龙8long8,战机空中加油技术发展史
栏目:公司新闻 发布时间:2024-07-18

  空中加油一直被称作空军的“力量倍增器”,深受各军事强国的重视。虽然早在1923年6月27日就实现了人类第一次空中加油,但是真正的大规模实际运用还要等到二战之后,而且仅限于军用。

  第一次空中加油在美国陆军的两架DH-4B双翼机之间进行龙8long8,加油机飞行员用手抛下油管,受油机飞行员驾驶飞机避开螺旋桨手工接住完成连接,在圣地亚哥罗克韦尔机场上空进行的这次试飞一共持续了37小时之久

  最早开发实用性空中加油技术的是由英国远程飞行先驱科博汉姆爵士(Sir Alan Cobham)创建的“空中加油公司”,直到今天的科博汉姆公司依然是飞锚式(也称为“探头-锥管”式)软管空中加油领域的绝对王者,美国也在冷战初期先后引进了该公司的环状加油管以及更先进的软管加油专利技术。

  当时英国用重型轰炸机改造了“兰开斯特”、“林肯”、“勇士”和“胜利者”加油机,美国空军也发展了KB-29M、KB-50、KC-97和KC-135这几种大型专用空中加油机,它们载油量大、航程远,一个架次可以为多架飞机加油。英式加油机全部采用软管系统,龙8hk登录美式则混合采用软管和波音研发的飞椼式硬杆两种加油方式。

  B-47、B-52等重型机采用硬杆加油,输油速率高,由飞杆操作员控制的飞杆对接更精确,也极大地降低了受油机飞行员的操作难度和工作强度。1949年2月26日-3月2日,美国空军的一架B-50战略轰炸机“幸运女士2号”进行了首次不着陆环球飞行,途中由4架KB-29M加油机分别进行了4次空中加油。

  “幸运女士2号”从德克萨斯卡斯维尔空军基地起飞向东飞行,在亚速尔群岛拉杰斯空军基地、沙特达兰空军基地、菲律宾克拉克空军基地和夏威夷希卡姆空军基地附近进行了4次空中加油,4天后回到出发机场,航程37742公里,耗时94小时01分,平均时速401公里/时。

  美国战术飞机对这两种加油方式进行了多年的对比试用,比如世界上第一种在设计时就配备空中加油设备的F-84战斗机就分别有硬杆和软管的不同型号,后继的F-86采用硬杆,F-100、F-104仍然使用软管,F-101和F-105D则非常罕见地同时配备了硬杆受油口和软管加油探头两套系统。从1958年首飞的F-4开始,美国空军新研制的战术飞机统一安装硬杆系统。

  英美两国不但有着庞大的空军,二战后海军舰载航空兵也颇具规模,同样急需空中加油能力。和低油耗、大航程的螺旋桨舰载机相比,初代喷气式舰载机要携带多出一倍的燃油,但续航力只有前者的一半,续航时间也不到两个小时。如果降落时天气转坏或者甲板设施发生故障,舰载机飞行员将很快陷入燃油耗尽的困境。

  例如1953年9月23日美国海军和加拿大皇家海军在格陵兰以南海域举行联合演习时,参演的3艘航母被突如其来的冰海浓雾所困,云底高度只有30米,能见度不足2英里,起飞的42架螺旋桨舰载机不得不在空中盘旋5小时之久以寻找降落机会,最后在燃油即将耗尽之前抓住浓雾变淡的短暂时间窗口惊险地着舰成功而无一损失。当时这批飞机都已经超出计算过的续航时间,舰队已经准备让飞行员弃机,水面舰艇包括“衣阿华”号战列舰都做好了打捞落水飞行员的准备。如果起飞的是喷气式舰载机,那早在3个小时之前就会油尽坠海了。

  最后关头在浓雾中尝试降落在“黄蜂”号航母上的AD“空中袭击者”攻击机,着舰后油箱里几乎一滴油都不剩了

  在远离的海区显然不可能指望随时得到岸基加油机的支援,因此必须开发能在航母起降的小型加油机和与之相适应的加油技术,这就是伙伴加油(Buddy refueling)- 由舰载机挂载加油吊舱给舰载机提供加油服务。

