هواپیمای افسانه‌ای SR-71 بلک‌برد برای استارت موتورهای توربوجت خود به قدرت ۶۰۰ اسب بخار از دو پیشرانه V8 بیوک نیاز داشت.
هواپیمای شناسایی استراتژیک و مافوق صوت SR-71 بلک‌برد با ثبت سرعت ۳٬۵۳۰ کیلومتر بر ساعت و پرواز در ارتفاعی فراتر از ۲۵,۹۰۰ متر، همچنان پس از گذشت پنج دهه به‌عنوان سریع‌ترین و بلندپروازترین جت سرنشین‌دار تاریخ هوانوردی شناخته می‌شود. این پرنده شگفت‌انگیز که نخستین پرواز خود را در سال ۱۹۶۴ انجام داد و رکوردهای بی‌شماری نظیر پرواز برق‌آسا از لندن به نیویورک را به نام خود ثبت کرد، از یک تضاد مهندسی عجیب رنج می‌برد؛ این غول پیچیده و پیشرفته فاقد سیستم استارت داخلی بود و به‌تنهایی نمی‌توانست پیشرانه‌های خود را روشن کند.
کلارنس جانسون، طراح و معمار اصلی این پروژه، عمداً تصمیم گرفت سیستم استارت داخلی را حذف کند. اضافه کردن استارت خودکار وزن هواپیما را افزایش می‌داد و درنتیجه SR-71 ناچار بود برای جبران این اضافه‌وزن، سوخت بیشتری حمل کند که خود به افزایش بیشتر وزن و افت عملکرد منجر می‌شد. هر یک از دو پیشرانه توربوجت عظیم پرت‌اندویتنی J58/JT11D-20K این پرنده، وزنی معادل ۲۷۲۰ کیلوگرم داشتند و در حالت پس‌سوز نیروی رانشی معادل ۱۵۱ کیلونیوتن تولید می‌کردند. این هیولاهای مکانیکی اما پیش از آنکه بتوانند سوخت را احتراق داده و به‌صورت مستقل کار کنند، باید توسط یک نیروی خارجی قدرتمند تا دور ۳,۲۰۰ الی ۴,۵۰۰ rpm به چرخش درمی‌آمدند. تأمین چنین گشتاور و نیروی عظیمی از عهده تجهیزات استاندارد فرودگاهی خارج بود، به همین دلیل مهندسان برای حل این بحران به سراغ ایده‌ای خلاقانه از دنیای هات‌رادها رفتند.
مروری بر روش‌های سنتی استارت در دنیای هوانوردی
پیش از بررسی راهکار منحصربه‌فرد بلک‌برد، نگاهی به روش‌های مرسوم روشن کردن موتورهای هوانوردی خالی از لطف نیست. در هواپیماهای پیستونی سنتی، ساده‌ترین روش چرخش فیزیکی ملخ با دست است تا سوخت به داخل کاربراتور کشیده شود و با فعال شدن مگنتو، موتور روشن شود؛ در سایر هواپیماهای عمومی نیز یک موتور الکتریکی کوچک این وظیفه را بر عهده دارد. در هواپیماهای مسافربری تجاری بزرگ، توربوفن‌ها با استفاده از هوای پرفشار تولید شده توسط واحد قدرت کمکی یعنی همان توربین گازی کوچک واقع در انتهای بدنه هواپیما، به گردش درمی‌آیند. روش‌های دیگری مثل استفاده از فشار هیدرولیک برای چرخش گیربکس، به‌کارگیری ژنراتورهای الکتریکی، یا احتراق ترکیباتی نظیر ایزوپروپیل نیترات برای به حرکت درآوردن مجموعه دنده استارت نیز در تاریخ هوانوردی برای استارت توربین‌ها به کار رفته است. یکی از جذاب‌ترین سیستم‌های کلاسیک، استارت موتور کافمن بود که از فشنگ‌هایی مشابه شاتگان استفاده می‌کرد تا با شلیک پیشرانه به سمت یک پیستون، میل‌لنگ را به چرخش درآورد اما هیچ‌کدام از این روش‌های استاندارد یارای مقابله با عظمت پیشرانه‌های بلک‌برد را نداشتند و مهندسان ناچار شدند وحشیانه‌ترین سیستم استارت زمینی تاریخ را ابداع کنند.
