空中加油(AAR)也叫飛行中加油,自第二次世界大戰(zhàn)后,在軍事上的應用越來越廣泛,在歷次局部戰(zhàn)爭中都發(fā)揮了重要作用??罩屑佑蜋C是專門用來在飛行中為其它飛機補充燃油的飛機,多由大型運輸機、戰(zhàn)略轟炸機改裝而成。目前,世界主要軍事強國都將空中加油作為增加轟炸機、戰(zhàn)斗機、預警機及運輸機航程和戰(zhàn)斗力的有效方法,不斷加大空中加油機的部署力度。目前,世界上共有31個國家的軍隊裝備了空中加油機,總數(shù)達1100多架。
空中加油起步緩慢
自從有了飛機后,人們就開始探索增大飛機航程的辦法。1909年有人提出了空中加油的設想,1921年美國人威利·梅伊就背著一只裝有20升航空汽油的航空油罐,從一架正在飛行的林肯型飛機的機翼上,爬到另一架飛行的JN—24型飛機的機翼上,將油罐中的航空汽油倒進了該機的油箱中,激發(fā)了人類研究空中加油技術的熱情。1923年,美軍在加利福尼亞州的圣地亞哥灣上空進行了人類歷史上第一次空中加油試驗,兩架單引擎DH型飛機編隊飛行,后面飛機上的后座飛行員站起來,將從在前上方飛行的飛機上垂下的一根10多米長的軟管用手捉住,接在自己所在飛機的油箱上。在前后總共37小時的飛行中,兩架飛機互相共加注了678加侖汽油和潤滑油,標志著第一架空中加油機的誕生。但是,這種加油過程全由人力操作,加油機高于受油機,靠高度差加油,很難實際應用。
此后,由于試驗危險性高、開發(fā)成本昂貴,空中加油技術在二十多年的時間里竟被“束之高閣”,無人問津。這種情況一直延續(xù)到二戰(zhàn)以后噴氣式飛機的出現(xiàn)。20世紀40年代初英國首先研制出插頭錐套式加油法(即后來常說的軟式加油法),美國接著于1949年研制出伸縮管式加油法(即后來常說的硬式加油法)。至此,空中加油才開始進入了實用階段。軟式加油法安全性好,可同時給多架飛機加油,但加油量比較小,而硬式加油法加油量比較大,但是每次只能給一架飛機加油,且安全性不如軟式加油法。
空中加油戰(zhàn)績赫赫
空中加油技術成熟之后,立即得到了廣泛的采用,在許多重大戰(zhàn)役、戰(zhàn)斗中功不可沒。
上世紀60年代初開始的越南戰(zhàn)爭期間,美軍的172架KC-135加油機共飛行1 946 8 7架次,進行空中加油813878次,共加燃油410萬噸,開創(chuàng)了首次大規(guī)模實施空中加油的歷史:1967年6月5日,以色列為了達到偷襲埃及的目的,采用空中加油技術使飛機起飛后并不直飛向埃及前線,而是橫穿地中海,繞到埃及后方,對埃及的10個軍用機場進行突擊,使埃及400多架飛機被毀于地面1986年,美國空襲利比亞時,29架KC—10A空中加油機8次為載滿炸彈的24架F-111戰(zhàn)斗轟炸機實施加油,使其從位于英倫三島的基地起飛往返飛行7000多千米不著陸:1982年4月30日,作戰(zhàn)半徑僅有3700千米的英國“火神”式戰(zhàn)略轟炸機從本土起飛,在加油機的支持下,連續(xù)飛行1萬多千米不著陸,襲擊了阿根廷設在馬爾維納斯群島斯坦利港口的機場。阿軍的“超級軍旗”飛機,經(jīng)空中加油后,也曾擊沉了英“謝菲爾德號”導彈驅(qū)逐艦和“大西洋運輸者”集裝箱船。馬島戰(zhàn)爭中,英軍編制內(nèi)的15架加油機和臨時由轟炸機改裝的加油機共實施了600多次空中加油,對馬島戰(zhàn)爭的結(jié)局產(chǎn)生了決定性的影響:1995年6月2日,美空軍進行了“環(huán)球力量”外場不著陸演習飛行,29架次加油機先后實施了6次空中加油,共加注油料241萬磅(1094噸),使3架B—1B戰(zhàn)略轟炸機成功環(huán)繞地球飛行30余小時,總航程約4萬千米,于3日夜間返回起飛基地一一得克薩斯州的戴耶斯空軍基地,創(chuàng)造了航空史上迄今為止不著陸飛行的最遠紀錄,使美軍空戰(zhàn)領域進入“全球戰(zhàn)場”的時代。空中加油已成為美國空軍“全球機動、全球作戰(zhàn)”能力不可或缺的組成部分。
