Voando em altitudes e velocidades inimagináveis para aeronaves a jato contemporâneas, a família Blackbird exigia um combustível com propriedades únicas para operar nos extremos a que a aeronave seria submetida.
As velocidades acima de Mach 3 do Lockheed A-12, M-21, YF-12A e SR-71 aqueceriam o combustível até 350 graus e, não tendo tanques de combustível isolados, a aeronave exigia um combustível com ponto de fulgor alto que não vaporizasse ou explodisse sob calor e pressão tremendos. Os combustíveis a jato disponíveis na época não funcionariam nesse ambiente — alguém teria que criar esse combustível — e, além de abastecer a aeronave, o novo combustível também era usado como refrigerante interno, resfriando componentes importantes da aeronave.
Um Tanque de Combustível Voador
Com um total de seis tanques de combustível, o sedento Lockheed SR-71 tinha capacidade para mais de 80.000 libras de combustível. Os tanques ocupavam áreas dentro da fuselagem e das asas, comportando 12,219 galões no total. Cada um dos dois cockpits do SR-71 possuía grandes indicadores de quantidade de combustível.
Além de alimentar os dois motores Pratt & Whitney JP-58, o combustível era usado para resfriar a aeronave e componentes da mesma. Uma válvula de controle de temperatura garantia que o combustível mais quente fosse enviado aos motores enquanto o mais frio era usado para manter uma temperatura adequada para o trem de pouso recolhido, hidráulica, aviônica e outros sistemas, inclusive para manter a cabine em temperatura confortável.
Um sistema automatizado de transferência de combustível garantia que o combustível fosse consumido de maneira a manter o centro de gravidade (CG) da aeronave durante o voo supersônico. A transferência de combustível para frente podia ser controlada manualmente pelo piloto ao retornar ao voo subsônico. Um sistema de 16 bombas de reforço elétricas centrífugas, resfriadas pelo combustível e alimentadas por corrente alternada movia o combustível para os motores e através de trocadores de calor por meio dos coletores esquerdo e direito.
Uma bomba acionada pelo motor fornecia 1.800 psi (libras por polegada quadrada) de combustível recirculado para acionar diversos componentes do motor antes de ser devolvido ao sistema de combustível da aeronave e queimado. Alguns desses componentes eram usados para controlar os bicos do pós-combustor e a posição das palhetas guias de entrada de duas posições.
O nitrogênio líquido era transportado em três frascos Dewar localizados no poço da roda do nariz da aeronave. Todos os tanques de combustível eram pressurizados com o nitrogênio a 1,5 psi acima da pressão ambiente, forçando a ventilação do ar ambiente. O espaço vazio acima do combustível nos tanques era dominado pelo nitrogênio gasoso, prevenindo a ignição autógena. O nitrogênio também impedia que a pressão esmagasse os tanques vazios quando o SR-71 descia para altitudes com pressão de ar mais alta.
Um Novo Combustível
Desenvolvido pelo químico Clarence Brown Eichman para uso no motor Pratt & Whitney J58 em 1955 e produzido pela Shell Oil em conformidade com a especificação Pratt & Whitney PWA-535 e as especificações governamentais MIL-DTL-38219, o Jet Propellant 7, comumente conhecido como JP-7, era o que o J58 consumia. Originalmente desenvolvido para uma aeronave da Marinha, o J58 encontrou novo uso no avião espião Lockheed A-12 da CIA e em aeronaves posteriores da família Lockheed. Algumas fontes também ligam o J58 ao projeto XB-70 Valkyrie.
A MIL-DTL-38219 especificava um combustível que não provocasse náusea e fosse “branco como água, limpo e brilhante” em temperatura ambiente. Também seriam requeridos alto ponto de fulgor e alta estabilidade térmica. O combustível também seria usado nos sistemas hidráulicos do motor e como dissipador de calor para diversos componentes da aeronave. Requisitos adicionais estipulavam que o combustível não deveria se decompor e depositar coque e vernizes no sistema de combustível. Era exigido um alto número de luminômetro (índice de brilho da chama) para minimizar a transferência de calor às partes do queimador.
