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加油机(特种飞机)

专门给正在飞行中的飞机和直升机补加燃料的飞机。使受油机增大航程,并且延长续航时间,增加有效载重,提高远程作战能力。空中加油机多由大型运输机或战略轰炸机改装而成,加油设备大多装在机身尾部或机翼下吊舱内,由飞行员或加油员操纵。空中加油技术出现于1923年。在第二次世界大战后,空中加油机大量装备部队。80年代初,美国研制了新型的KC-10A空中加油机,机上装有伸缩管加油设备,主管长8米,套管长6米多,全长14米,总载油16.1万千克,可同时给3架飞机进行加油,该机在海湾战争中发挥了重要作用。亦有舰载空中加油机、隐身加油机KC-46A加油机,是美国现役最先进的加油机,该机将取代已有几十年服役历史的C-135机队,支持美军作战飞机征战五大洲。俄罗斯加油机:伊尔-78M-90A加油机、伊尔-96-400T加油机 。

空中加油机是给飞行中的飞机及直升机补加燃油的飞机。大多数由大型运输机和战略轰炸机改装而成,少数由歼击机加装加油系统,改装成同型“伙伴”加油机。空中加油系统包括空中加油机的加油装置和受油机的受油装置。

加油装置分为“加油平台”和“加油吊舱”两种。“加油平台”通常装在机身尾部,“加油吊舱”通常悬挂在机翼下面。由飞行员或加油员操作。储油箱分别组装在机身、机翼内。受油机上安装的受油装置,通常由接油器(即受油机伸出的探头)、导管和防溢流自封装置组成。接油器的进油口是进油单向活门。进油单向活门由伺服机构打开,或者由固定在接油器上的定位销及止动器械相互作用打开。接油器插入加油机放出的给油器后,用皮碗、压入的液体密封物或充气密封物密封。此外,其他管路与地面压力加油系统共用。

空中加油的方式有软管加油和硬管加油两种。

软管加油系统,主要由输油管卷盘装置、压力供应机构和电控指示装置等组成。在加油机上,装有一条16~30米的可收放的软管,软管末端有呈伞状的锥套,内有加油接头。受油飞机机头上装有一个伸缩式肘形探管受油器。加油时,加油机在受油机前上方飞行,由飞行员或加油员打开输油软管卷盘的锁定机构,伸出锥套,锥套受气流作用而展开,将输油软管拖出。与此同时,受油机飞行员调整飞行速度、航向和高度,待受油管插进锥套内时,油路自动接通,开始加油。软管加油装置结构简单、便于拆装,每套装置每分钟可输油1600升,一架加油机可安装数套,能同时为两架飞机加油。吊舱式软管加油系统还可以由战斗机或攻击机携带,对同类飞机实施“伙伴加油”。但软管加油时,由于受空中气流影响软管会产生飘荡,输油效率较低,一般适用于给机动性高、加油量少的战斗机加油。

硬管加油系统,主要由伸缩管、压力加油机构和电控指示监控装置等组成。伸缩管包括主管和套管,主管外壁装有升降索和稳定舵。伸缩管式加油设备一般装在加油机身尾部下方。加油时,加油机利用升降索放下伸缩管,稳定舵在气流作用下,将伸缩管沿垂直和水平方向稳定在一定的空间范围内,套管从主管内伸出。与此同时,受油机完成与加油机的对接,开始加油。由于输油管是硬的,稳定性好,容易与受油机对接,输油效率比较高,每分钟最多可输油6500升。但它的制造技术比较复杂,同一时间内只能对一架受油机加油,一般只有大型加油机才能装备这类设备(如KC-10KC-135)。

仅有美国掌握了硬管加油制造技术,美国空军装备的战机也均采用硬管加油。美海军由于航母甲板面积有限,装备的加油机均由航母用的战术飞机发展而来(30吨左右),因此美国海军和海军陆战队的飞机仍采用软管加油。

