空中加油技術(shù)有多難「有一輛車(chē)適合做什么生意」

來(lái)源:解放軍報(bào)

王明森 雷柱 李瑞

年初，據(jù)以色列國(guó)防部透露，以色列將購(gòu)買(mǎi)2架由波音公司制造的KC-46A“飛馬座”新一代空中加油機(jī)，以提升空軍遠(yuǎn)程打擊能力。

作為在飛行狀態(tài)下為其他飛機(jī)補(bǔ)充燃油的特種飛機(jī)，空中加油機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著不可替代的作用，一直是各國(guó)空軍競(jìng)相發(fā)展的主戰(zhàn)裝備之一。其在增加戰(zhàn)機(jī)航程、續(xù)航時(shí)間和有效載重等方面的突出表現(xiàn)，贏得“空中力量倍增器”的美譽(yù)，并成為衡量一個(gè)國(guó)家遠(yuǎn)程空戰(zhàn)能力的重要標(biāo)志之一。

浪漫的“長(zhǎng)空之吻”，背后需要精湛的駕馭操控，更需要精良的制造工藝。此前，以色列已與美國(guó)簽訂購(gòu)買(mǎi)8架KC-46A空中加油機(jī)的軍購(gòu)合同，但由于波音公司在制造過(guò)程中“小問(wèn)題”接連不斷，交付日期一再后延。這也足以見(jiàn)得，制造空中加油機(jī)并非易事。

相比一般大型飛機(jī)，空中加油機(jī)既要有很大的載油量，又要有很高的經(jīng)濟(jì)性，空中加油技術(shù)方面難度則更大，這些都給空中加油機(jī)的制造提出了挑戰(zhàn)。

“轉(zhuǎn)身”升級(jí)：充滿艱難的改裝之路

目前，全球范圍內(nèi)已有不少?lài)?guó)家裝備了空中加油機(jī)，但大多依靠購(gòu)買(mǎi)他國(guó)產(chǎn)品，能夠自主制造空中加油機(jī)的國(guó)家少之又少。

作為現(xiàn)代空軍武器裝備中不可或缺的一員，空中加油機(jī)大多是由運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)乃至民航客機(jī)等改裝而來(lái)。這對(duì)缺乏大型飛機(jī)研制技術(shù)的國(guó)家而言，無(wú)疑抬高了制造空中加油機(jī)的門(mén)檻。

擁有大型飛機(jī)并不代表能制造出空中加油機(jī)，如何實(shí)現(xiàn)這場(chǎng)高難度跨越，背后充滿著各種技術(shù)挑戰(zhàn)。

為滿足加油機(jī)的特殊功能需求，一般需要對(duì)其原始平臺(tái)重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，主要是調(diào)整油箱和貨艙的布局，以最大限度滿足載油需求。從外部結(jié)構(gòu)看，加油機(jī)還需要在機(jī)尾和機(jī)翼等位置安裝相應(yīng)的加油裝置，實(shí)現(xiàn)與機(jī)身內(nèi)油箱相連。

最初，各國(guó)發(fā)展加油機(jī)都是以轟炸機(jī)為主要平臺(tái)。二戰(zhàn)末期，美國(guó)對(duì)B-29轟炸機(jī)進(jìn)行升級(jí)改裝。將其作為加油機(jī)并投入實(shí)戰(zhàn)。英國(guó)則以“勝利者”轟炸機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行加油機(jī)改裝。蘇聯(lián)早期加油機(jī)也是由圖-16和米亞-4轟炸機(jī)起步。

由于這些飛機(jī)載荷有限，加上自身采用大耗油量渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，難以提供較大的空中給油能力。發(fā)展更實(shí)用的空中加油機(jī)，急需一種載重能力更強(qiáng)、內(nèi)部空間更大的改裝平臺(tái)。

成熟的大型客機(jī)以其巡航油耗較低、維護(hù)保障便利、多用途潛力出色等優(yōu)勢(shì)，很快成為西方國(guó)家改裝空中加油機(jī)的全新選擇。法國(guó)依靠多型號(hào)空客飛機(jī)，一躍成為空中加油機(jī)研發(fā)強(qiáng)國(guó)。

與轟炸機(jī)等大型軍用飛機(jī)相比，民航客機(jī)改裝加油機(jī)難度更大。民航客機(jī)在追求燃油經(jīng)濟(jì)性和遠(yuǎn)航性能的同時(shí)，不得不犧牲滑跑距離、機(jī)動(dòng)性能、飛行速度適應(yīng)范圍、抗氣流干擾能力和主體機(jī)構(gòu)抗損傷能力等要素。在改裝加油機(jī)的過(guò)程中，人們必須對(duì)這些性能進(jìn)行合理改進(jìn)，才能最終改裝成功一款加油機(jī)。