近幾次局部戰(zhàn)爭中,空中加油得到了更為普遍的采用。例如,海灣戰(zhàn)爭期間,僅美軍就投入加油機308架,共完成5.1萬次空中加油任務,科索沃戰(zhàn)爭中,北約出動的240架空中加油機,共實施了1.4萬次空中加油。美國的B—2由其本土起飛實施遠程奔襲主要靠空中加油,在“伊拉克自由行動”中,僅2003年4月3日一天,美空軍的空中加油機就出動了450架次。
空中加油意義重大
是否擁有空中加油機是衡量一個國家空軍作戰(zhàn)能力高低的重要標志??罩屑佑蜋C的出現(xiàn),使得空中打擊力量的作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)時間和作戰(zhàn)半徑有了長足的進步,因此被稱為“空中力量倍增器”。進入21世紀以來,空中加油機在戰(zhàn)爭中的使用率越來越高,發(fā)揮著越來越重要的作用??罩屑佑蜋C的重要性主要體現(xiàn)在以下五個方面。
可增加飛機的航程和作戰(zhàn)半徑空中加油機可彌補飛機載油量的不足,使其能夠超出正常作戰(zhàn)半徑和航程執(zhí)行遠程作戰(zhàn)任務。據(jù)統(tǒng)計,一般情況下,經(jīng)過一次空中加油,轟炸機的作戰(zhàn)半徑可以增加25~30%,戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)半徑可增加30~40%:運輸機的航程可增加一倍。如果實施多次空中加油,有受油能力的作戰(zhàn)飛機完全可以“全球到達,全球作戰(zhàn)”。例如,蘇-30MKK戰(zhàn)斗機使用機內(nèi)燃油的作戰(zhàn)半徑為1600千米,接受一次空中加油后的作戰(zhàn)半徑可增加到2600千米,兩次空中加油作戰(zhàn)半徑遠達3495千米。
可增加飛機的載彈量和載貨量要提高轟炸機、戰(zhàn)斗機的打擊能力以及運輸機的運輸能力,就要通過降低飛機的載油量來提高載彈量和載貨量,但載油量的降低又會導致作戰(zhàn)半徑的縮小。有了空中加油機,這種矛盾迎刃而解,轟炸機、戰(zhàn)斗機和運輸機可最大限度地提高載彈量和載貨量而無需考慮其載油量,大大提高了作戰(zhàn)效能和運輸能力。據(jù)分析,8架F-117A戰(zhàn)斗機配備2架空中加油機就能完成相當于75架飛機組成的編隊所能完成的任務。
可延長支援保障飛機的滯空時間巡邏機、預警機、偵察機等執(zhí)行支援保障任務的飛機,往往需要較長的滯空時間。如果沒有空中加油機,就要保證較高的出動架次率,才能確保所需的滯空時間。如果使用空中加油機,少量的飛機就可以完成較多的任務。例如,美軍的E-8C“聯(lián)合星”偵察機,在不進行空中加油時滯空9小時,經(jīng)一次空中加油可滯空15小時。
可提高快速機動能力和打擊的突然性使用空中加油機,各類飛機便能直接從遠離突擊目標的本土機場起飛,實施遠距離不著陸飛行,減少了對中途機場的依賴,避免了轉(zhuǎn)場起降帶來的延誤和不便,大大提高了航空兵的遠程機動和快速反應能力,有利于實現(xiàn)空襲的突然性。