  舰载机空中加油的发展比空军稍晚几年,1952年美国海军对一架XAJ-1“野人”三发混合动力舰载重型核攻击机原型机进行改装测试,将尾部的涡喷发动机拆除,在发动机舱安装了软管卷盘、输油泵等空中加油设备,软管从原来的尾喷口收放;另外改装了一架F9F-5“黑豹”战斗机,在机头安装了受油探杆作为受油试验机。

  1952年8月28日,XAJ-1和F9F-5在马里兰州帕图森特河美国海军试飞中心上空成功进行了海军舰载机之间的第一次空中加油测试,注意加油管是从机尾伸出的

  当时软管末端的锥套还是漏斗状的全钢闭合结构,受气流扰动的影响严重,重量也相当大,于是很快被羽毛球状的可折叠锥套所取代,质量更轻,对接轨迹也更稳定。

  1954年4月1日,3架安装了试验性空中加油探头的F9F战斗机在XAJ-1的支持下创造了横越美洲的最快飞行记录。一系列成功的测试鼓舞了美国海军迅速推广空中加油技术。现役中的AJ-2进行了改装,保留涡喷发动机,改在炸弹舱内安装加油装置,取消轰炸能力成为专职舰载加油机,可以提供5吨左右的燃油。1962年美国三军航空器统一命名时,加油型被重新赋予KA-2的编号,一直使用到60年代中期。

  VAH-16中队的AJ-2正在给来自于“中途岛”号航母VF-64中队的F3H-2战斗机加油,拍摄于1958年,软管的收放部位已经移到了机腹的炸弹舱门后部。

  1956年,经过改装的FJ-3战斗机(也就是F-86的海军型)、F2H-3“女妖”战斗机和新入役的F3H“恶魔”战斗机、A-4“天鹰“攻击机开始大规模装备空中受油设备,之后所有新研制的舰载机也都安装了标准的软管受油系统。

  英国2万多吨的小型航母难以配备大型舰载机,只能由战斗机安装加油探头并挂载加油吊舱进行伙伴加油。从1957年投入使用的“弯刀”战斗机开始到之后的“海上雌狐”战斗机和“掠夺者”攻击机都具备这样的伙伴加油能力。

  当然美国也有十几艘4万吨级的埃塞克斯级中型航母,翼展达到21.7米的AJ-2加油机对它来说还是太大,甲板调度十分困难。

  1952年8月29日,CV-34“奥里斯坎尼”号甲板上的“野人”,翼展几乎占满了飞行甲板的宽度。

  这些小型航母上主要由AD螺旋桨攻击机(1962年后重新命名为A-1攻击机)提供伙伴加油。AD攻击机自身平时挂载150或300加仑的副油箱,如果要在加油吊舱内置的300加仑以外携带更多的燃料则必须对结构进行改装。部分AD-4B和AD-6型改装后以及全部新造的AD-7型都具备完全的空中加油能力,并分为基础(近距离)和延程两种构型。

  基础构型在翼下挂载2个400加仑可抛弃副油箱,加上中线吨航空煤油。延程构型则在左侧翼下副油箱装载航空煤油,右侧装载AD自身活塞发动机使用的航空汽油以延长飞行距离和续航时间。2种构型必须在起飞前择一选定,并且不能搞错2个副油箱内的油料种类。

  上世纪60年代,第二代战斗机已经进入两倍音速时代,舰载机也变得更大、更快、更复杂,混合动力的AJ-2加油机早已力不从心。它的替代者就是最大起飞重量高达37吨、航程3380公里的A-3“空中武士”喷气式重型舰载攻击机。在“北极星”弹道导弹核潜艇服役前,它是美国海军核打击的主要力量,也是世界上最重的量产型舰载机,仅次于夭折的F-111B(39吨),而高于F-14和苏-33(均为33吨)。

