康燕
飛機(jī)空中加油問(wèn)題早在本世紀(jì)20年代就引起了人們的注意。1923年,美國(guó)飛行員史密斯和克里特用兩架DH-4B型飛機(jī)首次進(jìn)行了空中加油試驗(yàn),從而揭開(kāi)了飛機(jī)空中加油的歷史。但這在當(dāng)時(shí)僅僅只用于體育廣告。直到30年代,空中加油才開(kāi)始應(yīng)用到軍用飛機(jī)上。1933年,前蘇聯(lián)的一架ТБ-1(即安特-4)型轟炸機(jī),采用А·К·扎帕諾萬(wàn)內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)研制的加油設(shè)備,成功地給一架Р-5型偵察機(jī)進(jìn)行了空中加油,首開(kāi)了俄羅斯加油機(jī)發(fā)展的先河。
發(fā)展簡(jiǎn)史
與美國(guó)、英國(guó)這兩個(gè)空中加油技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家相比,俄羅斯的空中加油技術(shù)起步不比英國(guó)晚(英國(guó)于1934年進(jìn)行了首次空中加油試驗(yàn)),但早期發(fā)展緩慢,幾乎處于停滯狀態(tài)。在二戰(zhàn)期間,美、英兩國(guó)就已把空中加油技術(shù)應(yīng)用到實(shí)戰(zhàn)中,從50年代開(kāi)始這一技術(shù)在許多國(guó)家都得到了廣泛采用,英國(guó)和美國(guó)當(dāng)時(shí)已擁有一定數(shù)量的加油機(jī),而俄羅斯才開(kāi)始裝備加油機(jī)。不過(guò),進(jìn)入50年代后,俄空中加油技術(shù)卻發(fā)展很快,他們一方面完善了獨(dú)特的翼尖對(duì)翼尖的加油技術(shù),并將其正式裝備到圖-4及圖-16轟炸機(jī)上,另一方面也開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的插頭錐套式加油設(shè)備,并開(kāi)始裝備到М-4-2、3М-2、圖-16型轟炸機(jī)上。另外俄羅斯還為一部分戰(zhàn)斗轟炸機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)安裝了加油吊艙,用作伙伴加油機(jī),專為戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)進(jìn)行空中加油。目前,俄軍的主力加油機(jī)伊爾-78及其改進(jìn)型伊爾-78М采用的是插頭錐套式加油設(shè)備。
獨(dú)特的翼尖對(duì)翼尖加油技術(shù)
翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)是俄羅斯早期發(fā)展的空中加油技術(shù),1933年的首次空中加油試驗(yàn)就是采用的這種加油方法。1933~1935年,俄羅斯在空軍科學(xué)研究所(НИИВВС)針對(duì)這種加油方法進(jìn)行了大量試驗(yàn),當(dāng)時(shí)是用А·Н·圖波列夫領(lǐng)導(dǎo)研制的ТБ-1型轟炸機(jī)進(jìn)行改裝,讓一架作為加油機(jī),另一架作為受油機(jī)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)的。ТБ-1是前蘇聯(lián)第一架國(guó)產(chǎn)全金屬單翼轟炸機(jī)。但由于這種加油技術(shù)太復(fù)雜,當(dāng)時(shí)能保障加油機(jī)與受油機(jī)可靠連接的無(wú)線電通訊聯(lián)絡(luò)技術(shù)還不成熟,所以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)空中加油的工作被長(zhǎng)時(shí)間擱置。到二戰(zhàn)結(jié)束時(shí),由于蘇聯(lián)要用戰(zhàn)略轟炸機(jī)向遠(yuǎn)距離目標(biāo)投放核炸彈,所以才被迫回過(guò)頭來(lái)繼續(xù)從事空中加油技術(shù)的試驗(yàn)。