可支持搜索救援對因缺油斷油而可能失事的飛機,進行空中緊急加油,就可使其順利返航。例如,海灣戰(zhàn)爭的第一天,美軍一架加油機及時救援了一
架即將斷油的F-117隱形戰(zhàn)斗機。另外,空中加油機和救援直升機配合使用,還可以提高直升機搜救的范圍和能力。據(jù)稱,西方國家運用空中加油,救援了許多瀕臨斷油的飛機,挽回損失達幾億美元。
空中加油全過程
空中加油是在高空高速的情況下進行的,一個小小的失誤就可能造成機毀人亡的嚴重后果,因此世界上各個有著空中加油能力的國家都制定有嚴格的空中加油程序。下面以英國飛機執(zhí)行空中加油的過程為例,向大家簡單介紹一下空中加油的一般程序。在接到空中加油任務后,英國皇家空軍的“空中加油控制(ARC)分隊”會做一些前期準備工作。首先是負責規(guī)劃一條長度約2000英尺的加油航線,并確定加油機和受油機會合的具體加油點。隨后和其他部門一起對加油點所在的空域進行清除。在確定的加油航線獲得批準后,空中加油控制分隊要將批準信息及飛機的性能數(shù)據(jù)(主要是耗油率)輸入到計算機中,確定加油的次數(shù)等關鍵數(shù)據(jù),以防在空中出現(xiàn)問題。此外,空中加油控制分隊還要發(fā)布一個“航線簡報”,內(nèi)容包括航線,預計的天氣狀況等。隨后空中加油行動開始展開??罩屑佑陀蓵稀?、加油和退出四個階段組成。
會合在加油機和受油機抵達指定位置后,空中加油控制分隊向受油機發(fā)出航向和速度指令,同時引導受油機與加油機會合,直到受油機飛行員能用雷達或目視發(fā)現(xiàn)加油機為止。隨后,受油機進入受油位置。一般情況下,受油機應比加油機的高度低60米。
對接對接是空中加油的一個關鍵環(huán)節(jié),需要駕駛員的勇氣和高超的駕駛技術,稍有不慎,如抬高或降下機頭,極有可能造成毀滅性的后果。對接必須嚴格按照技術要求和操作程序進行。受油機攜帶武器時,應采取嚴格的安全措施。英軍條令規(guī)定,除加油和通話開關外,飛行員不得觸及其他電子開關。
加油加油時,受油機與加油機的高度、速度、相對位置都必須嚴格保持不變。當受油機加入一部分燃油后,飛機重量就會增加,而加油機重量又會減輕,兩機必須隨時調(diào)整飛機的速度和姿態(tài),以保證順利實施加油。
退出加油完畢后,受油機減速脫離、退出。加油機吊艙的相應機構控制油泵停止工作,加油管中燃油停止流動,相關信息顯示在座艙的加油控制板上,傳動機構收回加油管。整個空中加油過程也隨即結(jié)束。
空中加油技術現(xiàn)狀
軟式加油和硬式加油是目前發(fā)展最為成熟的兩種空中加油技術。
軟式加油技術
由英國空中加油公司于上世紀40年代開發(fā),是應用最為廣泛的空中加油技術。目前,北約、美國海軍和其他很多國家都采用這種技術。采用軟式加油技術的機種包括洛馬公司的S-3B、KC-130,及波音公司的707-200。根據(jù)加油機機體結(jié)構的不同,受油機既可從機翼下方的加油吊艙中受油,也可從機身中心線下方的軟管加油單元(HDU)中受油。受油時,受油機將伸出加油探頭與浮錨結(jié)合,加油機將油液壓入受油機,輸入油液的數(shù)量通常是事先設定好的。加油工作完成后,受油機收回探頭,探頭脫離浮錨。如果探頭和浮錨出現(xiàn)意外斷開,或啟動緊急脫離程序,空中加油系統(tǒng)將會自動停止傳輸油液,并將浮錨與探頭斷開。
