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Aviazione e Volo

Il titanio dell'SR-71 Blackbird comprato dall'URSS: cosa è vero

Oltre il 90% dell'A-12 era in titanio e la CIA ammette che parte del metallo arrivò di nascosto dall'URSS. Cosa è noto, cosa è leggenda e perché colava JP-7.

Primo piano dal basso della pelle in titanio nero e rivettata di un SR-71 su un piazzale di museo, con macchie scure sull'asfalto

Oltre il 90% della cellula dell'A-12, da cui discende l'SR-71, era in lega di titanio.

Una parte del titanio dell'SR-71 Blackbird fu davvero ottenuta di nascosto dall'Unione Sovietica: lo riporta la CIA nello studio sull'A-12, l'aereo da cui il Blackbird discende.[4] Ma quello studio cita come fonte il memoir di Ben Rich, lo stesso che racconta terzi e società di comodo: il testimone è uno solo, non due conferme indipendenti.[10] Il carburante che gocciolava sulla pista aveva due cause: nessun sigillante per i serbatoi era insieme resistente al JP-7 ed elastico abbastanza, e la cellula si chiudeva ermeticamente solo scaldandosi e dilatandosi.[21][20]
Temperatura a Mach 3
315–480 °C
Intervallo della cellula SR-71 in base alla quota (Smithsonian)[1]
Cellula A-12 in titanio
Oltre il 90%
Quota di lega di titanio, resistente come l'inox a metà peso[3]
Perdita accettata a terra
5–60 gocce/min
Tasso di perdita ritenuto accettabile sull'A-12, secondo la fonte[22]

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Perché a Mach 3 serviva il titanio

A Mach 3 l'attrito dell'aria porta la cellula dell'SR-71 tra 315 e 480 °C, a seconda della quota.[1] Nell'A-12 la CIA descrive una pelle esposta in gran parte a 500–600 °F, circa 260–315 °C, con punte oltre i 1.000 °F (circa 540 °C) vicino ai motori.[5] Nell'aviazione ad alta velocità il carico termico, non la spinta, decide il materiale.
Lockheed riassume la scelta senza giri di parole: con bordi d'attacco previsti oltre i 1.000 °F, la lega di titanio era l'unica opzione per la cellula, con la resistenza dell'acciaio inox, un peso relativamente contenuto e la tenuta alle temperature eccessive.[6] La CIA mette lo stesso ragionamento in cifre, con oltre il 90% dell'A-12 in lega di titanio, quasi forte quanto l'inox ma di peso dimezzato.[3] A parità di carico termico, dunque, il titanio permetteva di portare la stessa resistenza con metà della massa, un vantaggio che su un aereo da ricognizione a lungo raggio si traduce direttamente in carburante e strumenti trasportabili.
Quale lega precisa coprisse ogni pannello conta meno di quanto si pensi. Un termine di paragone utile è la B-120VCA (Ti-13V-11Cr-3Al), titanio con vanadio, cromo e alluminio, descritta con una densità di 0,174 libbre per pollice cubo[7] e, dopo un trattamento di invecchiamento, uno snervamento oltre 180.000 psi, cioè circa 1.240 MPa.[8] È un riferimento per l'ordine di grandezza del materiale, non l'identificazione ufficiale della lega di ogni pannello.

Cosa dice la CIA sull'acquisto dall'URSS

Il titanio era scarso e costoso, e i metodi per lavorarlo e controllarne la qualità non erano ancora maturi quando Lockheed lo scelse.[9] Nello studio sull'A-12 firmato da David Robarge la CIA aggiunge che il metallo base era talmente raro che una parte andò procurata di nascosto dal Paese con le maggiori riserve note, l'Unione Sovietica.[4] Quando avvenne l'acquisto non risulta da alcun documento: la CIA non indica né un anno né una fase del programma, e l'episodio si può collocare solo in modo generico nello sviluppo dell'A-12 Oxcart.
Il resto del quadro viene da Ben Rich, che è anche la fonte indicata dalla nota dello studio della CIA: la storia dell'agenzia ripete il suo racconto, non lo conferma in modo indipendente. Nel memoir Skunk Works del 1994 racconta che l'operazione passò per terzi e società di comodo, capaci di acquistare senza dare nell'occhio il metallo base da uno dei maggiori esportatori mondiali, proprio l'URSS.[10] Il racconto resta generico, e la CIA scrive soltanto «some»: una parte, senza quantificarla.[4]
Un paradosso da guerra fredda, almeno nella versione di Rich: il rivale principale come fornitore. Chi studia l'aviazione militare di quegli anni trova però pochi episodi in cui la catena di approvvigionamento pesi quanto il progetto.

