空军希望实现空中加油现代化,但这是一个坎坷的过程

空军希望实现空中加油现代化,但这是一个坎坷的过程

第一架 F-22 从我们的 KC-10 加油机后面接近,加油机伪装巧妙,由于加油机的环境噪音,飞机出奇地安静。我们在大西洋上空数千英尺处巡航,时速数百英里,F-22(一种被称为“猛禽”的隐形战斗机)慢慢缩小了差距,滑向悬挂在我们飞机后部和底部的加油杆。

KC-10 加油机是一个飞行加油站,是一种能够将数千磅燃油卸载到猛禽等飞机顶部容器中的货机。一个人躲在加油机后部一个舒适的隔间里,他——在这里是塞巴斯蒂安·德斯纳普,一名在美国交换的澳大利亚皇家空军成员——透过后窗观察如何操作伸缩式输送系统。

几十年来,空军一直采用这种方式进行加油:由像 Dewsnap 这样的人透过玻璃观察耗油的飞机。但是,像我们在 2021 年 11 月执行这次训练任务的 KC-10 和五角大楼本周刚刚向欧盟部署的 KC-135 这样的飞机正处于过渡期:KC-10 将在未来两年内退役,而 KC-135 将在此后很长时间内退役。预期的替代机型 KC-46 依靠一种更高科技的策略:远程视觉解决方案将取代 Dewsnap 的后窗。总有一天,像这样的加油机可能会完全取消吊杆操作员,转而采用部分或全部机器人系统。

前景中的 Dewsnap 正在油轮的吊杆舱内工作。Rob Verger

舰队老化,技术老化

第一架猛禽战机抵达后,在接下来的七分钟左右的时间里,飞行员经过多次尝试,试图将他的隐形飞机操纵到加油机下方的正确位置。与此同时,德斯纳普扮演着飞行加油站的服务员。他用右手握住一个类似操纵杆的控制器,可以操纵吊杆的位置——左右、上下——用左手,他可以将吊杆的一部分向外伸缩,插入战斗机。最终,在连接了足够的燃油以容纳大约 4,900 磅燃油后,战斗机向后坠落并倾斜飞行。

“另一艘来了,”当另一艘 Raptor 漂过来并靠近吊杆时,Dewsnap 说道。

您可能没有考虑到空中加油的存在,因为商业航班上从来不会进行空中加油:客机缺乏在空中加油的必要硬件,它们没有理由承担空中加油的额外风险,因为它们可以在地面加油,完成常规、可预测的飞行。但对于军方来说,这是一种长期存在的方式,可以为战斗机、轰炸机或其他飞机提供所需的石油产品,使其能够不降落就飞行很长的距离。战略与国际研究中心航空航天安全项目主任托德·哈里森说:“这是所有拥有空军的军队的基本能力。”事实上,在俄罗斯入侵乌克兰后,四架美国空军 KC-135 刚刚抵达德国,尽管五角大楼的声明并未具体说明这些加油机可能为哪些飞机加油。

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对于这些加油机来说,现在正处于过渡时期。 《大众科学》乘坐的 KC-10 已在空军服役约 40 年。根据美国政府问责局最近的一份报告,KC-135 占空军 400 多架加油机的大部分,平均机龄约为 60 年。“你根本无法让 [KC-135] 飞机飞行那么长时间——它们存在可靠性问题,维护困难,运行成本高昂,”哈里森说。

在 KC-10 和 KC-135 之间,“我们的机队规模较小,而且很老旧,”哈里森说。KC-135 虽然机龄较长,但出于后勤原因仍将服役多年(尽管随着新飞机的投入使用,有些飞机将退役),吊杆操作员躺在飞机后部,透过窗户观察下方的场景。但尽管 KC-10 稍新一些,但空军将​​首先退役 KC-10:它们的数量比 KC-135 少得多(只有 47 架),因此军方更容易逐步淘汰它们,部分原因是规模较小的机队每架飞机的维护成本更高。KC-10 只能飞行到 2024 年。

“KC-10 绝对是美国空军的主力机型,”当天起飞前,德斯纳普双手交叉站在停机坪上说道。“看到它退役,我感到很伤心。”

地勤人员在飞行前修复了 KC-10 飞机三号发动机的燃油泄漏。Rob Verger

这架拥有几十年历史的 KC-10 飞机在从新泽西州麦圭尔空军基地起飞向南飞向猛禽队之前,其怪癖就已充分展现。第一个问题是其中一个发动机漏油,地勤人员修好了。第二个问题发生在飞机开始滑行之后。它的三个发动机各有一个发电机,这些发电机应该同步运行。但它们并不平行。在排除故障后,几乎无法起飞,机舱机组人员最终通过重置发电机解决了故障。

飞行工程师贾斯汀·拉西特中士必须解决发电机问题。罗布·韦尔格

新鸟是飞马

这并不是说 KC-10 即将推出的替代机型是完美的。绝对不是。KC-46 进入舰队就像是新来者,但总是出些小故障。Pegasus 给空军带来了很多麻烦,主要是因为它有一个重大的设计变化:操作员不再坐在飞机后部,透过窗户观察,而是通过屏幕从远程视觉系统获取信息。

远程视觉系统(RVS)的改进一直很困难。“它面临的最大问题是,在开始开发和部署时,摄像头技术并没有达到我们想象的水平,”空军 KC-46 采购和运营流程负责人 Ryan Samuelson 准将说。“当我们部署它时,我们意识到在某些太阳角度下,在水面和云层的某些反射下,摄像头会开始褪色。”