1949年2~7月,前蘇聯(lián)航空工業(yè)部飛行試驗(yàn)研究所(ЛИИМАП)又開(kāi)發(fā)試驗(yàn)了一種翼尖空中加油系統(tǒng),當(dāng)時(shí)這種試驗(yàn)是在2架圖波列夫設(shè)計(jì)局生產(chǎn)的圖-2C轟炸機(jī)上進(jìn)行的。為此,這2架飛機(jī)經(jīng)過(guò)了專門改裝,一架被改裝成加油機(jī),另一架則被改裝成受油機(jī)。事后,參加試驗(yàn)工作的試飛員加萊和扎米亞京評(píng)價(jià)說(shuō):“這種加油系統(tǒng)及其附件工作正常、可靠……有必要在圖-4型飛機(jī)上試驗(yàn)這一系統(tǒng)”。隨后,俄羅斯對(duì)這種加油技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的開(kāi)發(fā),很快就出現(xiàn)了采用翼尖對(duì)翼尖加油技術(shù)的圖-4型加油機(jī)和后來(lái)的圖-16加油機(jī)。
1953年夏,原蘇聯(lián)古比雪夫第18號(hào)飛機(jī)廠,用設(shè)計(jì)師И·謝列斯特設(shè)計(jì)的翼尖加油設(shè)備改裝了6架圖-4重型轟炸機(jī)(3架加油機(jī)、3架受油機(jī)),它們?cè)谌憧品蛩够w行試驗(yàn)研究所進(jìn)行了試驗(yàn)。1953年8月,2架圖-4型機(jī)(一架加油機(jī)、1架受油機(jī))被編入22634號(hào)部隊(duì),即第251重型轟炸機(jī)團(tuán)。
圖-4型加油機(jī)采用的翼尖對(duì)翼尖加油技術(shù),其過(guò)程是受油機(jī)在前,它從右翼尖放出一根繩索,繩索前部帶有配重鎖和梨形穩(wěn)定錐,加油機(jī)從后面靠近,并把左機(jī)翼放到繩索上,爾后加油機(jī)向右離開(kāi),目的是使繩索滑向翼尖,落入“系帶”(帶栓扣的環(huán)),該“系帶”與加油軟管相連。當(dāng)“系帶”與梨形配重鎖連結(jié)后,加油機(jī)操作員開(kāi)始從機(jī)翼里放出30米長(zhǎng)的軟管,在氣流作用下,這根軟管形成一個(gè)半圓圈。受油機(jī)操作員開(kāi)始拉軟管,直到將軟管端部的探頭拉進(jìn)“自己的”機(jī)翼為止,然后加油機(jī)操作員通知準(zhǔn)備輸油,隨機(jī)工程師打開(kāi)油泵,開(kāi)始輸油,輸油速率為每分鐘2000升。輸油完畢后,加油機(jī)操作員用氮?dú)鈱④浌軆?nèi)的油料吹凈,爾后將軟管拉回到加油機(jī)內(nèi)。
翼尖對(duì)翼尖加油技術(shù)要求飛行員具有嫻熟、細(xì)膩的駕駛技術(shù)。機(jī)組乘員之間在操作過(guò)程中的協(xié)調(diào)性和準(zhǔn)確性要按厘米和秒來(lái)計(jì)算,如果加油機(jī)向左傾斜,那么繩索就會(huì)滑到加油機(jī)第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳下被砍斷,如果向右傾斜,那么繩索就放不到“系帶”里,無(wú)法完成連接。
在翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)進(jìn)行空中加油的過(guò)程中,加油機(jī)操作員是一個(gè)非常關(guān)鍵的角色,從整個(gè)連結(jié)、輸油過(guò)程,直到完全收回加油軟管,他需要不間斷地與內(nèi)外保持聯(lián)系,內(nèi)部要與機(jī)長(zhǎng)和隨機(jī)工程師協(xié)調(diào),外部要與受油機(jī)操作員聯(lián)絡(luò)。如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,都會(huì)影響到整個(gè)加油工作的順利完成。同時(shí)也可以看出,用于聯(lián)絡(luò)的無(wú)線電設(shè)備起著非常重要的作用。前蘇聯(lián)早期的翼尖對(duì)翼尖空中加油技術(shù)之所以發(fā)展緩慢,無(wú)線電聯(lián)絡(luò)設(shè)備跟不上就是其中一個(gè)重要原因。
50年代,前蘇聯(lián)還在第251重型轟炸機(jī)團(tuán)裝備了一架為殲擊機(jī)進(jìn)行空中加油的圖-4飛機(jī)。后來(lái),在為圖-16型轟炸機(jī)研制翼尖加油系統(tǒng)時(shí),仍借鑒了圖-4加油機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。采用翼尖加油系統(tǒng)的圖-16飛機(jī)于1955年問(wèn)世,代號(hào)為圖-16З。該機(jī)與圖-4飛機(jī)不同之處是,圖-16З在進(jìn)行空中加油時(shí),加油機(jī)在前,受油機(jī)在后,同時(shí),受油機(jī)不是把機(jī)翼放在繩索上,而是直接放到輸油軟管上,因此不再需要拉曳繩索這樣的復(fù)雜系統(tǒng)。題圖所示為兩架飛機(jī)正實(shí)施空中翼尖加油。
空中加油設(shè)備的主要類型
空中加油設(shè)備由兩部分組成,一部分配置在加油機(jī)上,另一部分配置在受油機(jī)上。配置在加油機(jī)上的設(shè)備稱為加油裝置。這種加油裝置可以安裝在加油機(jī)機(jī)身內(nèi),也可以作成吊艙,掛裝在加油機(jī)外部。配置在受油機(jī)上的主要是受油口或受油管。受油口安裝在采用硬管式加油系統(tǒng)的受油機(jī)上;受油管分為固定式和伸縮收放式兩種。
目前,空中加油機(jī)的加油設(shè)備有兩種,一種是插頭錐套式,另一種是伸縮管式。此外,還有一種加油設(shè)備是由戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)攜帶,為同類飛機(jī)加油,稱作“伙伴加油”設(shè)備,這種設(shè)備與插頭錐套式加油設(shè)備相同。
插頭錐套式加油系統(tǒng)是目前世界上使用比較普遍的傳統(tǒng)空中加油設(shè)備,又稱作軟管加油系統(tǒng)。這種設(shè)備主要是由輸油軟管卷盤裝置、壓力供油機(jī)構(gòu)和電控指示裝置組成。軟管為膠皮管,長(zhǎng)度根據(jù)機(jī)型而定,一般為16~30米。在軟管的末端有錐套,其外形呈傘狀,內(nèi)部是加油接頭(皮質(zhì)或金屬)。還可以把整個(gè)加油裝置做成平臺(tái)式,安裝在加油機(jī)的機(jī)身內(nèi)部,為大型飛機(jī)加油;也可以把整個(gè)加油裝置做成吊艙式,掛在加油機(jī)的機(jī)翼下靠近翼尖處,與機(jī)內(nèi)燃油箱接通,為小型飛機(jī)加油。
受油機(jī)上的受油管為一Г形短管,不同飛機(jī)的受油管安裝在不同的位置上,有的安裝在飛機(jī)頭部左側(cè),有的安裝在右側(cè)機(jī)翼上。不受油時(shí),受油管不外露,受油時(shí)再向外伸出??罩屑佑蜁r(shí),加油機(jī)在受油機(jī)前上方飛行,由飛行員或加油操作員打開(kāi)輸油軟管卷盤的鎖定機(jī)構(gòu),伸出錐套,錐套受氣流作用而展開(kāi),將輸油軟管拖出。受油機(jī)飛行員調(diào)整飛行速度、航向和高度,使受油管插入錐套中,油路自動(dòng)接通,開(kāi)始實(shí)施加油。通常加油機(jī)的輸油管向下與其機(jī)翼夾角約為38度,與加油機(jī)左弦一邊夾角約為6度。在加油機(jī)軟管卷盤下部,有一組信號(hào)燈,這些信號(hào)燈是為受油機(jī)的飛行員指示各種工作狀態(tài)的,待輸油完畢后,受油管與軟管傘狀接頭脫開(kāi),加油機(jī)收回軟管,信號(hào)指示終止。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于拆裝,一架加油機(jī)上可安裝數(shù)套加油設(shè)備,可同時(shí)給幾架飛機(jī)進(jìn)行加油。
