一手硬,一手软——空中加油技术发展史(5)

以彤谈国际 2025-04-26 21:44:36

  本文改编自本刊2021年8月刊发的《空中加油技术的成熟》一文。飞桁式空中加油系统  1950年,波音公司推出了“飞桁式空中加油系统”(Fly Boom),并马上取代了KB-29上使用的“探管-锥套式空中加油系统”(Probe-and-drogue system),让KP-29加油机变成了KB-29P。

  ▲ KB-29P的“飞桁”操作员坐在过去B-29轰炸机的尾炮手位置。KB-29K上的第一代“飞桁”,外观上是“原生态”的圆柱形,不像后来的有一定气动修型处理  与此同时,波音公司在旗下的C-97“同温层货机”的基础上改装出了KC-97加油机。

  ▲ 螺旋桨加油机与喷气式受油机间的速度相差较大,KC-97的巡航速度只有370千米/小时,而亚音速、超音速的战斗机在空中加油中的“减速”,一度有接近失速的危险。所以,图中这般加油作业场景,还是要感叹下飞行员的技术。  但在战后的喷气式时代,螺旋桨发动机的KC-97显然飞得太慢,已落伍于航空新时代,因此波音又很快在波音367-80原型机基础上,推出了喷气动力的KC-135“同温层加油机”。  半个多世纪后的今天,KC-135与作为其补充的KC-10加油机依旧是美国空军的主力加油机,也正在由KC-46“飞马”来接替。  飞桁式空中加油系统,之所以如此命名,是因其在加油套管的外部装有V型或H型的气动控制舵翼,用来供加油员精准控制、调整姿态。这套空中加油系统的核心设备是平时在机身中线、后机腹部收起的刚性加油套管(由此得名“硬管加油”)。

  它由内外两根刚性管嵌套伸缩构成,外管通过铰链机构与机腹连接,上面装有舵翼,内管能沿管轴伸缩,这样的伸缩结构在加油过程中也能起到缓冲、减震的作用。

  为了在加油过程中“修正”两机在安全距离上的远或近,在内管上还涂有绿、黄、橙、红直观的标识颜色。  硬管加油的过程,简单描述是:受油机只需在加油机机腹后下方与加油机保持编队飞行即可(也就是在“空中加油飞行包线”内),加油机上的加油员会控制“飞桁”向下向后伸出(以KC-135上的“飞桁”为例,它的上下活动范围为0°~53.8°,左右是±33.8°),对准受油机的受油口插槽顶部,而后再伸长内管插入插槽,完成对接,开始加油作业。加油结束后,内管断开连接、缩回,受油机减速飞离加油点。

  ▲ 在KC-135和KC-10加油机平台上,加油员都是在机尾处通过视野开阔的舷窗目视观察,并控制“飞桁”进行加油作业。不过两者的加油员席位差异明显,前者是“卧席”,作业中要趴着(上图),后者则是“坐席”(下图)。

  ▲ 受油机视角  硬管加油的优势,大体是这几方面:刚性材料的加油套管,在加油过程中受阵风、紊流等因素的影响较小,且在加油过程中不会产生太大的变形;对比软管加油来说,内管的直径大于软管,也就能做到相对快速地加油;硬管加油中的对接过程主要由加油机上专门的加油员来完成,大大降低了受油机飞行员的作业难度,在某种程度上也节省了飞行员这方面的训练成本;从未来技术发展来看,硬管加油系统更易引入自动控制系统来实现加油过程的全自动化。  硬管加油过程中加油机和受油机间的刚性对接,也意味着整个过程中必须确保两机相对静止,对控制精度的要求很高,并要时刻保持在“空中加油飞行包线”内。否则,稍有偏差轻则飞桁与受油机剐蹭、受损,重则便是空中碰撞、机毁人亡的严重事故。

  ▲ 在硬管加油过程中,受油机被加油机的“飞桁”剐蹭磕碰等小状况时有发生。

  ▲ 1966年1月17日,KC-135和B-52G在空中加油时,发生了“飞桁”撞击B-52机身顶部、造成两机坠毁的严重事故。这场空难之所以屡屡提及,还因为这是场“断箭”事故——轰炸机上的4枚B28核弹在事故中跌落,造成了一定范围的放射性污染。探管-锥套式空中加油系统  探管-锥套式空中加油系统的“软管加油”过程,相对“硬管加油”而言,主动权更多是在受油机的飞行员手中。  从加油机的翼下软管加油吊舱中释放出的柔性软管,拖着帆布或者橡胶制成的锥套,后者能在一定程度上起到对软管的稳定作用,也利于受油机的加油探头与加油软管的空中对接。

  ▲ 软管加油多被描述为一根长针穿过不稳定的针眼  不过,由于加油机的机翼后面的涡流影响,锥套会随着气流摆动,受油机从加油机的后下部缓慢靠近并对接的过程,就像拿着一根长针穿过不稳定的针眼,操作一定要足够轻柔,要慢慢靠近,特别是在最后相距几十厘米距离时,两机的相对速度要保持在小于成人的步行速度(约2节)。  如果相对速度过大,对接上的瞬间加油探头会破坏软管和锥套的相对稳定状态,甚至引发甩动,变成空中挥舞的长鞭,比如曾有锥套直接砸坏受油机座舱玻璃的事故发生。

  ▲ 软管加油更依赖受油机飞行员的操纵技术,技术不佳的新手飞行员在加油时发生意外折断锥套的事情也不奇怪。这也是一种保护措施,第一时间避免了进一步损伤加、受油机的其它结构  但如果相对速度太小的话,又无法保证加油探头与加油软管的牢固连接。  软管加油系统中的软管在不使用时,是一圈圈缠绕在软管卷扬装置(HDU)上的,软管和锥套完全卷入HDU中,使用时才释放出。

  ▲ 美国海军航母舰载机上用来伙伴加油的软管加油吊舱,上图为软管-锥套部分,下图为软管卷扬装置  在加油的过程中,当受油机相对于加油机前后移动时,软管就会在HDU中卷扬电机的控制下随之缩回和伸出,这与硬管加油过程中通过内管的伸缩在一定程度上保持两机的安全距离类似。  软管加油吊舱上同样有颜色警示标识,一般是绿灯亮起表示作业开始;如果软管被受油机推入或拉出太远(也就是两机距离过近或过远),燃油的输送会被马上切断,黄灯亮起;如果红灯被点亮就意味着加油作业要紧急终止,受油机马上脱离。

  ▲ 2017年底,西班牙国防部发布的F/A-18“大黄蜂”参与A400M加油机认证测试,其中包括同时给2架战斗机加油  软管加油技术已经是非常成熟的技术了,可以通过吊舱的方式集成在多种类型的飞机上,这也是战斗机间伙伴加油的技术前提。

  ▲ 有些奇异的接替式“伙伴加油”场面,KA-6“入侵者”正在给A-7“海盗”Ⅱ攻击机加油,后者又在给一架F-4“鬼怪”战斗机加油  软管加油吊舱,也与一些常见的电子吊舱类似,在头部装有冲压空气涡轮来自主发电,为系统提供电力和液压动力。

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