波音公司承认,这项技术已经过时了;该公司十多年前就获得了这份合同。“我们基本上是使用 2010 年的技术来​​制造和生产 [这架飞机],”波音公司 KC-46 项目业务开发高级经理迈克·哈弗 (Mike Hafer) 表示。2020 年,波音公司和空军同意,这家飞机制造商将安装一套新的视觉系统。具体来说,RVS 包括两个常规视觉摄像头,外加两个红外摄像头,用于夜间加油。波音公司承诺将推出更好的系统。“这将是 4K、超高清摄像头和显示器,以及视频处理器,中间有光纤电缆,”哈弗补充道。

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KC-46 最初搭载的是现在的 RVS 1.0,最终目标是在 2023 年和 2024 年开始部署配备 4K 摄像机的新系统 RVS 2.0。空军称之为“增强型 RVS”的桥梁系统将使用软件更改来缓解新硬件到来之前的问题。据报道,目前的设置很难使用。正如一位记者去年乘坐 Pegasus 飞行后所说:“很难真正描述吊杆操作员在当前设置下面临的挑战。”

CSIS 的哈里森回忆说:“波音公司原本认为生产一架符合空军要求的飞机所需的开发工作量要比最终的要少——但最终不仅成本更高,而且耗时更长——比预期的要长得多。”

时至今日,KC-46 总共存在七个重大问题,并已成为美国政府问责局多份报告的主题。正如美国政府问责局在其最新关于加油机的报告中所描述的那样,这些“严重缺陷”是“可能导致死亡、严重伤害或疾病,或以其他方式导致飞机损失或损坏的缺陷”。其中两个严重问题与远程视觉系统有关。

波音公司的哈弗补充道:“其中大部分项目将在今年或明年获得认证和/或关闭。RVS 是该项目的长杆,我们正与空军一起在 2024 年关闭该项目。”

美国政府问责局概述了 KC-46 仍然存在的主要问题。图片来源:美国政府问责局

波音公司在这款飞机上损失了 54 亿美元,他们宣称这款飞机为空军提供了更现代化的加油机——从更好的任务规划到更先进的数据共享,再到防电磁脉冲,再到保护飞行甲板的装甲。“它已经准备好投入战斗了,”哈弗说。这句话的警告是,目前,空军还不放心在实际军事场景(而不是训练演习)中使用加油机为 F-35 或 F-22 等战斗机加油,因为担心不稳定的加油管系统可能会划伤这些飞机的隐形涂层。

另一架 KC-10 也参加了训练飞行。Rob Verger

自动化可以完成这项工作吗?

所有这些都引发了一个问题:为什么要放弃简单的窗户而选择新奇的远程视觉系统?哈里森推测,这是为了为未来完全自动化的系统铺平道路。“实现自动化吊杆的第一步是使用摄像头——使用合成系统——来控制它,”他说。“我认为这才是真正的第一步,是实现自动化吊杆操作和完全遥控的飞机。”

目前,海军正在试验一种飞机,即波音制造的加油无人机 MQ-25。空客的加油机也有与 KC-46 类似的设置,吊杆操作员坐在前面。他们已经使用自动化系统将燃油从加油机转移到接收器。

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空军的萨缪尔森表示,他的部队可能会在有生之年看到更多自动化。他认为“自动化——无论是飞行控制系统的自动化,还是数据或燃料卸载的自动化——都将成为美国装备的一部分,这绝对是有可能的。”

波音公司对此的评价更为坚定。哈弗说:“在我们改造整个系统时,我们正在安装允许过渡到自动空中加油的架构,这样你就可以让计算机协助吊杆操作员,也可以让计算机飞行并自行完成空中加油。”

CSIS 的哈里森认为,让加油机完全自动化是明智之举。“空中加油非常繁琐、常规且无聊,因此如果我们能够实现无人驾驶,那我们绝对应该这样做。”

每架 KC-10 加油机还可以接收燃料。Rob Verger / GoPro 剧照

“我从小就和这架飞机一起长大”

11 月的那天,在 KC-10 上,空中加油作业正在如火如荼地进行着。德斯纳普花了一个多小时给 F-22 猛禽战斗机(其呼号为 Bobcat 2 和 Oxen 1)加油,总共卸载了约 75,000 磅的燃油。加油发生在约 28,500 英尺的高度,巡航速度约为 500 英里/小时。

当其他飞机紧跟在你身后时,你在空中飞驰足以让人怀疑这种操作是否危险。“任何时候,两架飞机近距离飞行都是有风险的,”德斯纳普在起飞前说道。“可能会出现问题,这就是我们进行如此多训练的原因。”

后来,在给猛禽加油的间隙——山猫 2 号已经飘走,另一架山猫到达之前——德斯纳普沉思了一会儿。“那真是辛苦,”他说。需要处理很多无线电通讯,而且其中一个接收器“没有放在吊杆上”。

我们给战斗机加完油后,又练习用另一架 KC-10 加油机加油(这种加油机在飞行中也能加油)。我们飞到另一架大型金属飞机的近旁,透过驾驶舱的窗户就能看到。它的彩色吊杆悬挂在下面。我们照例做着,但并没有液体易手。

下午早些时候,在空中飞行了大约四个小时后,我们降落了。KC-10 的影子飞过下面的树林,透过驾驶舱左侧的窗户可以看到。当我们下降时,自动语音播报了我们在地面上的高度。我们与跑道接触。一切都在震动。我们回到地面,这架飞机在这个世界上停留的时间并不长。

保罗·墨菲中校是当天的飞行员之一,也是飞机指挥官,在我们降落后,他回忆起 KC-10 飞机的飞行。“我从小就和这架飞机一起飞行,”他说。“我选择这架飞机作为飞行员训练的飞行器。看着它飞走,我有点难过。”

观看下面的飞行片段。

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