对提高航空兵部队战斗力主要表现在四个方面 :

作战半径是衡量战机乃至空军作战能力的重要指标之一。为了提高飞机的作战半径,人们总是尽可能地增大飞机的载油量,但过大的油料载荷,只能以牺牲飞机的其他性能为代价。采取空中加油,就能较好地解决这一矛盾。据介绍,经过一次空中加油,轰炸机的作战半径可以增加25~30-;战斗机的作战半径可增加30~40-;运输机的航程差不多可增加一倍。如果实施多次空中加油,作战飞机就可以做到“全球到达,全球作战”。此外,有了空中加油,还可以将轰炸机和强击机基地部署得尽可能远离前线,以减少受袭击机会,并缓解前线机场的压力。增大飞机有效载荷。由于飞机的“最大载荷系数”和“最大起飞重量”是一定的,所以载油量和载弹量始终是一对矛盾。使用空中加油手段后,就使这一矛盾迎刃而解。飞机可以最大限度地载弹,从而提高作战效能。据专家分析,8架F-117A战斗机配备两架空中加油机就能完成相当于75架飞机编队所能完成的任务。此外,在高原和高温地区活动的直升机,可依靠空中加油,减少载油量,以改善其悬停性能和提高在复杂地形上的飞行安全性能。

巡逻机、预警机侦察机等执行特殊勤务的飞机,往往需要较长的留空时间。要想保持较长的执勤时间,出动的架次就多,如果使用空中加油,少量的飞机就可以完成较多的任务。预警机之所以能十几小时甚至更长时间地留空执行任务,主要依靠空中加油。

加油机的支援,使各类飞机得以实施远距离不着陆飞行,减少了对中途机场的依赖,避免了转场起降带来的延误和不便,大大提高了航空兵的远程机动和快速反应能力。现今,美空军装备的约700架加油机,可保证其600余架战略轰炸机和1000多架战斗机同时出海作战。

对因缺油断油而可能失事的飞机,进行空中紧急加油,就可使其顺利返航。越南战争中,被接应的飞机有上千架。特别是为直升机实施空中加油,提高了其救援效率,从而挽救了4000多名美军官兵的生命。海湾战争的第一天,美军一架加油机及时救援了一架即将断油的F-117隐形战斗机。据称,西方国家运用空中加油,救援了许多濒临断油的飞机,挽回损失达几亿美元。

空中加油是一个复杂的过程,加油程序一般有四个阶段

空中加油两机会合有四种方式。一是同航线会合,就是加油机和受油机在同一航线上的某处进行会合;二是定时会合,要求加油机和受油机定出加油协调要求和特定会合时间,按时在指定空域会合;三是对飞会合,就是两架飞机正面飞行,相互靠拢,然后受油机按加油机前进方向作180度转弯,把航向转到加油机方向,并在前方约5公里处做好加油准备;四是待机会合,就是由空中预警机与加油机、受油机进行通信联络,并向加油机发出航向和速度指令,同时引导受油机与加油机会合,直到受油机飞行员能用雷达或目视发现加油机为止,然后,受油机再进入受油位置。无论采用何种会合方式,受油机均应比加油机高度低60米。

对接是空中加油的一个关键环节,必须严格按照技术要求和操作程序进行。受油机带弹时,应采取严格的安全措施。受油机带有射击武器时,尤应注意安全,除加油和通话开关外,飞行员不得触及其他电子开关。

加油时装在吊舱内的燃油泵将加油箱内的燃油经输油管输往受油机各油箱,加油机上的加油控制板能随时将输出的油量以及加油压力和其他加油附件的工作情况显示出来。受油机上各油箱的附件情况也在一定位置上显示出来。加油时,受油机与加油机的高度、速度、相对位置都必须严格保持不变。当受油机加进一部分燃油后,飞机重量就会增加,而加油机重量又会减轻,两机必须随时调整飞机的速度和姿态,以保证顺利实施加油。

