“黑鸟”——SR-71侦察机，这个由洛克希德天才设计师凯利·约翰逊和他的团队设计的一半像太空飞船，一半像飞机的航空艺术品，是世界上有人驾驶的最快的飞机，曾创下时速3529.56公里（约3.3马赫）的速度纪录和25929米的高度纪录。
20多年来，虽然这只鸟早已不在江湖，但是江湖上依然流传着它的传说。这不仅仅是因为它创造出的一系列记录，更是由于它诞生背后所包含的一系列杰出设计。当然……也有可能是因为它真的太帅了。
充满科幻感的SR-71
不过，十足的科幻感或许和它涂装的深黑蓝色的表面漆有关，“黑鸟”也正是因此而得名。如果没有这层漆，你会发现它其实是一只钉满了铆钉的“钛合机”。
在研制SR-71“黑鸟”高空战略侦察机时，由于设计指标要求最高时速是音速的3倍，此时机体表面温度将远远超过常规铝制蒙皮的承受极限，热障的问题亟待解决。
SR-71高速飞行表面温度分布
小贴士
飞机在飞行时，机体表面与空气强烈摩擦会产生热量，飞机的飞行速度越高，机体表面温度急剧升高，导致机体材料结构强度减弱，刚度降低，使飞机外形受到破坏，这就是飞机的热障。一般认为，飞机出现热障的速度段在2.5马赫以上。
此时，可供选择的材料基本只有不锈钢和钛合金，考虑到不锈钢的重量太大，会影响到飞行速度和升限等性能参数，凯利·约翰逊的团队选择了具备高比强度、高韧性、优异的抗疲劳性能和耐高温性能的钛合金。
在当时，使用钛合金主要面临三个问题。第一个就是钛真的太贵了。这倒不是因为它很稀有，事实上，钛元素在地球上分布广泛，其含量超过地壳质量的0.4%，全球探明储量约34亿吨，在所有元素中含量居第10位。它贵就贵在，合成优质钛合金的工艺成本太高了。
目前，从矿石中提炼出来作为工业原料的海绵钛市场价就要10美元/kg左右
海绵钛需要经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，才能铸成钛锭，而后经加工制成各种钛材。真空熔炼工艺要求严格、设备复杂、成本高，而航空用钛合金铸锭更需经过三次真空熔炼获得，以确保其成分的均匀性。使用在黑鸟身上的钛合金部件，还需要经过锻件的加工过程，加工温度通常在900-1200℃左右，对加工时间也有着很严格的要求，要经过十几个火次的反复锻造，才能保证钛合金能够更加稳定。
钛合金复杂的锻造工艺
不过这对于研发之初的团队来讲根本不算个事儿，不差钱儿，随便造。然而，就像著名哲学家沃斯基·彼得（wozijibiande）说的那样，“没有人会永远不差钱”，最终高昂的制造成本和维护成本成为SR-71永久性退役的主要原因。
回到不差钱的设计初期，钱有了，第二个问题来了，去哪儿买？当然是去钛金属的最大出产国了，找找，哪呢？
没错，就是苏联。为了不被苏联发现购置大量钛金属的真实目的，中情局成立了很多皮包公司用于购买苏联的钛金属。这感觉，大概跟你小时候借你同桌橡皮，再把橡皮屑吹他一脸差不多吧。
不管怎么说，钛是到手了。接下来就是第三个问题，怎么加工？
钛合金的机械加工难度很高，高切削温度、与刀具发生化学反应、弹性模量较低等等问题使得它对加工工艺要求非常高。在当时的加工工艺并不成熟的条件下，工程师采用了铆接组合式壁板技术，因此，你会在飞机的蒙皮上看到大量的铆钉。不过，这也大大降低了飞机的结构强度，使得SR-71只能作为侦察机使用。
为了解决飞机在高速飞行时蒙皮发生热膨胀的问题，研发团队将主翼内侧蒙皮沿轴向设计成了褶皱状，这样在高速飞行时它可以向垂直方向伸展，避免应力过强导致蒙皮撕裂，同时增强纵向强度。部份SR-71在机身中心附近有红色的警示条，以防止维修人员不慎破坏蒙皮，因为这里的蒙皮薄而易破，很大一块区域的下方都没有结构梁提供额外支撑。
最终，每架SR-71上用到的钛足足有30吨，达到飞机结构总重量的93%，到目前为止还没有其它飞机能够打破这一用钛比例纪录，因此，SR-71也被称作“全钛飞机”。可以说，这架传奇飞机，从设计之初到最终退役，处处都显示着：我“钛”难了。
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