być używany z lotniskowcem M-21. Lotniskowiec został opracowany na bazie istniejącego naddźwiękowego samolotu rozpoznawczego A-12, który wyróżniał się wysokimi parametrami. W rzeczywistości M-21 był oryginalnym A-12, pozbawionym sprzętu rozpoznawczego i wyposażonym w kilka innych urządzeń. Zaproponowano usunięcie kamer z przedziału znajdującego się za kokpitem, zamiast którego należałoby umieścić tam dodatkowy kokpit z miejscem pracy dla drugiego członka załogi, który steruje dronem. Operator dysponował kompletem niezbędnego sprzętu, a także posiadał peryskop do obserwacji urządzenia podczas lotu i startu.
Samolot JC-130B Cat’s-Whiskers z wyposażeniem do „łapania” pojemnika na sprzęt. Zdjęcia Wvi.com
Na górnej powierzchni kadłuba lotniskowca, pomiędzy kilami, zaproponowano zamontowanie pylonu z mocowaniami dla D-21. Pylon miał zawory do podłączenia układów paliwowych, a także mechaniczne i pneumatyczne zamki z popychaczem, które zapewniały uwolnienie „córki” na polecenie operatora. Zgodnie z wynikami dmuchania w tunelu aerodynamicznym zalecono zmniejszenie wysokości pylonu, przez co dron musiał znajdować się między kilami nośnika. Jednocześnie pomiędzy końcówką skrzydła D-21 a górną częścią kila M-21 pozostało tylko 15 cm, co mogło doprowadzić do uszkodzenia sprzętu. Główny Projektant K. Johnson sprzeciwiał się zmniejszeniu wysokości pylonu ze względu na związane z tym ryzyko, ale w ostatecznej wersji projektu zastosowano właśnie takie rozwiązanie.
Jako modyfikacja istniejącego samolotu rozpoznawczego, lotniskowiec M-21 miał podobne dane lotu. Prędkość lotu osiągnęła M = 3,35, zasięg - do 2000 km. To wystarczyło do pełnego wykorzystania nowego harcerza.
W zamyśle autorów projektu samolot lotniskowiec z samolotem rozpoznawczym na pylonie miał wystartować z jednego z lotnisk i udać się do miejsca zrzucenia drona. Po osiągnięciu wymaganej wysokości i przyspieszeniu do prędkości rzędu M = 3, 2, lotniskowiec mógł zrzucić D-21. Po zrzuceniu i cofnięciu się na bezpieczną odległość za pomocą pilota, zwiadowca musiał samodzielnie wykonać lot zgodnie z wcześniej wczytanym do niego programem. Po zakończeniu rozpoznania i zrobieniu zdjęć wymaganego obiektu, D-21 miał udać się w wyznaczony obszar i zejść na wysokość 18 km. Tam upuszczono pojemnik na sprzęt, po czym uruchomiono samolikwidator, niszcząc drona. Kontener z systemami sterowania i filmami fotograficznymi spadł i otworzył spadochron na wysokości 4,5 km. Co więcej, powinien był zostać odebrany za pomocą samolotów lub statków sił morskich. W szczególności przewidziano sprzęt do „łapania” kontenera w powietrzu. W tym celu zbudowano specjalny samolot Lockheed JC-130B Cat’s-Whiskers. Zgodnie z nazwą środka do przechwycenia kontenera samolot ten nazwano „Kocimi Wąsami”.
Dron podczas dokowania z nośnika. Strzał z kroniki filmowej
Dwa samoloty M-21 o numerach seryjnych 60-6940 i 60-6941 zostały specjalnie zbudowane do testów w latach 1963-64. Ponadto Lockheed zmontował siedem prototypów D-21. Cała ta technika miała być wykorzystana w testach, które rozpoczęły się wiosną 1964 roku. W kontrole zaangażowani byli piloci Bill Park i Art Peterson, którzy mieli zarządzać „matkami”, a także inżynierowie Skunk Works Ray Torik i Keith Beswick, którzy byli odpowiedzialni za wykorzystanie sprzętu rozpoznawczego. W przyszłości obowiązki zostały podzielone w następujący sposób. B. Park kontrolował lotniskowiec, a A. Peterson był odpowiedzialny za pilotowanie samolotu zapasowego. R. Torik i K. Beswick pełnili na przemian obowiązki operatora systemów nośnych i operatora na towarzyszącym samolocie.
1 kwietnia 1964 roku jeden z samolotów M-21 wystartował po raz pierwszy. 19 czerwca tego samego roku rozpoczęły się testy naziemne wiązek M-21 i D-21. Pierwszy lot lotniskowca z dronem na pylonie odbył się 22 grudnia, tego samego dnia co pierwszy lot samolotu rozpoznawczego SR-71A, stworzonego na bazie A-12 i przeznaczonego dla Sił Powietrznych. Celem pierwszego lotu było przetestowanie interakcji między lotniskowcem a jego „ładunkiem” podczas lotu z różnymi prędkościami i wysokościami. Bezzałogowy statek powietrzny o numerze seryjnym 501 nie został zrzucony podczas tego lotu.