解散是加油的最后一个程序,受油机受油完毕后,各油箱加油开关自动关闭,加油结束信号灯亮,受油机减速脱离退出加油。加油机由于加油管中燃油停止流动,由吊舱的相应机构控制油泵停止工作,并在座舱的加油控制板上显示,由传动机构收回加油管。

世界上第一架空中加油机1923年在美国诞生。1923年8月27日,在美国加利福尼亚州的圣地亚哥湾上空,两架飞机在编队飞行,从在前上方飞行的飞机上垂下一根10多米长的软管,后面飞机的后座飞行员站起身来用手捉住飘曳不定的软管,把它接在自己飞机的油箱上。在前后总共37小时的飞行中,两架飞机互相共加注了678加仑汽油和润滑油。这是航空史上第一次空中加油试验,那第一架空中加油机的代号为DH─4M.这时的加油过程全由人力操作,加油机高于受油机,靠高度差加油。这种加油方式很难实际应用。40年代中期,英国研制出插头锥套式加油设备,1949年美国研制出伸缩管式加油设备,这才使空中加油进入了实用阶段。

空中加油机给飞行中的飞机及直升机补加燃料的飞机。多由大型运输机或战略轰炸机改装而成 。空中加油机的加油设备大都装在机身尾部,少数装在机翼下面的吊舱内,由飞行员或加油员操纵。加油设备主要有插头锥套式和伸缩管式2种。空中加油技术出现于1923年 。40年代后期,美国研制出伸缩管式加油设备 。80年代初,美国研制了新型KC-10A空中加油机,伸缩管主管长 8 米多,套管长6米多,套管伸出后,伸缩管的最大长度为14米多;总载油量16.1万千克,飞行半径3540千米,可输油90700千克。在60~80年代的几次局部战争中,美、英等国空军都使用过空中加油机。

1986年,美国空袭利比亚时,载满炸弹的F─117战斗轰炸机从位于英伦三岛的基地起飞轰炸利比亚,往返不着陆飞行达1万多公里,途中曾由KC─10A空中加油机多次补加燃油。1982年马尔维纳斯群岛战争时,英国 “火神”式战略轰炸机从本土起飞,横跨赤道纵贯大西洋,轰炸了南半球的阿根廷。往返不着陆飞行约3万公里,创造航空史上最远距离空袭的记录,这全靠途中有加油机多次补加油料。

空中加油机今后发展的重点,主要是克服机翼振动、阵风和空气涡流对输油管稳定性的影响;改装成兼有两种加油设备的飞机;完善电传加油操纵系统。

空中加油机是专门用来在飞行中为其它飞机补充燃油的飞机。加油机多由大型运输机、战略轰炸机改装而成。空中加油机可使受油机增大航程,延长续航时间,增加有效载重,以提高航空兵的作战能力。

1921年一天,富于冒险而又充满想象力的美国人威利梅伊把一个装有5加仑航空汽油的罐子绑在背上,从一架林肯型飞机的机翼上,爬到另一架飞行的JN-24型珍妮飞机的机翼,并运动到其发动机旁,将油罐中的航空汽油倒进发动机燃料箱,从而成功地完成了第一次空中加油。从此,开始了人类对空中加油技术的开发。

1923年,美国陆军的一架单引擎DH-4B飞机,在飞行中由另一架同型飞机,用人工操作,以软管自流的方式进行了两次加油,从而开始了真正意义上的空中加油。经过70多年的研究和实践,空中加油技术日益成熟和完善,应用范围也越来越广泛。空中加油机已从活塞式飞机发展到涡轮螺旋桨飞机,继而发展为喷气式飞机;加油机供油量从数千升增加到10多万升。受油机遍及歼击机强击机、轰炸机、预警机、巡逻机、运输机、侦察机和直升机等诸多机种。现今,能生产加油机的国家为美、英、俄、法、中五国,世界上拥有空中加油机的国家有20余个,共装备10余种型号的加油机1000余架,装有受油装置的飞机约11000多架。