  1965年1月21日,一架RA-5超音速侦察机在“突击者”号航母上空接受A-3B的空中加油。机长23.3米的A-5是世界上机身最长的舰载机(比A-3长出5厘米),但在巨大的A-3面前还是显得相当娇小。前者实际上是后者的核打击替代机型,但两种飞机都因为“不务正业”而更加出名。

  该机的第二个生产型A-3B可以在炸弹舱安装一套可拆卸的空中加油套件。1967年,美国海军航空改装工程处将85架A-3B改装为专用的KA-3B加油机,在拆除轰炸设备后KA-3B不外挂副油箱就可以在740公里的距离上向受油机提供13吨燃料,相当于2.2架F-4J的油箱容量 - 所以在海军内部A-3B的绰号是“鲸鱼”。

  1967年4月29日到12月4日部署到越南的“星座”号航母,从近到远分别是A-5C、A-4C、RA-3B、A-6A和F-4C,这是美国航母舰载机联队飞机种类最多的年代,甲板上最醒目的就是身形庞大、通体黝黑的“鲸鱼”,A-4差不多只有它一半大。

  这也是迄今为止美国海军受油能力最强的加油机,之后的KA-6D输油量只有它的一半,S-3甚至更少。后来又把其中的34架改装成EKA-3B电子对抗/空中加油机,增加了机腹独木舟形整流罩和机身两侧的电子对抗设备天线罩,在伴随加油的同时还能提供电子战支援。

  1968年10月10日,来自“星座”号航母VA-27攻击机中队的A-7A在越南海岸上空接受VAW-13电子战中队EKA-3B的空中加油,EKA-3B在机身侧面有2个凸起的天线整流罩、机头下方有刀状天线、机腹凸起的锥套整流罩前安装了舟形天线整流罩

  越战中美国舰载机突击群出击时都有KA-3B加油机伴随,在飞越海岸进入目标区之前进行一次空中加油,然后加油机就在待机航线上绕圈等待它们归来,为那些燃料消耗过大或者受伤漏油的飞机补充燃料。

  越战滚雷行动期间美机的部署,深蓝色是空军的攻击线路,浅蓝色的是海军飞机,北部湾上空的4个圈就是海军的加油机待机区域,位于航母进攻阵位 - “扬基站”和河内之间

  航母上空也总保持一架加油机值班,万一有燃油即将耗尽的作战飞机着舰失败复飞可以就近加油。在整个越战过程中KA-3B至少挽救了700架次面临绝境的作战飞机。

  一架来自“珊瑚海”号VAH-2中队的KA-3B在越南上空为VF-21战斗机中队的一架F-4II加油,摄于1967年

  越战期间还多次发生加油机串联作业的罕见战例。1967年4月31日,一架空军的KC-135在北部湾上空盘旋待机准备给空袭河内-海防地区的F-104机群提供支援。F-104采用的是软管加油系统,所以这架KC-135在硬杆端部安装了软管锥套适配器。

  当日该机除了为F-104加油外还顺带为返航的2架海军KA-3加油机、2架F-8和2架F-4提供了燃料。当它在为其中一架KA-3加油时,2架燃料即将耗尽的F-8抵达现场,KA-3在受油同时释放出一长一短2根加油软管,为2架F-8进行加油,一段时间内出现了4机空中接力的景象。

  对于中型航母来说,KA-3也能上舰,但操作空间实在是太局促,而且数量也不够多,海军还采用A-4“天鹰”轻型攻击机替代A-1执行伙伴加油任务。A-4的加油配置和A-1完全相同,但因为它自己也使用涡喷发动机,避免了后者必须同时携带两种不同燃料的麻烦,在供油量和自身航程两方面可以取得很好的平衡。2个450加仑的副油箱加上一半的机内燃油使总供油量达到4.9吨,甚至超过了它4.3吨的空重。A-4的这两个大型副油箱还有一个特殊的用处,就是可以在起落架发生故障时放空燃油当作滑橇进行迫降,这种情况下只有机头会受到轻微损伤,在外场花半个小时就能修复。