采用該方式進行空中加油,受油機的設備非常簡單,只要在機首或機翼前緣安裝一根固定的或可伸縮的受油管即可。而加油機的加油設備則由絞盤、一條22至30米長的軟管和一個漏斗式浮錨組成(因此該種加油技術也稱著軟管—浮錨式加油技術)。浮錨的重量較輕,上面裝有機械自鎖設備。當受油管伸進浮錨后,浮錨上的設備自動鎖緊受油管口,使之與輸油軟管相銜接,軟管則由絞盤控制放出和回收。軟式加油系統(tǒng)經(jīng)過逐步改進,性能不斷提高,其優(yōu)點是一架大型加油機上可安裝數(shù)套加油設備,可同時為幾架戰(zhàn)機加油。由于加油機與受油機存在相對運動,采用具有柔性的軟管銜接安全性好。缺點是對大氣紊流相當敏感,銜接時比較困難,對飛行員的操作技術要求高,其次是輸油速度慢,約為每分鐘1500升左右,因此給大型軍機加油時需要較長的作業(yè)時間。
硬式加油技術
與軟式加油技術相對應,是由美國波音公司開發(fā)的一項加油技術。該項技術基本上是美國空軍專用的空中加油技術。但是,由于美國空軍戰(zhàn)斗機(尤其是F-16戰(zhàn)斗機)在世界上的廣泛應用,某些國家(如新加坡和土耳其),也采用了這種技術,機種包括波音公司的KC-135E/R與KC-10等。受油時,空中加油機伸出加油桁桿,隨后,受油機接近桁桿,到指定位置時,與加油機距離保持不變。加油機上的操作人員利用V形操作面控制加油桁桿與受油機的位置,使之與受油機上的受油管銜接。
采用該硬式加油技術進行空中加油,加油機的尾部要安裝一個由兩截可伸縮的剛性伸縮管所組成的加油桁桿,還要安裝一個操作人員控制艙。加油桁桿平時為收起狀態(tài),進行空中加油作業(yè)時將其伸出。加油桁桿的中間裝有V形操作面,其作用類似于航空器的升降舵,操縱它可使加油桁桿在一定范圍內(nèi)移動,因此,該種技術也稱著飛桁式加油技術。采用飛桁式加油技術輸油速度快,可達到6000升/分鐘,對空氣紊流不敏感,銜接操縱方便等優(yōu)點。缺點是一次只能給一架戰(zhàn)機加油,通用性差,并且需要有受過專業(yè)訓練的加油操作員。與軟管一浮錨式加油方法類似,飛桁式加油法也有標準的脫離程序。
當前,有些機種已經(jīng)將上述兩種技術結(jié)合起來使用。例如,美國空軍為波音公司的KC-135系列的加油桁桿開發(fā)了一套漏斗式浮錨加油軟管改裝套件,在需要時可加裝。波音公司的KC-10在設計時即考慮任務需求的多樣性,在機尾加油桁桿處安裝了兩套加油管線。
世界各國軍隊加油機大掃描
目前,世界上共有31個國家的軍隊裝備了空中加油機,總數(shù)達1100多架。其中,裝備數(shù)量最多、性能最高的依次是美國、英國和俄羅斯,同時,也只有上述三個國家具備生產(chǎn)空中加油機的能力。
美軍
加油機數(shù)量最多,共有684架,約占到世界加油機總數(shù)的三分之二,絕大多數(shù)是波音公司的KC—135“同溫層加油機”,其中,空軍的數(shù)量最多,共有546架KC-135,59架KC-10A,海軍裝備了4架KC—130F“大力神”,海軍陸戰(zhàn)隊裝備了75架KC—130。在上述加油機中,最先進的是空軍的KC—135和KC-10,前者是由波音公司在707客機的基礎上研制而成的,后者是由麥道公司(被波音公司并購)在DC-10型噴氣式客機的基礎上研制的。到目前為止,美空軍一共購買了700多架KC—135和60余架KC-10。
KC-135的最大載油量118.11千升,可供加油量60,2千升。KC—135可以給各種性能不同的飛