تولد گاری استارت AG330 با قلب تپنده پیشرانه‌های بیوک
برای تأمین قدرت موردنیاز جهت چرخش پیشرانه‌های J58، مهندسان پروژه از پیشرانه‌های ۶.۵ لیتری V8 بیوک موسوم به نیل‌هد بهره گرفتند. انتخاب این موتور به این دلیل بود که پیشرانه‌های نیل‌هد با گیربکس‌های تک سرعته داینافلو جفت می‌شدند و کوپلینگ نرمی را ایجاد می‌کردند که می‌توانست بدون شکستن شفت‌های اتصال، موتورهای هواپیما را بچرخاند. پیشرانه نیل‌هد که در مدل‌هایی نظیر بیوک وایلدکت، اسپرت واگن و اسکای‌لارک در دهه ۱۹۶۰ به کار می‌رفت، ۳۲۵ اسب بخار قدرت و ۶۰۳ نیوتن‌متر گشتاور تولید می‌کرد. چون یک موتور برای این کار سنگین کافی نبود، تیم مهندسی دو پیشرانه را باهم ترکیب کرد تا مجموع قدرت خروجی به ۶۰۰ الی ۶۵۰ اسب بخار برسد. این دو پیشرانه روی یک گاری عظیم‌الجثه زمینی به نام AG330 نصب شدند که ساخت آن ابتدا توسط همیلتون استاندار صورت گرفت و سپس در سال ۱۹۶۳ به فرانک کورتیس، هات‌رودر نامدار گلندیل کالیفرنیا سپرده شد تا ۳۰ دستگاه از آن‌ها را در کارگاه خود تولید کند. ساختار این گاری بسیار پیچیده و مهندسی‌شده بود؛ هر موتور دارای هشت لوله اگزوز مستقیم در بخش زیرین بود و نیرو از طریق گیربکس‌های هیدروماتیک، تسمه دندانه‌دار عریض ۳۰ سانتی‌متری و یک گیربکس زاویه‌دار ۹۰ درجه به استارت منتقل می‌شد. پنل کنترل گاری مجهز به انواع آمپرمترها، نشانگرهای دمای آب و روغن، فشار روغن، دورسنج، کلیدهای استارت و کنترل‌های هیدرولیکی بود که با ساعت هوبرز برای رصد ساعت کارکرد ادوات تجهیز شده بود.
فرآیند نفس‌گیر و پرخطر استارت موتورهای J58
عملیات روشن کردن SR-71 فرآیندی بسیار دقیق و توام با ریسک بالا بود. خلبان از طریق سیستم اینترکام به سرگروه مکانیک‌ها دستور می‌داد تا موتورهای بیوک را درگیر کنند. اپراتور گاری با فشردن کلید مربوطه، گیربکس‌ها را درگیر می‌کرد و باید در طول فرآیند استارت، شتاب را به‌گونه‌ای تنظیم می‌کرد که فشار گشتاور روی محدوده ۹۵۰ نیوتن متر حفظ شود. اگر فشار گشتاور از حد مجاز فراتر می‌رفت، رابط اتصال به‌صورت خودکار رها می‌شد تا از صدمه به گیربکس جلوگیری کند اما این اتفاق خلبان را ناچار می‌کرد عملیات را متوقف سازد. حفظ فشار بسیار پایین نیز منجر به تأخیر در شتاب‌گیری و خطای حرارتی می‌شد. پیشرانه‌های بیوک مجبور بودند برای رساندن موتور J58 به دور ۳,۲۰۰ rpm، تا ردلاین ۴,۹۰۰ rpm و زیر فشار مرگبار کار کنند. در این میان، چون سیستم فاقد کلاچ یک‌طرفه بود، اگر رابط اتصال پس از روشن شدن جت گیر می‌کرد، توربین هواپیما موتورهای بیوک را تا دورهای بالای ۶ هزار rpm مجبور به چرخش می‌کرد که به پدیده شاتون زدن، انهدام پیشرانه‌ها و پرتاب قطعات روغنی از زیر گاری منجر می‌شد. پس از رسیدن موتور به دور مناسب، با تزریق ۳۰ سی‌سی ماده آتش‌زای تری‌اتیل‌بوران، شعله سبز تیره مشخصی ایجاد می‌شد و موتور J58 با سوزاندن سوخت تخصصی JP-7 به‌صورت مستقل به کار ادامه می‌داد. با رسیدن دور موتور به ۳,۲۰۰، خلبان فرمان قطع اتصال را صادر می‌کرد و رابط به‌طور خودکار آزاد می‌شد.
جایگزینی پیشرانه‌های بیوک با بلوک‌های شورلت و توربین‌های گرت
فشار کاری شدید و سوانح مکرر، شمار زیادی از موتورهای نیل‌هد AG330 را از بین برد. پس از توقف تولید این پیشرانه‌ها توسط بیوک در سال ۱۹۶۶، مهندسان پروژه SR-71 ناچار شدند تمام موتورهای یدکی کشور حتی نمونه‌های موجود در اوراقی‌ها را جمع‌آوری کنند. مهندسان درنهایت پیشرانه‌های V8 بیوک را با نمونه‌های قدرتمندتر ۷.۴ لیتری شورلت LS7 با قدرت ۴۲۵ اسب بخار برای هر موتور جایگزین کردند. گام نهایی در تکامل این سیستم توسط کمپانی گرت برداشته شد که گاری استارت هوایی 3AG1100 را با پیشرانهٔ توربین گازی ۷۰۰ اسب بخاری توسعه داد تا نیاز به موتورهای پیستونی کاملاً برطرف شود. بااین‌حال، صدای مهیب دو پیشرانه عظیم V8 با اگزوزهای مستقیم که با دور نزدیک به ۵ هزار rpm زوزه می‌کشیدند و ناگهان با غرش رعدآسای توربوجت‌های بلک‌برد جایگزین می‌شدند، تصویری به‌یادماندنی از اوج عظمت مهندسی جنگ سرد است؛ پرنده‌ای بی‌نظیر که برای پرواز در مرزهای ناشناخته سرعت، به زور بازوی ماشین‌های عضلانی آمریکا نیاز داشت.