  1961年,“福莱斯特”号航母VA-83攻击机中队的 A4D-2为VFP-62照相侦察中队的F8U-1P进行空中加油,照片中的这两架飞机在1962年11月相隔9天分别坠毁于海上,舰载机的操作危险性被陆基飞机要高得多,尤其是早期。加油机更甚,在经历了筋疲力尽的加油作业后还要迎来阻拦着舰的考验。

  实际上舰队中的作战飞机在紧急情况下挂上加油吊舱也都能临时客串一下伙伴加油机,甚至包括2倍音速的A-5攻击机(虽然看上去就非常适合高速飞行,A-5采用了附面层控制技术,着舰时的低速性能非常好),它可以把加油装置安装在尾部那个原本用于装核弹的内置弹舱里。

  在经过了喷气机早期百花齐放的大发展时代后,70年代航母甲板上的舰载机种类已经大为减少,A-1、A-3、A-4攻击机被A-6和A-7取代。为了减少后勤保障压力,统一伙伴加油机的飞行性能,美国海军将78架A-6A和12架A-6E改装为专用的KA-6D加油机,于1970年4月16日首飞,当年9月就开始交付作战部队。昂贵而复杂的DIANE数字式整合攻击/导航系统被拆除,机身内部重新布线,在内部油箱位置安装了加油设备,机翼得到加强,尾梁底部增加了软管锥套收纳整流罩,无需另挂加油吊舱。不过实际运用中,KA-6D有时还是会在中线挂架上再挂载一具加油吊舱作为备份。

  对舰载加油机来说有一个随时可能发生的隐患,那就是输油软管在加油后被卡在释放位置无法回缩,这种情况下位于锥套收纳整流罩后方的尾钩将无法下放到位,也就无法挂上航母的阻拦索安全着舰。如果飞行员无法找到陆基机场备降那就只能弹射弃机了。为此KA-6D专门安装了一套应急爆炸切割装置,可以切断发生故障的软管令其坠入海中。

  理论上KA-6D仍然保留了A-6的昼间/目视轰炸能力,不过实战中从来没使用过,它总是挂载4具副油箱,或者在中线挂架上再增加一具大型备份油箱,可以在650公里距离上提供7.25吨燃油,由右座副驾驶负责导航和加油操作。

  因为出身于重型战术攻击机,KA-6D的运作被整合进A-6攻击机中队,全中队的A-6飞行员都接受培训能够同时操作这2种飞机。KA-6D可以跟随攻击机群进入战区提供全程伴随加油服务,而不必像之前的伙伴加油机那样只能在战区外的安全空域待机。因此它受到了海军的极大欢迎,而且总是显得数量不足,往往一艘航母部署完毕在返回母港途中,它搭载的KA-6D就被调往开赴战区的另一艘航母上。

  在7、80年代,美国航母舰载机联队内通常部署2架KA-3和4架KA-6D加油机,而接替A-4执行辅助空中加油任务的是A-7攻击机。

  1978年6月1日,新服役的“艾森豪威尔”号在大西洋进行训练,由VA-12攻击机中队的A-7E为VF-143战斗机中队的F-14A空中加油

  这是KA-6D A-7C F-4C,F-4的两翼正在放油(想起了小学里水池一边加水一边排水多久能装满的数学题):

  英国皇家海军在仅存的“皇家方舟”号舰队航母上采用“掠夺者”重型攻击机挂载加油吊舱进行伙伴加油。

  长期高强度的持续性使用,特别是大量航母弹射起飞和阻拦降落,令很多KA-6D的机体结构出现问题,不得不受到高G数限制,最终和攻击机中的常青树A-6E一起在90年代中期陆续退役。A-6被F/A-18经典型取代,但F-18自身的挂载能力和航程都不足,携带2个330加仑的副油箱时并没有多少富余的燃油可以提供给飞机,因此美国海军从来没打算采用F-18经典型进行伙伴加油。F-4和F-14的挂载能力和航程都足够胜任,而且还是双人制机组,但美国海军也没有让这两款主力战斗机执行加油任务。

  当时苏联的红色帝国已经轰然倒塌,冷战后时代整个国际战略环境发生了巨大变化,美国海军一下子失去了最大的对手,舰队防空、反潜等方面的压力大大减轻。于是针对空中加油出现的缺口,海军看上了相对空闲的S-3反潜机,曾计划将其改装为KS-3A专用加油机,具备提供7.5吨燃料的能力。

