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1965年12月,美国空军用KC-130F对改装的CH-3C进行了空中加油试验,首次验证了直升机软管空中加油的可行性。1967年,美军2架HH-3E利用空中加油技术,持续飞行9个小时,成功从纽约直飞巴黎,创造了直升机不着陆飞行最长距离、最长时间的记录。1985年,KC-130P对串列双旋翼直升机CH-47D进行了空中加油,这就使得单、双旋翼直升机都拥有了空中加油技术。

上面是直升机空中加油(HelicopterInflight Refueling)技术发展的三个典型事件,目前,美军对直升机空中加油技术已经有了成熟的运用,而世界其他地区尚没有同型技术的研发。那么,美军为什么要发展这么一种技术?直升机空中加油的意义何在?世界其他国家没有这种技术,是否说明这种技术研发条件太高?我军能否得到一些借鉴?这就是本文要理顺的几个问题。

由于直升机靠旋翼高速转动产生的升力实现飞行,而固定翼飞机靠的是机翼产生的升力,这就导致它们不一样的飞行性能。直升机在航速和航时上都远远不如固定翼飞机,在直升机性能不变的前提下,要想提高航程,对飞机本身来说就要增加燃油,而这又增加了起飞重量和发动机的负荷;或者减少载荷,这又面临载荷太少而无法完成任务的尴尬。现代战争中,有时需要直升机拥有很长的滞空时间或者很长的航程,而解决这个问题的措施有以下几种:

第一,建立前进基地,利用蛙跳方式扩大直升机作战范围。这种措施的例子很多,越战期间,美军就在丛林中为直升机搞出前进基地,提高部队的机动性,也有利于战时火力增援或者伤员救援工作。在英阿马岛战争期间,英国也利用这种方式实现了直升机的稳步推进,蚕食阿根廷的岛上防御体系。在海湾战争期间,美军101空降师的UH-60在AH-64的支援下以蛙跳方式在伊拉克境内占领要点,建立前进基地,切断入侵科威特境内的伊拉克军队的退路。这种方式需要一定规模的兵力支援,适合大部队作战环境,不利于小规模部队进行渗透或特种作战任务。第二,利用悬停加油方式,意思是直升机用牵引钢缆把地面加油管道拉到机体受油口处,然后按常规方式加油。这种方式不需要考虑直升机着陆条件,可以实现直升机的持续飞行,但是地面保障基地的设立也是有难度的。这种方式目前在海军比较常见,技术条件较低。第三,让直升机在飞行过程中实现空中加油,脱离对场地的依赖,最具有灵活性,效果也是最佳的。

大家都知道每一位战斗机飞行员都是国家宝贵的财富,只要有一点希望,军队都会想法设法地营救遇险的飞行员。也正是出于这个目的,上世纪60年代的越战直接促成了美军对这项技术的研发。越战期间,美军大量的前线战术攻击机投入对北越的空袭作战,典型是就是F-105战斗轰炸机。北越军队猛烈的防空炮火使得美军也损失了不少飞机,在从林中对飞行员的营救工作需要很快的反应时间,而直升机较好地承担了这一任务,看有关资料,直升机部队共营救了4000多空勤人员,这是非常卓越的战绩。那么,在执行搜救任务时,往往要深入敌方纵深空域,直升机需要长时间的超低空飞行,这就对燃料的要求达到了一个很高的层次。在进入指定空域前或者返程过程中对直升机进行空中加油能较好地解决这一矛盾,这也是美军搞这一技术的直接原因。

直升机空中加油的直接目的就是增加直升机的航程,解决直升机燃油和载荷之间的矛盾。那么,它还有很多战术意义。比如,在山地条件下执行任务的时候,直升机的动能消耗较大,而当地有没有合适的着陆场地,直升机就有回不了家的可能。这种情况下,直升机可以少载燃油,减轻总重,获得必要的悬停能力,在完成任务后进行空中加油返回基地。目前在阿富汗作战的美军直升机,经常采取空中加油的方式获得持续滞空能力,以加强对塔利班控制地区的监控和打击。还有,空中加油能力赋予了直升机长时间连续飞行的可能性,使得直升机在部署的方式上更为灵活,直接飞往任务地点,极大缩短了反映时间,提高了战时效率,这一点对于提高特种作战的隐蔽性和突然性有着重要的意义。