機加油,在加油時排除了讓受油機降低高度及速度的麻煩,既提高了加油安全性,也提高了受油機執(zhí)行任務的效率。它采用伸縮套管式空中加油系統(tǒng),加油作業(yè)的調(diào)節(jié)距離為5.8米,可以在上下53度和橫向30度的空間范圍內(nèi)活動,能夠同時給幾架戰(zhàn)斗機加油。KC-10的載油量較大,最大載油量為161噸,而且既能為其他飛機加油,又能在空中接受加油。
1964年6月9日,4架KC-135加油機首次參加實戰(zhàn),為美國空軍的8架F-100戰(zhàn)斗機進行了空中加油,曾一度活躍在越南戰(zhàn)場上。在海灣戰(zhàn)爭期間,美國空軍的KC—135和KC—10加油機一共為多國部隊的飛機加油5.1萬多次,共輸送了7.1億升燃油,并且全部成功。
英軍
目前共裝備了26架空中加油機,其中包括20架VC-10和6架“三星”型加油機。VC—10加油機是英國原維克斯飛機公司研制的中遠程民航機。1978年,英國航宇公司按照英國空軍的要求將9架二手的民用VC-10運輸機改裝成空中加油機。在這9架VC-10中,有5架標準型改裝后稱為VC—10K2,另外4架超級VC—10改裝后則稱為VC-10K3。這兩種類型的空中加油設備配置相同:機尾有1個Mk-17B加油器;兩側(cè)翼下各掛1個Mk-32/2800加油吊艙。與VC—10K2相比,K3的機身長度增加了近4米,因而有較大的裝載能力。1990年12月,英國空軍簽訂一項合同,增加了11架VC—10空中加油機。其中有由退役的民用超級VC—10改裝的,也有由英國空軍現(xiàn)役VC-10C1型運輸機改裝并保留了運輸機功能的?!叭恰笨罩屑佑蜋C1986年開始服役,雖然一次只能為一架飛機加油,但是它還可以當運輸機使用,在不載燃油的情況下可運載43000千克貨物。
英國皇家空軍共在海外部署了4架空中加油機,其中,在巴林部署了2架VC-10,在土耳其部署了1架VC-10,在意大利部署了1架“三星”加油機。2002年9月5日,美英聯(lián)軍對伊拉克西部的一處主要防空設施進行了空中打擊,VC-10空中加油機參與了支援行動,為3架“狂風”GR4攻擊機進行了空中加油。
俄羅斯
擁有21架“伊爾—78”空中加油機,其中包括1 2架改進型的“伊爾II-78M”?!耙翣枴?8”加油機是由“伊爾—76”軍用運輸機改裝而成,1978年交付俄軍使用。
“伊爾—78”加油機的主要任務是向遠程飛機、前線飛機和軍用運輸機進行空中加油,同時還可用作運輸機,向機動機場緊急運送燃油。它采用三點式空中加油系統(tǒng),可同時為3架飛機加油?!耙翣枴?8”加油機的最大可供油量為65噸,正常輸油率為1000升/分鐘?!耙翣枴?8M”裝備了三個油箱,最大可供油量提高到了106噸?!耙翣枴?8M”和“伊爾—78”采用的是“軟管”式空中加油系統(tǒng),新研制的UPAZ—1M空中加油吊艙性能比原有的UPAZ—1A吊艙先進,輸油能力提高為2340升/分鐘。
鑒于“伊爾—78”空中加油機的優(yōu)良性能,印度于2001年開始引進“伊爾—78M”,目前共裝備了6架。2006年,印度空軍的“伊爾—78M”參加了在美國阿拉斯加州上空舉行的“合作對抗雷”演習,在演習中,該加油機在2萬千米的往返航程中成功地為6架“美洲虎”戰(zhàn)轟機共進行了30多次空中加油。
空中加油機的未來發(fā)展
向多用途化方向發(fā)展