  但在改装了一架YS-3A原型机之后计划就被终止,仅有的这架KS-3A被继续改装为可携带6名乘客或2吨货物的US-3A运输型。空中加油任务则被赋予了ES-3A电子侦察型或S-3B,通常在左翼下挂载加油吊舱,右翼挂副油箱,因而载油量要低于内置加油设备的KS-3A,也比KA-6D还要少。

  2006年5月10日,“华盛顿”号打击群在加勒比海演习时2架第22海上控制中队的S-3B进行伙伴加油训练

  在海外部署时,这些ES-3A一个月内要飞行超过100小时,远超预期的飞行损耗加上海军经费的短缺,使1993年才改装服役的2个中队16架ES-3A在1999年就全部退役,只剩下S-3B可用。

  美国海军空中加油能力逐步下降的困境随着2001年F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机的入役终于得到了解决。“超级大黄蜂”比F-18经典型最大起飞重量提高27%,航程和续航时间延长50%,外挂能力增加1.5吨,并且能携带4.5吨的载荷返回母舰,整体性能得到很大提升,而且在设计之初就整合了强大的伙伴加油能力。

  加油机构型时,“超级大黄蜂”在中线挂架挂载加油吊舱,内置330加仑燃油,翼下挂载4个480加仑副油箱,再加上机内燃油,它总共可以提供13吨燃油,接近KA-3D的载油量。

  它挂载的是英国科博汉姆公司生产的31-301型空中加油吊舱,长5.16米,直径787毫米,空重298.59公斤,可携带300加仑JP-4、JP-5或JP-8燃料。该吊舱的最大工作空速达到600公里/时,由吊舱前端的冲压涡轮驱动液压泵提供动力自主工作,加油速率为220加仑/分钟(832升/分钟)。

  在典型的前沿部署行动中,一个航空联队所属的48架“超级大黄蜂”中通常会轮流分配1/5也就是9-10架执行空中加油任务,其机体寿命损耗会超过任务。

  2011年9月4日,“里根”号在老虎巡航中演示伙伴加油能力,由VFA-154战斗机中队的F-18F为VAQ-139中队的EA-6B加油

  2005年12月-2006年1月,美国海军在帕图森特河海军航空站进行了“鹰眼”预警机的首次空中加油试验,一架加装了试验加油探杆的E-2C接受了F-18E和KC-130的空中加油

  美国海军陆战队还试验过由MV-22“鱼鹰”为F-35B空中加油,因为“鱼鹰”的倾转旋翼直径很大,产生的絮流要比普通的螺旋桨飞机严重很多,因此2架飞机都不得不转入部分垂直起降状态以降低速度,这只能是美国两栖攻击舰的一种应急性空中加油措施。

  同一时期,装备了新航母的法国和俄罗斯也为自己的阵风-M、苏-33和米格-29K配套了伙伴加油系统。目前法国海军将为F3-R标准型阵风-M采购16具“NARANG - 新一代加油吊舱”,由赛峰集团燃料控制系统分部研制,它具备内置维护模块,可以自动检测、自动隔离故障,提高设备妥善率。

  法国海军的1架“阵风”M舰载机和第一架生产型“阵风”B301号机进行伙伴加油试验。和“超级大黄蜂”类似,“阵风”在加油时也可以挂载4具中型副油箱或2具大型副油箱,不过中线加油吊舱的尺寸要小很多

  值得注意的是北约国家之间遵守相同的空中加油规则(ATP-56(B) AIR-TO-AIR REFUELLING),涵盖加油程序、无线电/灯光/语音信号、加油接口等各方面,而且经常进行联合加油训练龙8long8,因此不同国家、不同年代、不同军种、不同机型的飞机之间都可以顺利进行伙伴加油,大大增加了任务弹性。