吊艙式軟管加油系統(tǒng),是把客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)或轟炸機(jī)很容易地改裝成空中加油機(jī)的最簡(jiǎn)便的加油系統(tǒng),但缺點(diǎn)是加油速度太慢。
伸縮管式加油設(shè)備,也稱硬管加油系統(tǒng),伸縮管位于加油機(jī)的機(jī)身尾部下方,分主管和套管,主管外壁有升降索和穩(wěn)定舵,用來(lái)控制輸油管的上下擺動(dòng),以便使加油機(jī)和受油機(jī)的相對(duì)位置有機(jī)動(dòng)余地。在空中加油時(shí),加油機(jī)操作員放下輸油管,并使伸縮套管從伸縮主管中伸出,同時(shí)指揮受油機(jī)進(jìn)入加油位置,當(dāng)伸縮管與受油機(jī)的受油口對(duì)接、自動(dòng)鎖定后,即可開(kāi)始加油。加油完畢后,伸縮管自動(dòng)從受油口拔出并縮回加油機(jī)內(nèi),爾后加油機(jī)與受油機(jī)脫離。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)受油機(jī)保持規(guī)定位置的要求較低,加油速度快,穩(wěn)定性好,缺點(diǎn)是在一架加油機(jī)上只能裝一套加油設(shè)備,因而每次只能為一架飛機(jī)加油。
伙伴加油設(shè)備一般是裝在一個(gè)特制載油的濕式加油吊艙內(nèi)。用一個(gè)軟管和錐套向其它戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)加油,其優(yōu)點(diǎn)是不需要保持龐大的專用加油機(jī)隊(duì)。艦載機(jī)編隊(duì)通常就采用這種方法進(jìn)行空中加油。
各種加油機(jī)
翼尖對(duì)翼尖加油技術(shù)在俄羅斯使用時(shí)間較短,大量使用和目前正在服役的加油機(jī)全部是采用插頭錐套式加油系統(tǒng)。以下介紹的是采用軟管式加油系統(tǒng)的加油機(jī)。
М-4-2加油機(jī)是在?!ぇっ讈單魃岱蝾I(lǐng)導(dǎo)研制的М-4戰(zhàn)略轟炸機(jī)的基礎(chǔ)上改裝的。М-4飛機(jī)為全金屬?gòu)埍凼街袉我盹w機(jī),裝4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),采用可收放自行車式起落架,機(jī)組乘員8人,1953年首次升空,共生產(chǎn)了43架。其加油機(jī)的改裝代號(hào)為М-4-2,從1956年到50年代末,所有的М-4型轟炸機(jī)都被改裝成了加油機(jī)。
3М-2包括3МН-2和3МС-2兩種加油機(jī)。這兩種加油機(jī)分別由3МН型和3МС型轟炸機(jī)改裝而成,這兩種轟炸機(jī)是3М轟炸機(jī)的兩種不同改型,而3М則又是М-4型轟炸機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展型,代號(hào)為М-6或291М。與М-4相比,3М機(jī)體有了根本改進(jìn),并換裝了新型發(fā)動(dòng)機(jī),機(jī)組乘員減為7人,其原型機(jī)于1956年3月27日升空。