O JP-7 é único por não ser um combustível destilado, mas uma mistura de concentrações muito baixas de componentes altamente voláteis, como benzeno ou tolueno, com quantidades muito pequenas de impurezas de oxigênio, enxofre ou nitrogênio. Pode ser usado em uma ampla faixa de temperaturas, do frio extremo das grandes altitudes às altas temperaturas criadas nos tanques de combustível não isolados dos Blackbirds durante o voo supersônico. Composto principalmente por hidrocarbonetos com a adição de fluorocarbonos para aumentar as propriedades lubrificantes, também contém um composto conhecido como A-50, que ajudava a disfarçar a assinatura de radar da pluma de exaustão.
O ponto de fusão do combustível é -22 graus Fahrenheit, com ponto de ebulição em torno de 550 graus Fahrenheit. O ponto de fulgor é 140 graus Fahrenheit, e diz-se que um fósforo aceso deixado cair sobre um derramamento não incendiaria o combustível. Especialistas em combustível usavam um kit especial com um bico de Bunsen para garantir o ponto de fulgor adequado do JP-7.
Para que o combustível fosse inflamado, os Blackbirds transportavam trietilborano (TEB) em pequenos cilindros montados sobre os motores J58. O TEB, que inflama ao entrar em contato com o ar mesmo com conteúdo muito baixo de oxigênio, era usado para inflamar tanto o motor principal quanto a seção do pós-combustor. À medida que o TEB explodia, ele por sua vez incendiava o JP-7. Com capacidade para uma pinta e um quarto, o cilindro continha TEB suficiente para 16 partidas/repartidas do motor ou dos pós-combustores. O TEB produzia um característico flash verde ao explodir para dar partida aos motores.
Além de ser difícil de inflamar, o JP-7 também dissolvia revestimentos em mangueiras e tanques de combustível usados em caminhões-tanque. Técnicas especiais exigiam o tratamento desses itens com múltiplas lavagens com JP-7 para dissolver os revestimentos e garantir que o combustível colocado nos Blackbirds estivesse livre de contaminação.
Uma Estação de Combustível Voadora
Como o JP-7 era único e os Blackbirds exigiam suporte de reabastecimento em voo, um tanqueador precisaria ser adaptado para manusear o combustível e as operações de reabastecimento. Boeing KC-135 Stratotankers foram modificados com tubulações especiais entre os tanques de combustível, permitindo que JP-7 e JP-4 fossem movidos entre vários tanques. Isso isolava o JP-4 do KC-135 do JP-7. Quase todas as aeronaves do inventário da Força Aérea dos Estados Unidos também voavam com JP-4. Um total de 56 KC-135 foram modificados para a versão KC-135Q para manusear o JP-7, alguns dos quais posteriormente se tornaram KC-135T.
As tripulações dos KC-135Q receberam treinamento especial para procedimentos de silêncio de rádio. Um rádio especial conhecido como ARC-50 foi instalado tanto nos tanqueadores quanto nos Blackbirds, permitindo comunicações codificadas com níveis de potência variáveis para o transmissor. Uma vez ajustados para a mesma frequência e com os códigos corretos, o alcance e o rumo de cada aeronave eram exibidos na outra aeronave. Os operadores do “boom” tiveram de ser certificados para reabastecer o SR-71. Mais tarde, alguns McDonnell Douglas KC-10 também foram usados para reabastecimento.
Sem o apoio dos tanqueadores, o alcance do SR-71 teria sido muito limitado; a maioria das missões exigia pelo menos um reabastecimento, mas frequentemente múltiplas operações de reabastecimento. Os tanqueadores podiam até mesmo reabastecer os Blackbirds no solo, se necessário, usando mangueiras de transferência entre as duas aeronaves.
O Último Suspiro do JP-7
O JP-7 foi usado apenas em mais um veículo além das famílias A-12, M-12, YF-12A e SR-71. Esse foi o experimental Boeing X-51A Waverider equipado com um motor scramjet Pratt & Whitney SJY61. O X-51A foi um demonstrador de teste não tripulado para a Força Aérea dos Estados Unidos, com um total de quatro unidades construídas.
Carregado por um Boeing B-52, o Waverider era lançado com um foguete sólido que o acelerava até Mach 4,5 antes de ser descartado. O scramjet então assumia, queimando JP-7 após ser inflamado por etileno. O veículo acelerou até Mach 5,1 durante o voo final ocorrido em 1 de maio de 2013, e percorreu mais de 230 milhas náuticas.