  2015年3月9日,美国VFA-81战斗机中队的F/A-18E为来自“戴高乐”号航母的“阵风”M和“超军旗”进行空中加油,左下方是航行中波斯湾上的“卡尔·文森”号航母。在一系列旨在强化两国航母一体化作战的联合训练中,法国舰载机被交换部署到美国航母上。

  俄式舰载机配备的空中加油吊舱均由世界著名的弹射座椅和宇航服制造商俄罗斯星辰科研生产联合体研制。其主打产品UPAZ “萨哈林”式吊舱是一个产品系列,包括:

  UPAZ基本型:软管长度28米,内径40毫米,加油速率为1600升/分钟(接近2倍于英国科博汉姆31-301型),主要供苏-24M战斗轰炸机使用;

  UPAZ-1型:软管长度26米,内径52毫米,加油速率为2300升/分钟,使用机型是伊尔-78加油机,在两个翼下各吊挂一具加油吊舱为轻型战术飞机加油,第三具则安装在后机身左侧,主要为图-160、图-95MC、A-50预警机和伊尔-80空中指挥机等重型机加油;

  UPAZ-1K型:性能、规格和1型相同,为了适配苏-33舰载战斗机,采用和空军飞机不同的УПАЗ-1型软管。

  机体更小的米格-29K采用的是星辰联合体为它专门开发的PAZ-Мk型加油吊舱,它的最大特点是取消了吊舱中的燃油泵,由载机的燃油系统直接传输燃料,因此大大缩小了吊舱的体积和重量,软管长度18.5米,内径52毫米,加油速率降为750升/分钟。它配备了较先进的电子控制系统,运动伺服机构支持加油机和受油机之间±3米/秒内的相对运动,吊舱状态和加油操作信息将显示在载机驾驶舱的多功能显示器上,还能自动记录空中和地面的加油操作数据。

  俄式加油吊舱都没有配备冲压涡轮动力系统,必须由载机提供内能源。吊舱尾部呈长方型,吊挂在苏-33和米格-29K发动机短舱之间的隧道里正好形成保型构型,空气阻力比外挂的加油吊舱要小,对飞行性能的影响比较小。

  我国的歼-15舰载机已经展开了伙伴加油训练,从外观看采用的加油吊舱也是UPAZ-1K型或者是仿制产品,这也意味着其2300升/分钟的加油速率几乎达到F/A-18E/F“超级大黄蜂”的三倍。如果挂载2具大型副油箱,加上巨大的内油量,歼-15可以向受油机提供多达14吨燃油,超过专职的KA-3B加油机,成为史上加油量最大的舰载加油机。

  综合而言,伙伴加油能力能使整个机队的作战效能得到很大提升,出击时可以携带重型弹药和不超过起飞重量限制的燃油,升空后再通过空中加油加满油箱,以达到最大的航程和续航时间。对于滑跃起飞式航母来说,这样的能力更加宝贵,可以缩短滑跑距离,增加载弹量和起飞安全性。

  舰载机伙伴加油已经问世了67年,今后的发展方向将是方兴未艾的无人机加油。美国海军自2006年起开始研发新一代舰载无人加油机,它源自早期的无人舰载空中侦察与打击机(UCLASS)计划,在经过多年舰载无人机应该负担打击还是侦察任务的争论之后,2016年2月1日美国海军决定降低要求,转而发一种“超级大黄蜂”大小的舰载无人加油机(CBARS),并具备一定程度的侦察、通讯中继及打击能力。2016年7月,该计划被正式命名为MQ-25A“黄貂鱼”。削减隐身性的要求可以降低该计划的开发门槛,它仍然能在副油箱挂架上携带导弹或炸弹,但监控与摧毁目标不是主要任务。

  2018年8月30日,美国海军宣布波音公司中标。2019年4月,第一架MQ-25试验机首飞,它可以携带6.8吨燃油飞到距离母舰926公里的加油点,为3架“超级大黄蜂”提供空中加油,并无人自主完成整个空中加油过程,加油能力接近于更大且双人控制的KA-6D加油机。

  到2024年8月波音完成MQ-25A的开发任务后,美国海军计划投资130亿美元采购72架MQ-25,这将开启舰载机空中加油的新。