此外，繁瑣的改裝工藝也是一大技術(shù)挑戰(zhàn)。除了常規(guī)加裝加油設(shè)備和油箱外，按照軍標(biāo)重新進(jìn)行電路走線和改進(jìn)通信設(shè)備等，也是一件不容小覷的“麻煩”事。據(jù)報(bào)道，法國(guó)空客公司在A330客機(jī)改裝多用途空中加油機(jī)的過(guò)程中，大概需要安裝16000種新部件和約450種新電氣線束，以及6000個(gè)支架和1700個(gè)連接器。

事實(shí)上，加油機(jī)一旦經(jīng)過(guò)改裝“投身行伍”，還必須結(jié)合戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)際考慮自身配置。俄羅斯的伊爾78M-90A除采用更先進(jìn)的機(jī)載設(shè)備和加油裝置外，還專(zhuān)門(mén)加裝了L370“維特伯斯克”機(jī)載主動(dòng)防御系統(tǒng)，能有效應(yīng)對(duì)來(lái)自紅外和激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的威脅。這些技術(shù)，無(wú)一不在加大一臺(tái)先進(jìn)空中加油機(jī)的制造難度。

“長(zhǎng)空之吻”：暗藏驚險(xiǎn)的浪漫之舉

空中加油這項(xiàng)技術(shù)是何時(shí)出現(xiàn)的？

早在第一架飛機(jī)問(wèn)世之初，人們就開(kāi)始設(shè)想各種不落地的加油方式。

1923年，美國(guó)首次實(shí)現(xiàn)真正意義上的空中加油。美陸軍一架單發(fā)動(dòng)機(jī)DH-4B型飛機(jī)，在飛行中由另一架同型飛機(jī)以軟管自流的方式進(jìn)行了兩次加油，從而揭開(kāi)了空中加油史上新的篇章。當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程全程需要有人用雙手捏住軟管，操作難度等同一次“空中雜技”。

20世紀(jì)30年代，空中加油技術(shù)有了一定發(fā)展，美國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)家都研制出了相應(yīng)的機(jī)載空中加油設(shè)備。第二次世界大戰(zhàn)期間，空中加油技術(shù)開(kāi)始用于實(shí)戰(zhàn)。盟軍許多轟炸機(jī)通過(guò)在大西洋上空進(jìn)行空中加油，實(shí)現(xiàn)了對(duì)德國(guó)本土的遠(yuǎn)程奔襲。

目前，比較成熟并被廣泛采用的空中加油技術(shù)主要有兩種：軟管-浮錨式加油方案和飛桁式加油方案(也稱(chēng)為硬式加油方案)。

軟管-浮錨式加油方案由英國(guó)空中加油公司于20世紀(jì)40年代開(kāi)發(fā)，是應(yīng)用最為廣泛的空中加油技術(shù)。采用該方式進(jìn)行空中加油，受油機(jī)只需在機(jī)首或機(jī)翼前緣加裝一根受油管即可，加油機(jī)的加油設(shè)備則由絞盤(pán)、一條軟管和一個(gè)漏斗式浮錨組成。浮錨上裝有機(jī)械自鎖裝置，當(dāng)受油管伸進(jìn)浮錨后，浮錨會(huì)自動(dòng)鎖緊受油管口，使之與輸油軟管相銜接，從而完成加油工作。

由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于拆裝，一架大型加油機(jī)可安裝數(shù)套軟式加油設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)為多架戰(zhàn)機(jī)加油，柔性的軟管銜接也提高了加油機(jī)與受油機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的安全性。但軟式加油的缺點(diǎn)也很突出：受氣體紊流影響較大，銜接較為困難，對(duì)飛行員操作技術(shù)要求更高；輸油軟管承壓能力有限，輸油速度較慢，因此給大型軍機(jī)加油時(shí)需要較長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間。

飛桁式加油方案相比軟管-浮錨式加油方案要更復(fù)雜。一般需在加油機(jī)尾部安裝一個(gè)由兩截剛性伸縮管組成的加油桁桿，以及一個(gè)操作人員控制艙。空中加油時(shí)，加油機(jī)伸出加油桁桿，待受油機(jī)接近時(shí)，由控制艙操作人員控制加油桁桿對(duì)準(zhǔn)受油機(jī)加油孔，從而有效完成油管銜接。

硬式加油可以采用增壓設(shè)備提高輸油速度，輸油效率更高，設(shè)備穩(wěn)定性和可控性也更好，受油機(jī)無(wú)須再去追逐晃動(dòng)搖擺的加油軟管，更容易對(duì)接成功。安裝硬式加油設(shè)備的加油機(jī)一次只能給一架戰(zhàn)機(jī)加油，并且需要有受過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的加油操作員。

現(xiàn)代空中加油技術(shù)在加油速度、可靠性、加油量等方面有了較大進(jìn)步，但加油的驚險(xiǎn)程度與早期幾乎不相上下。空中加油，一場(chǎng)看似華麗的“長(zhǎng)空之吻”，背后依然暗藏著無(wú)數(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