各國在選擇新的空中加油平臺時,普遍開始傾向于“一機多用”的選擇原則,看重加油機的使用效率。美國空軍表示將選擇多功能的加油/貨運飛機(可以運輸貨物,但主要功能是空中加油)作為其新型加油機。新型加油機還要能充當通信中繼平臺,能夠安裝貨盤化的任務設備(如指揮和控制任務設備)。目前,參加美國空軍新型加油機競標的兩種機型——歐洲宇航防務集團(EADS)/諾斯羅普格魯曼公司的KC-30和波音公司的777-200F都是多用途加油機。2004年1月,英國空軍選擇了A330多用途空中加油/運輸機(MRTT),作為替代現(xiàn)有的VCl0和“三星”空中加油機的新機型,預計第一架A330將于2008年進入現(xiàn)役。2003年10月,澳大利亞皇家空軍也選定了A330多用途空中加油/運輸機作為其新型空中加油機,該公司將于2007年至2009年向澳大利亞皇家空軍交付5架A330空中加油機,用于取代現(xiàn)役的波音707-338C空中加油機,向33個飛行中隊提供空中加油服務。此外,德國和加拿大空軍還委托EADS將其現(xiàn)役的A310加油機改裝成多用途空中加油/運輸機。第1架改型后的飛機于2004年9月交付德國空軍。
數(shù)字化程度越來越高
在加油過程中,加、受油飛機的戰(zhàn)術協(xié)同配合極其復雜,人為控制會導致重大的安全隱患。為了提高空中加油的效能及安全性和穩(wěn)定性,各國在研制新的空中加油機或?qū)ΜF(xiàn)有加油機進行改裝時,注重提高加油系統(tǒng),尤其是加油吊艙的數(shù)字化程度,以期實現(xiàn)加油過程的自動化。美國空軍特種作戰(zhàn)司令部在其MC-130H“戰(zhàn)爪Ⅱ”空中加油機上安裝了902E數(shù)字化吊艙,能夠向MH-47,HH—53,HH-60等型直升機以及V-22“魚鷹”飛機捉供24小時的空中加油服務。澳大利亞皇家空軍新型的A330-200多用途空中加油/運輸機選擇了905E數(shù)字化吊艙。德國的4架A310多用途空中加油/運輸機以及加拿大的2架CC—150“北極星”空中加油機選擇了907E數(shù)字化吊艙。法國、德國和西班牙的A400M空中加油機則選擇了908E數(shù)字化吊艙,該吊艙采用了復合結(jié)構,其動力供應的頻率可變,還能與飛機的航空電子設備建立光學通信連接。
強調(diào)自我保護能力
現(xiàn)有的加油機既無火力系統(tǒng),又無預警裝置,戰(zhàn)時極易遭到敵方攻擊。因此,各國都在努力采取各種防護措施,以增強空中加油機的自我保護能力。例如,英國皇家空軍已在某些“三星”加油機(主要是向阿富汗和伊拉克的部隊提供保障的飛機)上安裝了諾斯羅普格魯曼公司的大型飛機紅外電子對抗(LAIRCM)系統(tǒng),使其具備抵抗電子攻擊的能力。此外,他們還在某些“三星”和VCl0加油機上安裝了聯(lián)合戰(zhàn)術信息分發(fā)系統(tǒng)(JTIDS)終端,借以向加油機的飛行員提供全面的空情情報,從而使加油機能夠及時規(guī)避險情。
提高加油能力成為重點
目前,各國不斷從加油機的各部分人手,采取相應措施來提高下一代加油機的加油能力,主要包括;選擇運載量較大的飛機作為新的空中加油平臺(或改裝符合運載量要求的運輸機),增強供油能力。德國新采購的A310多用途空中加油/運輸機的基本儲油量為61070升,還可加裝5個副油箱,每個副油箱的儲油量為7200升,從而使飛機的總儲油量達97070升,采用加油速率更高的加油系統(tǒng),提高加油效率。澳大利亞皇家空軍新型的A—330加油機上安裝了先進加油導管系統(tǒng)(ARBS),該系統(tǒng)能夠保持每分鐘4500升的輸油率,而美國現(xiàn)役的KC—135每分鐘的輸油量僅為1690升。