战斗机空中加油十分复杂,但空客的新技术可以简化这一过程

战斗机空中加油十分复杂,但空客的新技术可以简化这一过程
2016 年,一架 F/A-18 大黄蜂战机使用“探管锥套”系统进行加油。Lance Cpl. Miguel A. Rosales/美国海军陆战队

想象一下,当你在高速公路上行驶时,你给汽车加油。哦,燃料是从你前面飞驰的油罐车里流出来的。这有点像战斗机飞行员在空中加油时要面对的情况。

这种机动被称为空中加油 (AAR)、飞行中加油,甚至简称为加油。它在扩大战斗机的航程方面发挥着至关重要的作用,并且它使空军的飞机能够飞越很远的距离,而无需降落在可能不友好的国家,从而节省了宝贵的时间。例如,在 1990 年的海湾战争中,F-15 战斗机从弗吉尼亚不间断飞行了 14 个小时到达科威特——途中进行了七次空中加油!

就在最近,空客宣布首次向“自动”空中加油技术迈出了一步——有关这一突破的更多信息请参见下文。

这项演习有着丰富多彩的历史。第一次空中加油发生在 1921 年,两架双翼机之间。韦斯利·梅带着一个五加仑的油罐,在 1000 英尺的高空,沿着弗兰克·霍克斯驾驶的飞机的右翼加油;然后,他爬上另一架飞机的左翼,最终将燃油倒入油箱。虽然这是一次令人印象深刻的特技,但显然不是一种实用的空中加油方式。因此,1923 年 6 月 27 日,美国陆军航空兵使用两架 Airco DH-4B 双翼机尝试了一种不那么极端的方法。加油机释放了一根加油软管,完成了加油任务。

软管的理念一直伴随着我们。它今天被称为“探头和减速伞”系统,最初由阿兰·科巴姆爵士于 1950 年在英国开发。现在软管的末端有一个篮子(减速伞,形状像碗),战斗机有一个探头,除法国制造的阵风和幻影战斗机外,探头都是可伸缩的。探头锁定在减速伞中,以便燃料输送。由于软管位于加油机机翼的末端,每分钟最多可有 420 加仑的燃料流向两架飞机。使用这种系统,责任在于接受燃料的飞机的飞行员;他们必须操纵飞机使探头进入减速伞。

这是加油的吊杆系统。这架战斗机是 F-22。2014 年 5 月 1 日。伯尼·凯尔中尉/美国空军警卫队

波音公司在 20 世纪 40 年代发明了另一种系统——飞行吊杆。它不是使用软管,而是使用伸缩管。例如,在空客 A330 MRTT(多用途加油机运输机)上,这种吊杆安装在机尾下方,缩回时长 38 英尺,完全伸展时长 60 英尺。吊杆上有两个小翼,可以帮助操作员控制它并将其放入油箱——受油机顶部的一个端口。这种方法每分钟最多可以输送 1,200 加仑的燃油。使用该系统,吊杆操作员的工作量会更大。

第一架配备油管的飞机是波音 B-29 超级堡垒轰炸机,后来被重新命名为 KB-29P。这导致了第一架量产喷气式加油机 KC-135 的开发。在美国飞机上,“K”(代表“煤油”)表示加油机,而“C”(货物)表示运输机。最后一架 KC-135 于 1965 年进入美国空军,如今仍有近 500 架在服役。它们将被波音 KC-46 飞马座部分取代——只是该项目升级了五个 1 类问题,这意味着飞机无法执行一个或多个核心任务。美国空军在 3 月底宣布的最新问题是加油系统泄漏。

KC-46 和空客的 MRTT 都将燃油装在货舱和机翼的多个油箱中。它们都可以通过吊杆或软管和锥套卸油。KC-46 总共可携带 212,000 磅燃油,MRTT 可携带 250,000 磅燃油。(显然它们自己需要燃油,所以无法卸下全部燃油。)空客表示,MRTT 在起飞后 1,150 英里处盘旋四小时可卸下 110,000 磅燃油。这意味着,理论上,它可以为大约 15 架单引擎飞机加油,例如 F-16,后者可携带约 7,000 磅燃油。

为高速喷气式飞机加油时(直升机和螺旋桨飞机也可以在空中加油),加油机和受油机的飞行速度都在 288-345 英里/小时之间,飞行高度在 20,000 至 30,000 英尺之间。天气也是一个因素,飞行员可能会选择不同的高度来避开湍流或能见度低的情况。

加油计划在起飞前数小时就已制定好,飞行员知道加油机将停在哪里。“战斗机和加油机的会合时间是提前知道的,如果没有发生重大事件,加油机将在那个时间和地点进行加油,与油箱中剩余的确切燃油量无关,”A330 MRTT 产品营销经理 Ivan Garcia Ferreiros 通过电子邮件表示。

会合点不是由飞行时间或距离决定的,而是由到达最近机场所需的最低燃油量(称为“宾果”燃油量)决定的。AAR 总是在到达宾果燃油量之前进行,以便有时间接近加油机并执行接触机动。在紧急情况下,飞行员可以请求非计划加油。

尽管飞行员和吊杆操作员接受了严格的加油训练,但加油过程仍然令人紧张。为此,空客和波音公司都致力于实现吊杆操作的自动化。英国赫特福德郡大学航空航天工程高级讲师、无人机空中加油专家彼得·托马斯 (Peter Thomas) 表示:“如果想实现系统自动化,你必须比人类做得更好,人类需要用眼睛判断吊杆应该去哪里并与接收器连接。”

空客公司已经取得了这一成就。该公司于 4 月中旬宣布,今年早些时候,它已成功完成了世界上首次全自动空中加油作业,为葡萄牙空军的一架 F-16 战斗机进行了 120 次干式加油接触,该战斗机无需任何改装即可使用该系统。(干式接触意味着它们实际上并不转移燃料。)

该技术允许吊杆操作员简单地启动系统,然后进行监督,同时计算机接管吊杆的控制,保持正确的角度和距离,使其飞到距离接收飞机几厘米以内。然后吊杆的望远镜伸入接收器,传输燃料,然后自动断开连接,吊杆被带走。

人们很容易想知道如果在空中加油时出现问题会发生什么,无论加油是否是自动的。但令人惊讶的是,事情并不经常出错,而且发生严重事故的情况也少得可怜。

西班牙帕洛马雷斯事件可能是最引人注目的,该事件涉及一架 B-52 和一架 KC-135。1966 年,一架美国空军 B-52 携带四枚未引爆的氢弹,在 31,000 英尺的高度撞上加油机。两架飞机均坠毁,七人在事故中丧生。一枚氢弹在地中海 2,900 英尺深处被打捞出来;另外三枚落在西班牙帕洛马雷斯附近,其中两枚爆炸,钚散落在该地区。

在 2018 年发生的一起悲剧中,一架海军陆战队 F/A-18 大黄蜂战机在日本附近与一艘加油机相撞。造成六人死亡。

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