Uszkodzenia otrzymane przez pojazd rozpoznawczy podczas jednego z lotów bez zwolnienia. Zdjęcie Testpilot.ru
Podczas tych testów autorzy projektu napotkali poważne problemy techniczne i operacyjne. Konieczność naprawienia zidentyfikowanych braków doprowadziła do rewizji harmonogramu projektu. Pierwszy zrzut D-21, zaplanowany na marzec 1965 r., musiał zostać przełożony na prawie rok. Z tego powodu pierwszy samodzielny lot nowego samolotu rozpoznawczego odbył się dopiero 5 marca 66.
Tego dnia prototyp kompleksu rozpoznawczego, obsługiwany przez B. Parka i K. Beswicka, wystartował z bazy lotniczej Vandenberg (Kalifornia), uzyskał wymaganą wysokość i prędkość, po czym operator zresetował bezzałogowy pojazd. Podczas separacji D-21 #502 zrzucił owiewki na głowę i ogon, co doprowadziło do zauważalnych problemów. Owiewka roztrzaskała się na kawałki, które uderzyły i uszkodziły nawisy. Mimo to D-21 był w stanie w normalny sposób oddalić się od przewoźnika i rozpocząć samodzielny lot. Według wspomnień K. Besvika rozdzielenie aparatu zajęło zaledwie kilka sekund, co jednak wydawało się, że to kilka godzin. Podczas wspólnego lotu „matki” i „córki” pracował silnik drona, co ułatwiało wyjście do punktu zrzutu, ale prowadziło do zużycia znacznej części zapasu paliwa. Po jednej czwartej tankowania doświadczony D-21 był w stanie przelecieć tylko około 100 mil (około 280 km). Następnie urządzenie opadło, upuściło pojemnik ze sprzętem i uległo samozniszczeniu.
Moment zderzenia D-21A nr 504 z lotniskiem. Zdjęcia Wvi.com
27 kwietnia do testów użyto prototypu o numerze 506. Biorąc pod uwagę doświadczenia z poprzedniego testu, zdecydowano się zrezygnować z owiewki z opadającą głowicą. Załoga B. Parka i R. Torika z powodzeniem wykonała swoje zadanie i zapewniła lot doświadczonego drona. Ten ostatni był w stanie przelecieć około 2070 km. 16 czerwca tego samego roku pojazd nr 505 wystrzelony przez B. Parka i K. Beswicka z pełnym zatankowaniem przejechał 2870 km.
Kolejny lot testowy zaplanowano na 30 lipca, w którym zaplanowano wykorzystanie przedprodukcyjnego modelu nr 504. B. Park i R. Torik ponownie podnieśli kompleks w powietrze i udali się do punktu zrzutu, który znajdował się w pobliżu atolu Midway. Podczas rozprzęgania doszło do wypadku. Fala uderzeniowa emanująca z lotniskowca „dotknęła” drona, w wyniku czego M-21 stracił kil. Przy prędkości przelotowej samolot miał neutralną stabilność, dzięki czemu utrata ogona doprowadziła do utraty stabilności i sterowności. Samolot zaczął się trząść, a wynikające z tego przeciążenia doprowadziły do jego zniszczenia. Nos kadłuba oderwał się od innych jednostek i zaczął spadać.
Po zderzeniu sprzęt się zawalił. Zdjęcia Wvi.com
Załoga samolotu zdołała się katapultować, wkrótce wodowała i została zabrana na pokład jednego ze statków w okolicy. B. Park uciekł z drobnymi obrażeniami, a inżynier R. Torik uszkodził swój skafander wysokościowy podczas katapultowania. Po wpadnięciu do oceanu skafander zaczął wypełniać się wodą, co doprowadziło do śmierci specjalisty.
Szef działu „Skunk Works” K. Johnson własną decyzją zabronił dalszych lotów lotniskowców M-21 z samolotami rozpoznawczymi D-21. Opinia o zagrożeniach związanych z instalacją drona w minimalnej odległości od kilu uzyskała najstraszniejsze potwierdzenie. W związku z odwołaniem dalszych lotów testowych projekt D-21 był zagrożony zamknięciem.
Jedyny pozostały samolot M-21 w muzeum lotnictwa. Zdjęcia Wikimedia Commons
Jedyny pozostały samolot M-12 nr 60-6941 z powodu zakończenia testów został wysłany na parking. Nikt nie wykazywał zainteresowania tym autem, przez co pozostawił go na długi czas w magazynie. Później został przeniesiony do Muzeum Lotnictwa w Seattle, gdzie nadal się znajduje.
Śmierć kolegi była poważnym ciosem, ale specjaliści Skunk Works wciąż znajdowali siłę, by kontynuować pracę. Nie chcąc ponownie ryzykować, autorzy projektu D-21 zaproponowali nową wersję kompleksu rozpoznawczego, która mogłaby radykalnie zmniejszyć zagrożenie dla lotniskowca i jego załogi. Teraz zaproponowano obejście się bez naddźwiękowego samolotu M-21. Zamiast tego przerobiony bombowiec B-52 miał unieść zwiadowcę w powietrze. Nowa wersja projektu została oznaczona jako D-21B. Litera „A” została dodana odpowiednio do nazwy pierwszej wersji. Prace kontynuowano.