未来空中加油技术发展的重点是,克服机翼振动;完善计算机控制技术及摄像监控显示技术。空中加油机的发展趋势是,发展大型加油机和运输加油两用型飞机;用最新技术改进完善现有加油机,实现更新换代;提高加油机的自动化程度和生存能力;注重新型加油机的研制与技术储备。同时,在研制新型战斗机时一并考虑其加受油能力。

1995年6月2日,美国空军的3架B-1B战略轰炸机从其本土得克萨斯州的戴耶斯空军基地起飞,在赤道与北纬35度之间作曲线飞行,穿过大西洋、地中海、印度洋、中国南海、西太平洋、北太平洋,途中在3个靶场进行了轰炸训练,飞行30余小时,总航程约4万公里,于3日夜间返回起飞基地。这是美空军进行的“环球力量”外场不着陆演习飞行,它创造了航空史上迄今为止不着陆飞行的最远纪录,并宣告空战领域已经进入“全球战场”的时代,也说明美国空军已具有“全球机动、全球作战”的能力。

然而,创造这一奇迹的幕后英雄却是空中加油机。美军先后出动29架次加油机实施了6次空中加油,共加注油料241万磅(1094吨),每架B-1B全程受油约365吨。美军空中加油机部队可以与作战飞机在任何地区准确汇合,实施快速加油。由此可以看出空中加油对空中机动乃至空中作战的巨大影响。

越南战争,是战争实践中首次大规模实施空中加油的开端,从战争爆发到停战的9年零2个月时间内,美军的172架KC-135加油机共飞行194687架次,进行空中加油813878次,共加燃油410万吨。

1967年6月5日,以色列为了达到偷袭埃及的目的,飞机起飞后并不直飞埃及前线,而是横穿地中海,经空中加油后,绕到埃及后方,对埃及的10个军用机场进行突击,使埃及400多架飞机被毁于地面。

1982年4月30日,作战半径3700公里的英国“火神”式轰炸机,从大西洋的基地起飞,途中进行空中加油后,袭击了距起飞基地约5000公里的马岛斯坦利机场。阿军的“超级军旗”飞机,经空中加油后,也曾击沉了英“谢菲尔德号”导弹驱逐舰和“大西洋运输者”集装箱船。马岛战争中,英军编制内的15架加油机和临时由轰炸机改装的加油机共实施了600多次空中加油,对马岛战争的结局产生了决定性的影响。

1986年4月15日,美驻英国的24架F-111战斗轰炸机,由29架加油机对其编队进行8次空中加油,绕道7000多公里,突袭了利比亚。

海湾战争也是实施空中加油较多的一次战争行动,整个战争期间,仅美军就投入加油机308架,共完成5.1万次空中加油任务。

科索沃战争中,北约出动的240架空中加油机,共实施了1.4万次空中加油。美国的B-2由其本土起飞实施30多个小时的远程奔袭主要靠空中加油。

空中加油在现代局部战争中的上乘表演昭示,现代空中加油,已经给空军作战的力量部署、机动和使用带来了革命性的变化,它大大增强了航空兵的远程作战、快速反应和持续作战能力,使空中作战能力跃上了一个新台阶。

发展舰载无人加油机对美海军来说有着十分重要的现实意义。航母上装备加油机是必须的,但由于航母空间有限,放不下大型加油机,所以,到目前航母上都是采用伙伴加油的方式为战机空中加油。“舰载空中加油机”的发展,无疑会为美海军带来多方面的好处。

一是技术成熟、周期短、见效快、省钱。通过美海军发展X-47B来看,继续发展舰载无人加油机不存在根本性的技术难题。同时,无人加油机不用隐身、不用高速机动,气动设计相对简单,不用装备复杂的武器火控系统,等等,这都将大大降低舰载无人加油机研发的技术难度。