Leggenda e documenti: minerale, quote e società di comodo

Nelle versioni che circolano online il Blackbird è fatto di titanio russo quasi per intero, spesso con il «minerale» come merce comprata. La CIA parla invece di metallo base e di una parte, non della totalità.[4]
Il minerale non era il problema. Il titanio si ricava da minerali economici e abbondanti; è la conversione in metallo a essere laboriosa e costosa.[11] Un acquirente segreto che avesse puntato sul minerale avrebbe comprato la parte facile del processo, e questo rende poco plausibile la versione popolare. Il vero collo di bottiglia stava nel fondere, forgiare e controllare la qualità del metallo, gli stessi punti deboli che i primi lotti respinti rendono visibili.[9][12]
L'unico dato quantitativo certo riguarda la struttura, non l'origine: oltre il 90% dell'A-12 era in lega di titanio.[3] Chi collega quel 90% a una provenienza sovietica compie un salto che la CIA non compie.
AffermazioneStatoCosa dicono i documenti
Parte del metallo base arrivò dall'URSSRiportata dalla CIA, fonte unicaLa storia della CIA la ripete citando il memoir di Rich, senza date né quantità[4]
Acquisto tramite terzi e società di comodoRaccontata da un testimoneNel memoir di Ben Rich, la stessa fonte, senza nomi[10]
La CIA comprava mineraleLeggendaIl costo sta nella conversione in metallo[11]
Tutto il titanio era sovieticoLeggendaLa CIA scrive «some», non la totalità[4]

Lavorare il titanio: lotti scartati, trapani rotti e cloro

Titanium Metals Corp. consegnò all'inizio materiale in gran parte inutilizzabile. Nel racconto interno della CIA sull'Oxcart fu respinto l'80% delle prime consegne.[12] Nello studio di Robarge la quota sale al 95%.[4] Le due cifre divergono, ma l'ordine di grandezza è lo stesso: quasi tutto il metallo arrivato era da scartare.
Le punte da trapano buone per l'alluminio si rompevano presto e ne vennero progettate di nuove.[13] A fine programma una punta arrivava a 100 fori prima di essere riaffilata.[14]
Poi c'erano i contaminanti, un problema di scienza dei materiali che il titanio non perdona:
  • Cloro nell'acqua di Burbank: i pannelli alari saldati a punti d'estate cedevano in sei o sette settimane, quelli invernali duravano indefinitamente;[15] il rimedio fu lavarli con acqua distillata dopo il trattamento acido.[16]
  • Cadmio: le chiavi cadmiate lasciavano residui sufficienti a indebolire i fissaggi,[17] e per Lockheed gli utensili in acciaio cadmiato infragilivano il titanio al contatto, così se ne costruirono di nuovi in titanio.[18]
  • Inchiostro: le penne Pentel, a base di cloro, lasciavano segni di corrosione sulle lamiere e non si potevano usare per tracciare i disegni.[19]