3МН-2型加油機(jī)裝4臺(tái)ВД-7Б型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),單臺(tái)推力9500公斤。3МС-2型的原型機(jī)于1958年首飛,翼展53.14米,機(jī)長(zhǎng)51.70米,裝4臺(tái)Р Д-3М-500А發(fā)動(dòng)機(jī),最大起飛重量192000公斤,最大飛行速度925公里/小時(shí),實(shí)用升限12150米,正常負(fù)載實(shí)用飛行距離9440公里。
3М-2型加油機(jī)的空中最大輸油量為40噸,加油速率為每分鐘2250升。其防御武器包括位于3個(gè)炮塔內(nèi)的6門23毫米口徑АМ-23型機(jī)炮,上部和下部炮塔裝彈量都是1100發(fā),尾部炮塔為2000發(fā)。為控制射擊,在機(jī)身的頭部和尾部安裝了“阿爾貢”(АРГОН)無(wú)線電瞄準(zhǔn)具,機(jī)上還裝有敵方雷達(dá)輻射探測(cè)系統(tǒng)和СПС-2型主動(dòng)干擾器等。1993年,3М-2型加油機(jī)退役,一部分被封存。
圖-16Н加油機(jī)是由圖-16轟炸機(jī)改裝而成,1963年首飛,其主要任務(wù)是為可帶導(dǎo)彈的圖-22轟炸機(jī)系列和偵察機(jī)進(jìn)行空中加油,現(xiàn)已全部退役。
伊爾-78加油機(jī)是伊留申設(shè)計(jì)局應(yīng)空軍的要求,于80年代初在伊爾-76МД軍用運(yùn)輸機(jī)基礎(chǔ)上研制的,目的是取代當(dāng)時(shí)已經(jīng)老化的圖-16Н、М-4-2和3М-2型加油機(jī),同時(shí)也為了滿足圖-22МЗ戰(zhàn)斗轟炸機(jī)、圖-95МС和圖-160戰(zhàn)略轟炸機(jī)對(duì)新型加油機(jī)的要求。伊爾-78具有能在空中為各種飛機(jī)加油,如重型轟炸機(jī)、反潛機(jī)和遠(yuǎn)程預(yù)警機(jī),以及戰(zhàn)術(shù)航空兵和防空軍的米格-31、蘇-24М、蘇-30、蘇-35等。
伊爾-78機(jī)身尾部的左側(cè)和兩側(cè)翼下共裝有3個(gè)改進(jìn)型綜合性УПАЗ-1通用加油吊艙,該系統(tǒng)由“星”股份公司的Г·И·謝維林和В·И·哈爾琴科領(lǐng)導(dǎo)研制,它能保障自動(dòng)跟蹤受油機(jī)的受油過(guò)程,保障與受油機(jī)的可靠結(jié)合與分離。伊爾-78可同時(shí)對(duì)3架飛機(jī)進(jìn)行加油作業(yè):通過(guò)機(jī)身尾部左側(cè)的中心加油吊艙為一架重型轟炸機(jī)加油,其機(jī)身內(nèi)部裝有兩個(gè)可拆卸的油箱,每個(gè)油箱可裝14000公斤燃料;通過(guò)兩個(gè)翼下加油吊艙可分別為兩架戰(zhàn)斗轟炸機(jī)或戰(zhàn)斗機(jī)加油。如果只用機(jī)翼油箱輸油,可輸油57720公斤,如果機(jī)翼和機(jī)身油箱同時(shí)輸油,那么總輸油量為85720公斤。
伊爾-78尾部的射擊員座艙設(shè)有配備了后視光學(xué)系統(tǒng)的加油操作員位置。它裝備了用于保障受油機(jī)靠近加油機(jī)的РСБН-7С型近距雷達(dá),以及保障受油機(jī)飛行員在夜間條件下能看清加油機(jī)和加油裝置外形的必要照明設(shè)備。1983年,塔什干契卡洛夫航空生產(chǎn)聯(lián)合體生產(chǎn)出了第一架伊爾-78,并于當(dāng)年完成了國(guó)家試驗(yàn),于1984年開(kāi)始批量生產(chǎn),1987年服役。
