我国运油-20大型空中加油机正式服役,“空中加油”为何如此重要?

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北京科协

近期,我国运油-20大型空中加油机正式服役。大国空军为何极为重视空中加油机的装备研发?空中加油有什么优势?

7月31日,空军在长春航空展新闻发布会上,非常罕见地公开表示,国产运油-20已正式进入空军部队服役,并且已经在不久前与歼-16重型战斗机,完成海上空中加油训练。战斗机接受空中加油和战斗机自行返航基地加油看似大同小异,那么大国空军为何极为重视空中加油机的装备研发?空中加油对于飞机执行任务有何意义?

▲运油-20和歼-16联合训练照片

冒险精神中诞生的“空中加油”

空中加油最早出现在第一次世界大战后,在当时航空冒险精神的刺激下,人们首先进行了尝试。1921年7月的一天,美国的飞行马戏团成员伊·马耶组织了第一次空中特技加油,这是一场惊心动魄的航空表演。飞行员富兰克·豪克驾驶一架SJ-1双翼机,伊尔·马耶背上绑着一筒汽油,站在机翼的上部。当这架飞机与飞行员伊尔·道费梯驾驶的“詹尼”号飞机会合,马耶徒步跨到“詹尼”飞机的机翼上,把汽油倒进油箱。目睹过这场空中表演的观众无不感到毛骨悚然。

为了使作战飞机能执行远程作战任务和延长留空时间,早在20世纪20年代就已有国家开始研究飞机空中加油技术了。1923年美国陆军航空勤务队率先用两架德·哈兰H4B侦察机尝试用软管进行空中加油,此次加油后增大了飞机续航时间并获得成功,从而揭开了空中加油技术的序幕。空中加油技术在军事上的首次使用是在第二次世界大战期间,美国为对日本轰炸珍珠港进行报复,采用B-25轰炸机从航空母舰上起飞,在夏威夷上空进行空中加油后,飞往日本本土进行轰炸。

飞机变身“长续航版”

在空中加油技术没有出现以前,战机的航程和打击范围都受到战机油料携带量的限制,因此各国都想尽办法给战机装上大油箱,并因此产生了副油箱等装备。但是副油箱虽然能增大战机带油量,却极大的增大了飞行阻力,因此其效果并不尽如人意。而轰炸机航程又比战斗机大得多,因此当时的战机没有办法做到全程护航,这就使得轰炸机面临被击落的风险。

空中加油机是空军后勤兵种中极其重要的角色。它可以大大延长战斗机、攻击机等武装机种的留空、续航能力,使它们可以加强制空权,加大纵深打击力度。由于不用再降落来加油,飞机对机场的依赖极大减小,可增加一倍甚至更多的航程,同时增加了机场的调度空间。

“软硬兼施”的加油装置

▲软管-锥管式加油装置(图片来源:人民网)

目前,空中加油装置主要有两种:一种是软管-锥管式(简称“软式”),20世纪40年代末由英国率先研发,主要由一条22米至30米的软管和一个锥形漏斗组成。加油时飞行员只需将受油机前端受油口插入锥形漏斗内,即可实现空中加油。美国海军和世界大部分拥有空中加油机的国家普遍采用这种空中加油方式。其优点是飞机上不需要专门的加油员,且一架加油机可同时为2至3架飞机加油,但加油效率相对较低。由于软管放出后受气流影响大,对受油机飞行员超密集编队技术及空中对接技术的要求很高。

▲伸缩管式加油装置(图片来源:新浪网)

另一种是伸缩管式(简称“硬式”),即在加油机尾部安装一个伸缩套管,套管的末端有两个对称的短翼,操纵员可通过操纵短翼,使套管在一定角度范围内移动。当受油机接近加油机尾部时,两机相对位置保持不变,套管操纵员操纵短翼,将套管伸进受油机受油口。这种加油方式受空中气流影响相对较小,对接操作比软式加油更为方便。套管直径较大,加油速度快,但一次只能为一架飞机加油。

“屡见不鲜”的加油事故

不管“软式”还是“硬式”,两者有一个共同的前提,即加油机和受油机飞行高度、速度和方向均需高度一致,所处环境状况也需相对稳定,且对飞行员操作水平有极高要求。由于难度系数大,空中加油事故可谓屡见不鲜。即使是较早发展空中加油技术的英国,也常被曝出空中加油事故。2018年8月,英国皇家空军一架F-35B战斗机从美国南卡罗莱纳州跨大西洋飞回英国,在空中加油对接时,受油机探头未能与加油机锥形浮锚对接成功,浮锚直接撞上F-35B战斗机机体表面,导致战机隐形涂层遭到严重破坏。最惊悚的是在1966年,美军一架KC-135加油机在地中海沿岸为B-52轰炸机进行硬式加油时,两机发生碰撞事故,B-52轰炸机和KC-135加油机上的7名机组人员全部遇难。更严重的是,当时这架B-52轰炸机还挂载了4枚氢弹,其中两枚坠地破损导致核污染,另有一枚坠入地中海,美军花费两个多月才将其打捞起来。2020年9月29日,美国海军陆战队一架F-35B战斗机在与一架KC-130J加油机进行空中加油训练时发生碰撞,在加利福尼亚州东南部坠毁。KC-130J加油机的右翼两台引擎叶片全部损毁,最终迫降在一片农田中。这次事故虽未造成人员伤亡,但导致该架F-35B战斗机彻底损毁,无法修复。

飞机为何要空中放油?

在飞行表演中,经常会有飞机拖着一条尾烟掠过天空的场景,这给不少人留下了深刻印象。实际上,这是飞机在飞行过程中机尾放油管排放的燃油被点燃形成的一团火焰。不过,飞机空中放油并不只是为了表演,而是为了保证飞行安全、提高飞行性能的一种措施。一般情况下,飞机起飞时要携带大量燃油和载荷,起飞重量远大于允许飞机安全降落重量。正常飞行过程中,战机会消耗大部分燃油。战斗中,还会投放、使用掉一部分携带载荷,返航降落时飞机重量会大大减轻,满足安全降落重量要求。然而,有时候飞机遇到类似设备故障等特殊情况便需要紧急降落。此时,为了满足安全降落要求,飞行员就要放掉一部分燃油,降低飞机重量。

(资料来源:陈绍祖. 飞机空中加油[J]. 科学大众:中学版, 2000(7):12-13.,新华网,人民网,新浪网,军武次位面等等)

评论
无限探索者
少师级
有了运油-20,中国空军就有了随时从东南西北全方位“拥抱”宝岛,坚拒外来干涉的能力。
2022-08-03
小新达人
贡士级
空中加油技术越来越发达!
2022-08-03
热爱科普的俊哥
举人级
为了满足安全降落要求,飞行员就要放掉一部分燃油,降低飞机重量。
2022-08-03