Perché a terra perdeva carburante: dilatazione, sigillanti e JP-7

L'SR-71 perdeva JP-7 a terra perché i pannelli della fusoliera erano montati con un gioco che si chiudeva solo a caldo: l'allineamento corretto arrivava col riscaldamento della cellula, con una dilatazione termica di diversi pollici, cioè parecchi centimetri.[20]
Un sigillante non bastava a risolvere il problema: per i serbatoi dell'A-12 non ne fu mai sviluppato uno insieme impermeabile agli effetti chimici del carburante ed elastico abbastanza da seguire il riscaldamento e il raffreddamento.[21] Il livello di perdita ritenuto accettabile a terra andava da 5 a 60 gocce al minuto, a seconda della fonte.[22]
La soluzione, descritta dalla CIA per l'A-12, fu operativa. L'aereo decollava con poco carburante, incontrava un KC-135, faceva il pieno e saliva subito in quota, dove il metallo si dilatava e le perdite cessavano.[2] Il carburante stesso era costruito attorno al problema: il JP-7, a bassa tensione di vapore e alto punto di infiammabilità, non si accendeva nemmeno con un fiammifero acceso,[23] e questo rendeva tollerabile un serbatoio che gocciolava sul cemento.
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Il requisito che impose tutto questo era scritto già nel marzo 1959, nel progetto A-11 di Lockheed: velocità massima Mach 3,2, autonomia di 3.200 miglia e quota di 90.000 piedi, circa 27 chilometri.[24] Con numeri simili la cellula doveva privilegiare la tenuta ad alta temperatura rispetto a quella a freddo, e le perdite a terra furono il prezzo che i progettisti accettarono di pagare.
Anche i test Wi-Fi di Boeing con i sacchi di patate partono da un principio simile: a terra si simula, con mezzi poco eleganti, ciò che in volo deve funzionare.

Domande frequenti

Perché l'SR-71 Blackbird perdeva carburante a terra?
I pannelli della fusoliera erano montati con un gioco che si chiudeva solo quando la cellula si scaldava e si dilatava di diversi pollici. Nessun sigillante per i serbatoi era insieme resistente al carburante ed elastico abbastanza da seguire quella dilatazione, e sull'A-12 una perdita di 5–60 gocce al minuto era considerata accettabile.

Di che metallo era fatto l'SR-71 Blackbird?
Soprattutto di lega di titanio: per l'A-12, il progenitore, la CIA indica oltre il 90% della cellula, un materiale quasi forte quanto l'acciaio inox ma di peso dimezzato. Lockheed la definisce l'unica opzione per resistere alle temperature previste sui bordi d'attacco.

Come fece la CIA a comprare il titanio dall'Unione Sovietica?
Lo studio della CIA riporta che una parte del metallo base fu ottenuta di nascosto dall'URSS, ma cita come fonte il memoir di Ben Rich. Il metodo, cioè terzi e società di comodo, è lo stesso racconto del 1994, senza nomi, date o quantità verificabili: un solo testimone, non due conferme.

Il titanio dell'SR-71 Blackbird veniva davvero tutto dall'URSS?
No. La CIA parla di una parte del metallo base, indicata con «some», e non fornisce una percentuale di origine sovietica. La versione del «minerale» comprato a Mosca non trova riscontro nei documenti, perché il costo del titanio sta nella conversione in metallo.

Quanto si scaldava la cellula dell'SR-71 a Mach 3?
Secondo lo Smithsonian la temperatura della cellula varia tra 315 e 480 °C, a seconda della quota. Per l'A-12 la CIA descrive punte oltre i 1.000 °F vicino ai motori.

Fonti

24 riferimenti Mostra
  1. Smithsonian National Air and Space Museum, How Things Fly (si apre in una nuova scheda)

    «At speeds of Mach 3 (3 times the speed of sound) the SR- 71 Blackbird’s airframe temperature can range from 315-480 degrees Celcius (600-900 degrees Farenheit), depending on its altitude.»

  2. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (leak and climb) (si apre in una nuova scheda)

    «It would then rendezvous with a KC-135, top off its tanks, and immediately climb to operating altitude, which caused the metal to expand and the leaks to stop.»

  3. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (airframe alloy) (si apre in una nuova scheda)

    «Lockheed chose to build over 90 percent of the A-12’s airframe out of a titanium alloy. It was almost as strong as stainless steel but weighed half as much and could handle the intense heat.»

  4. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (covert supply) (si apre in una nuova scheda)

    «the base metal was scarce enough that some had to be obtained covertly from the country with the largest known reserves—the Soviet Union.»