2018年，美國(guó)海軍一架F18在加油過(guò)程中與KC-130J加油機(jī)相撞，導(dǎo)致兩機(jī)墜毀，機(jī)組成員傷亡慘重。2019年，美國(guó)一架F35C在加油過(guò)程中與輸油管剮蹭，導(dǎo)致受油管的錐套被破壞，零部件還被吸入了進(jìn)氣口，造成F35C發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重受損。

此外，空中加油機(jī)還涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。例如，為實(shí)現(xiàn)空中加油過(guò)程中“對(duì)接后自動(dòng)輸油”“脫開(kāi)自動(dòng)斷油”，加油浮錨和受油管的機(jī)械結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上必須十分可靠。硬管加油的輸油速度普遍高達(dá)4000多升/分鐘，但研發(fā)難度大，仍是很多國(guó)家需要突破的難點(diǎn)。

光明前景：強(qiáng)能加身的“遠(yuǎn)航驛站”

走過(guò)百年歷程，空中加油機(jī)技術(shù)已由單機(jī)加油發(fā)展到30-50架飛機(jī)間的編隊(duì)加油，由晝間加油發(fā)展到夜間加油，由一般氣象條件下的加油發(fā)展到復(fù)雜氣象條件下的加油。隨著各種新技術(shù)的不斷應(yīng)用，新一代空中加油機(jī)也必將成為各型戰(zhàn)機(jī)更加可靠的“遠(yuǎn)航驛站”。

空中加油能力全方位增強(qiáng)。空中加油能力作為一項(xiàng)核心指標(biāo)，一直以來(lái)是各國(guó)建造空中加油機(jī)的首要考慮。一方面，各國(guó)普遍選擇運(yùn)載量大的飛機(jī)作為新空中加油平臺(tái)，以增強(qiáng)供油能力；另一方面，各國(guó)都在不斷研發(fā)加油速率更高的加油系統(tǒng)，以提高加油效率。以空客公司研發(fā)的A330MRTT為例，該機(jī)同時(shí)擁有2型3個(gè)空中加油接口，其中軟管加油器可以實(shí)現(xiàn)1590升/分鐘加油作業(yè)，硬管加油器輸油速度可達(dá)4540升/分鐘，可以更好滿足多個(gè)機(jī)型多種受油需求。

執(zhí)行任務(wù)類(lèi)型多領(lǐng)域拓展。空中加油機(jī)作為一個(gè)重要的支援保障平臺(tái)，其經(jīng)濟(jì)集約性越來(lái)越受到重視。從KC-767和A330MRTT兩款空中加油機(jī)來(lái)看，未來(lái)的空中加油機(jī)應(yīng)具備執(zhí)行多種任務(wù)的能力，兼顧對(duì)燃料、貨物、兵員的運(yùn)輸需求。特別是當(dāng)戰(zhàn)略空運(yùn)力量緊缺時(shí)，兼具空運(yùn)能力的加油機(jī)可有效減輕空軍戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)群的壓力。此外，通過(guò)安裝傳感器、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈、通信網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，空中加油機(jī)還可具備預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)的部分功能，成為網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，為友機(jī)提供信息支援。

信息化水平不斷提高。機(jī)載設(shè)備高信息化已然是各國(guó)發(fā)展空中加油機(jī)的必然趨勢(shì)。去年9月，國(guó)外某公司公布了新研發(fā)的LMXT加油機(jī)方案。方案顯示，LMXT繼承了空客A330MRTT的全自動(dòng)吊桿系統(tǒng)空對(duì)空加油能力，應(yīng)用了電傳操作桿技術(shù)，且裝備了基于聯(lián)合全域指揮控制的開(kāi)放架構(gòu)系統(tǒng)。信息化、智能化不斷提升，有利于更好完成作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源整合利用，還能實(shí)現(xiàn)加油機(jī)與廣域戰(zhàn)場(chǎng)空間其他作戰(zhàn)單位的互聯(lián)互通。

同時(shí)，空中加油機(jī)在防御性和隱身性方面的發(fā)展，也為其更好遂行加油任務(wù)提供了保障。

空中加油機(jī)一直以來(lái)都是敵方攻擊的目標(biāo)，因此，各國(guó)都在努力采取各種防護(hù)措施，以增強(qiáng)空中加油機(jī)自我保護(hù)能力。KC-46A加油機(jī)在制造時(shí)，便加裝有雷達(dá)警告接收機(jī)和電磁脈沖防護(hù)、紅外對(duì)抗設(shè)備，戰(zhàn)場(chǎng)生存能力可見(jiàn)一斑。此外，通過(guò)對(duì)空中加油機(jī)機(jī)翼等外觀的設(shè)計(jì)，并結(jié)合低可觀察特征和偽裝標(biāo)記，也意在追求“隱身”效果而降低被攻擊的概率。