二是既能腾出大量的舰载战斗机,弥补今后一个时期战斗机的短缺,也能满足航母对舰载加油机的长远需求。

三是可有效发挥无人机的优势。无人加油机由于省去了很多有人作战飞机必备设备,比如生命保障系统、座舱等等,在起飞重量相同的情况下,其载油量比伙伴加油的方式要大,续航时间更长,维护保障费用要低。

可以认为,美海军舰载无人加油机的研制,必将进一步推动无人机的应用向其他领域拓展。

隐身加油机是在美国空军希望拥有一种能够在日益危险的战场环境中支持攻击战机并且存活率更高的新一代加油机之际,洛克希德-马丁公司认为它已经有了答案:那就是一款高燃料效率的、能够短距离起降的翼身融合机型。

据美国《航空和空间技术周刊》网站10月24日报道称,前不久,空军机动后勤司令部司令卡尔顿埃弗哈特上将启动了下一代KC-Z加油机的研制工作这种加油机的外观可能与现在由商用机改造过来的KC-10、KC-135和KC-46迥然不同。埃弗哈特说,随着俄罗斯和中国等对手纷纷研制尖端的面对空导弹和防空武器、以挫败美军穿透它们空域的能力,2035年及以后的加油机的处境越来越危险。

在空军正式启动未来加油机的研制工作前(预计会在半年内启动),航空企业已开始着眼于解决这个问题。

在洛马公司负责超前机动能力的首席工程师肯尼思马丁看来,新的战场环境决定了必须研制信号特征更低(甚至是完全隐身)的加油机,摆脱过去商用衍生加油机的设计。马丁推测,未来的加油机需要具备在距离威胁点250到500英里(1英里约合1.6公里)的范围内作业的能力,这个距离超出现代地空导弹的射程,但是完全在敌方雷达的侦察范围和空射导弹的射程内。他说,这意味着,下一代加油机需要有小于传统加油机的雷达截面积,但不必完全像F-35或F-22那样“尖锐犀利”。

马丁说,洛马公司的设想建立在未来军用运输机的翼身融合概念之上,这一构想是把机翼与机身前部融合在一起,提高空气动力效率和结构效率,同时机身后部采用传统设计和T形尾翼,以便于空投。马丁说,下一代加油机可能向H形尾翼布局妥协,后者让操作者享有相比纯翼身融合飞机更强的飞行控制能力和稳定性。

马丁说:“未来的加油机的样子很可能仍然很像一架运输机,而不会是纯粹的飞翼或三角翼飞机,因为它应该是一款能满足空军机动后勤司令部日常使用的、省油的飞机。”

翼身融合机型设计有大型翼上短舱,用于放置节油的、涵道比非常高的发动机,不过马丁说,洛克希德公司的下一代加油机方案可能采用嵌入式发动机,以便减小在雷达上的横截面积。

马丁说:“我们喜欢翼身融合的布局翼上放置发动机有很多原因:这种设计使得发动机远离地面(限制外来物体的碎片);此外,就加油机而言,将喷气流位置升高有利于形成较好的加油环境,因此我认为发动机最终基本固定在这个位置上。至于安装两个大型发动机还是4个小型发动机,我们还在研究。”

考虑到要控制涂装维护费用,马丁的研究团队还在评估下一代加油机所需的隐身涂料等级。此外,他们还在权衡是否配置先进的防御或攻击性措施,比如激光。

为了有效设计出短距离起降加油机,洛马公司的方案将利用空军研究实验所的“速度敏捷”概念验证项目的成果,这是美国航天局、波音公司和洛马公司合作十年的项目,旨在开发能够直接向战场投放负载的隐形短距起降运输机技术。陆军裁掉未来作战系统项目后,“速度敏捷”项目也在2012年终止,没有变成开发项目。不过,马丁认为“速度敏捷”概念验证项目仍然是成功的,洛马公司得以在大型风洞实验中改善和验证现在被视为下一代加油机的许多空气动力学与推进融合工具 。

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