  5. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (skin temperatures) (si apre in una nuova scheda)

    «Most of the aircraft’s skin would be subjected to temperatures between 500 and 600 degrees F., and over 1,000 degrees F. at some spots near the engines.»

  6. Lockheed Martin, Blackbird history (airframe alloy) (si apre in una nuova scheda)

    «Titanium alloy was the only option for the airframe —providing the strength of stainless steel, a relatively light weight, and durability at the excessive temperatures.»

  7. OSTI, B-120VCA titanium alloy (density) (si apre in una nuova scheda)

    «With its density of 0.174 pound per cubic inch, the alloy is capable of a strength-weight ratio of over 1,000,000 psi per cubic inch.»

  8. OSTI, B-120VCA titanium alloy (yield strength) (si apre in una nuova scheda)

    «It can be hardened by an aging treatment to have yield strengths in excess of 180,000 psi.»

  9. Air & Space Forces Magazine, Oxcart Story (scarce titanium) (si apre in una nuova scheda)

    «Titanium was scarce and very costly. Methods for milling it and controlling its quality were not fully developed.»

  10. Wikipedia: Lockheed A-12 (sintesi del memoir di Ben Rich) (si apre in una nuova scheda)

    «using third parties and dummy companies, managed to unobtrusively purchase the base metal from one of the world's leading exporters – the Soviet Union.»

  11. Lockheed SR-71 Blackbird (ore vs metal) (si apre in una nuova scheda)

    «While titanium ores are cheap and abundant, converting those ores into metallic titanium is laborious and expensive.»

  12. Air & Space Forces Magazine, Oxcart Story (rejected deliveries) (si apre in una nuova scheda)

    «Some eighty percent of the early deliveries from Titanium Metals Corp. were rejected.»

  13. Air & Space Forces Magazine, Oxcart Story (drills) (si apre in una nuova scheda)

    «Drills that worked well on aluminum soon broke. New ones had to be devised.»

  14. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (drill bits) (si apre in una nuova scheda)

    «By the end of the program, drill bits could make 100 holes before resharpening.»

  15. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (spot welds) (si apre in una nuova scheda)

    «Wing panels that were spot welded in the summer failed within six or seven weeks, but those made in the winter lasted indefinitely.»

  16. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (distilled water) (si apre in una nuova scheda)

    «Switching to distilled water to wash the panels after acid treatment prevented a recurrence.»

  17. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (cadmium wrenches) (si apre in una nuova scheda)

    «cadmium-plated wrenches left enough residue to weaken the fittings.»

  18. Lockheed Martin, Blackbird history (cadmium tools) (si apre in una nuova scheda)

    «Conventional cadmium-plated steel tools, it was soon learned, embrittled the titanium on contact; so new tools were designed and fabricated—out of titanium.»

  19. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (Pentel ink) (si apre in una nuova scheda)

    «Pentel pens could not be used to draw on sheets of the metal because their chlorine-based ink left etch marks.»

  20. Lockheed SR-71 Blackbird (thermal expansion) (si apre in una nuova scheda)

    «Proper alignment was achieved as the airframe heated up, with thermal expansion of several inches.»

  21. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (sealant) (si apre in una nuova scheda)

    «No sealant for the fuel tanks was ever developed that was simultaneously impervious to chemical effects caused by the fuel, and elastic enough to expand and contract as the tanks heated and cooled»

  22. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (leak rate) (si apre in una nuova scheda)

    «A “leak rate” of between five and 60 drops per minute, depending on the source, was considered acceptable.»

  23. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (JP-7) (si apre in una nuova scheda)

    «Instead, a special fuel, called JP-7, with a low vapor pressure and high flash point had to be developed; a lighted match would not ignite it.»

  24. CIA, Archangel: CIA's Supersonic A-12 Reconnaissance Aircraft (A-11 design) (si apre in una nuova scheda)

    «It would have a top speed of Mach 3.2, a range of 3,200 miles, and an altitude of 90,000 feet»