Động cơ của trinh sát cơ SR-71 mạnh đến mức nào?

Trái tim của trinh sát cơ SR-71 Blackbird là 2 động cơ Pratt & Whitney J58, tên đầy đủ J58-P4. Mỗi động cơ có lực đẩy khoảng 32.500 pound, tương đương gần 145 kN, khi sử dụng hệ thống đốt sau.

Nhưng con số lực đẩy chưa thể giải thích vì sao SR-71 có thể duy trì tốc độ trên Mach 3. Bí mật nằm ở cách J58 xử lý luồng không khí.

Ở tốc độ thấp, J58 hoạt động về cơ bản như một động cơ turbojet. Không khí đi qua cửa hút, được máy nén nén lại, sau đó trộn với nhiên liệu và đốt trong buồng đốt. Khí nóng giãn nở qua turbine rồi thoát ra phía sau để tạo lực đẩy.

Nhưng khi SR-71 tăng tốc lên tốc độ siêu vượt âm, bài toán thay đổi hoàn toàn. Nếu đưa dòng không khí đang lao tới với tốc độ Mach 3 trực tiếp vào máy nén, động cơ sẽ không thể hoạt động hiệu quả.

Dòng khí phải được giảm tốc và nén lại theo cách có kiểm soát trước khi đi vào lõi động cơ.

Đây là nhiệm vụ của hệ thống cửa hút khí đặc biệt phía trước mỗi động cơ J58.

Nổi bật nhất là chóp hút khí hình nón có thể di chuyển. Khi SR-71 tăng tốc, chóp này được điều chỉnh để kiểm soát vị trí của các sóng xung kích hình thành trong luồng khí.

Mục tiêu là giảm tốc dòng khí từ tốc độ siêu vượt âm xuống mức phù hợp hơn trước khi đưa vào máy nén.

Nhưng J58 còn có một bí mật khác. Ở tốc độ hành trình cao, một phần lớn không khí không đi thẳng qua lõi động cơ như trên turbojet thông thường.

Hệ thống cửa hút và đường dẫn khí chuyển hướng một lượng đáng kể dòng khí xung quanh lõi động cơ, sau đó đưa nó tới khu vực phía sau turbine. Khi tốc độ tăng, hệ thống này khiến J58 hoạt động theo cách có nhiều đặc điểm giống một động cơ ramjet.

Nói cách khác, ở Mach 3, chính hệ thống cửa hút phía trước đã trở thành một phần cực kỳ quan trọng của "động cơ". J58 không thể tách rời khỏi cửa hút khí.

TNếu cửa hút không kiểm soát đúng dòng khí, động cơ có thể mất ổn định hoặc thậm chí xảy ra hiện tượng "unstart", khi hệ thống sóng xung kích trong cửa hút bị phá vỡ và dòng khí vào động cơ bị gián đoạn.

Đây là lý do chiếc chóp hình nón phía trước động cơ không phải một chi tiết trang trí. Nó là một bộ phận khí động học quan trọng giúp SR-71 duy trì dòng khí ổn định ở tốc độ cực cao.

J58 cũng sử dụng nhiên liệu JP-7, một loại nhiên liệu hàng không đặc biệt có nhiệt độ chớp cháy cao và được thiết kế để đáp ứng điều kiện vận hành khắc nghiệt của SR-71.

Nhiên liệu còn được sử dụng như một phần của hệ thống quản lý nhiệt, giúp hấp thụ nhiệt trước khi được đưa vào buồng đốt.

Nhiệt là một trong những kẻ thù lớn nhất của SR-71. Khi máy bay bay trên Mach 3, ma sát khí động và quá trình nén không khí làm nhiệt độ tăng rất mạnh.

Không chỉ thân máy bay phải chịu nhiệt, động cơ, cửa hút, nhiên liệu và dầu bôi trơn cũng phải hoạt động trong môi trường đặc biệt khắc nghiệt.

Đó là lý do J58 sử dụng dầu bôi trơn đặc biệt và được thiết kế ngay từ đầu cho môi trường nhiệt độ cao. Nhiều hệ thống của SR-71 không thể đơn giản lấy công nghệ của một động cơ máy bay thông thường rồi nâng tốc độ lên Mach 3.

Điều đặc biệt là J58 không chỉ "đốt nhiên liệu mạnh hơn" để tạo tốc độ. Toàn bộ hệ thống từ chóp hút khí, cửa hút, đường dẫn khí, lõi turbojet cho tới buồng đốt sau phải phối hợp chính xác với nhau.

Ở tốc độ thấp, J58 phải hoạt động như một động cơ phản lực thông thường. Khi SR-71 tăng tốc, hệ thống cửa hút bắt đầu đóng vai trò ngày càng lớn trong việc nén và điều khiển dòng khí.

Ở tốc độ hành trình, hiệu quả của toàn bộ hệ thống khí động lực này trở thành yếu tố quyết định khả năng duy trì Mach 3.

Vì thế, nếu chỉ nhìn vào con số gần 145 kN lực đẩy của mỗi động cơ, người ta sẽ bỏ qua phần kỳ diệu nhất của SR-71.

J58 không đơn giản là một động cơ đủ mạnh để đẩy SR-71 lên Mach 3. Nó là một hệ thống được thiết kế để biến chính dòng không khí khổng lồ lao vào máy bay ở tốc độ siêu vượt âm thành một phần của quá trình tạo lực đẩy.