1985年,首批5架批量生產(chǎn)的伊爾-78加油機(jī)被送到軍事運(yùn)輸航空兵的伊萬(wàn)諾夫訓(xùn)練中心,爾后又轉(zhuǎn)交給駐烏津的遠(yuǎn)程航空兵部隊(duì),在這里組建了第一個(gè)伊爾-78加油機(jī)團(tuán)。同時(shí)這里還建立了伊爾-78加油機(jī)的現(xiàn)代化技術(shù)維護(hù)基地,能對(duì)其進(jìn)行各種維護(hù)。1987年,前蘇聯(lián)又組建了一支伊爾-78加油機(jī)團(tuán),并開(kāi)始與受油機(jī)圖-95МС、蘇-24一起進(jìn)行空中加油飛行訓(xùn)練。
伊爾-78服役后一直表現(xiàn)不俗。比如,在圖-95МС赴大西洋、北極地區(qū)和太平洋海域巡邏以及戰(zhàn)備值班過(guò)程中,它曾多次長(zhǎng)途跋涉飛往北極地區(qū)和沿海機(jī)場(chǎng)對(duì)圖-95МС進(jìn)行空中加油,每次輸油量都在30~50噸。1994年,兩架伊爾-78加油機(jī)曾陪伴俄戰(zhàn)略航空兵的圖-95МС轟炸機(jī)組,沿莫茲多克和恩格斯-阿爾得爾-БАРЖДЕЙЛ航線完成了對(duì)美國(guó)的訪問(wèn),在往返途中為圖-95МС進(jìn)行了空中加油,此次訪問(wèn)展示了伊爾-78加油機(jī)在遠(yuǎn)距離航線上飛行時(shí),其裝備的高可靠性和安全性。
伊爾-78的有關(guān)數(shù)據(jù):機(jī)組乘員7人,翼展5050米,機(jī)長(zhǎng)4659米,發(fā)動(dòng)機(jī)功率4×12300馬力,最大起飛重量190000公斤,1000公里內(nèi)最大輸油量60噸,最大飛行速度830公里/小時(shí),實(shí)用升限11230米,最大負(fù)載實(shí)用飛行距離3650公里。
伊爾-78М加油機(jī)是伊爾-78加油機(jī)的改進(jìn)型,其最大起飛重量提高到210噸。它裝備的是“星”股份公司研制的改進(jìn)型УПАЗ-ПАЗ-1М加油吊艙,其輸油速率和壓力都有明顯提高,該吊艙在提高了輸油量的同時(shí),能保障縮短與受油機(jī)的空中結(jié)合時(shí)間。與伊爾-78加油機(jī)的重要區(qū)別是,該型機(jī)再無(wú)法改裝成運(yùn)輸機(jī)。
伊爾-78МК這是根據(jù)空軍的補(bǔ)充要求而提出的伊爾-78加油機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展型,與伊爾-78相比,它的輸油量更大。它也裝備3個(gè)УПАЗ-ПАЗ-1М型加油吊艙,但能改裝成運(yùn)輸機(jī)。1992~1993年,伊留申設(shè)計(jì)局完成了МК型機(jī)的設(shè)計(jì)圖紙,并準(zhǔn)備生產(chǎn),但由于缺少訂貨,最終沒(méi)能投入生產(chǎn)。不過(guò),塔什干航空生產(chǎn)聯(lián)合體隨時(shí)都準(zhǔn)備著生產(chǎn)МК型機(jī)。
為進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng),伊留申設(shè)計(jì)局目前正在與“星”股份公司一起研究改進(jìn)УПАЗ型加油吊艙,使其既能為國(guó)產(chǎn)飛機(jī),也能為外國(guó)飛機(jī)進(jìn)行空中加油。蘇-24М是蘇-24戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的改型機(jī),可裝備УПАЗ-А懸掛式加油吊艙,作為伙伴加油機(jī),為蘇-24戰(zhàn)斗轟炸機(jī)進(jìn)行空中加油,空中輸油量(其中包括夜間)可達(dá)9000公斤。蘇-24М機(jī)內(nèi)油箱儲(chǔ)量9850公斤,副油箱儲(chǔ)量6610公斤。
蘇-33即蘇-27К型機(jī),為蘇霍伊設(shè)計(jì)局在蘇-27基礎(chǔ)上研制的艦載機(jī)。它可裝備УПАЗ型加油吊艙,可對(duì)安裝了可收放Г型受油管的蘇-33進(jìn)行空中伙伴加油?!?/p>