直升机空中加油的原理和固定翼飞机类似,受油设备和操作方式也基本一致,区别就在于二者飞行特性不同带来的对加油机的要求和加油过程。固定翼飞机进行加油,通常情况下,受油机主动靠近加油机,然后保持和加油机类似的速度,缓慢抵近加油管,对接成功后进行加油。而直升机旋翼形成的大片危险区域使得其抵近加油机的方式根本无法进行,只能是加油机从直升机侧下方慢慢接近并且超越直升机,然后直升机慢慢降低高度到达加油机侧后方保持速度编队飞行。一切正常下,加油机慢慢拉出加油软管,直升机飞行员操纵飞机向侧下方飞行并用探头锁定锥套,直升机继续前进,油管内压力达到收油状态后,对接成功开始进行受油。

直升机的巡航速度一般不会超过300km/h,也就在200~270km/h范围内,这就要求加油机拥有较好的低速平飞能力,达到200km/h的水准。拿美军HC-130P来说,它就需要保持这样一个低速飞行状态,整个加油过程需要进行数分钟,每分钟即可为直升机补充500多升的燃料。这是对加油机的一个要求:需要保持低速状态下的高稳定性和可操纵性。所以对于固定翼飞机来说,加油机大都是涡扇飞机,如KC-135、KC-10、伊尔78等;对于直升机来说,涡桨加油机才是适合它的机型。

其次,对于直升机来说,大都是单旋翼飞机,旋翼的大直径和受油安全范围间存在矛盾,即按着理论来说,加油探头应该伸出旋翼覆盖范围外,但是直升机的机体大小不允许很长的加油管的配备。在看了这么多直升机空中加油的照片,你会发现加油软管和受油管的对接都没有超出旋翼范围,只是和旋翼保持了一个高度差。所以对于单旋翼直升机来说,采用伸缩受油管就成了不二选择。双旋翼直升机CH-47采取了固定和伸缩两种方式,这也是它的一个特点。偏转旋翼MV-22“鱼鹰”就可以采取固定受油管,它拥有更安全的加油飞行状态,这是作为直升机不具备的。

既然在受油管的长度上无法设计太长,就要把探头做个改进,以防特殊变故的发生。固定翼飞机的受油探头和连接杆之间是刚性连接,加油过程中出现事故,固定翼飞机可以利用速度上的优势,直接拉断锥套实现脱离,防止威胁的进一步扩大。但是直升机不能采取这种方式,万一加油过程中,直升机和加油机相对位置出现改变,而加油机此时的状态又没有巡航速度下的稳定性,位置的横向偏差会导致旋翼直接切断加油软管或其他情况,如果加油软管无法在横向偏差出现前及时脱离,对于直升机和加油机都会是致命的威胁。所以美军直升机受油探头和连接管之间都有一个可切断的缩喉结构,当双方相对位置出现偏差,横向或垂直方向上的过载超过1000磅的强度,探头就会被切断,二者自动油阀关闭,加油过程就退出了,保障了二者的安全脱离。

直升机空中加油有效提高了直升机的部队的综合战力和反映能力,但是并不是说这就完美解决了直升机“腿短”的问题。在1980年,美军营救在伊朗被扣押的美国人质行动中,出于隐蔽性的考虑,主力直升机RH-53D就无法采用这种方式。当时美军秘密建造了简易前线基地,但是受天气状况的影响,整个计划泡汤。在撤离起飞过程中,一架RH-53与一架C-130相撞,美军不仅阵亡了8名特战队员,伤了4名,而且被迫放弃了4架完好的RH-53,仓皇撤出,把作战地图、仪器等也扔在了沙漠,这是一次完全意义上的失败,除了暴露出美军作战计划上的失利外,还说明了直升机加油技术在应用上的缺陷。

世界上研发直升机空中加油技术的国家很少,真正投入部队使用的国家也只有美国一家。这不仅仅是技术上的因素,和国家的战略方针也有关系。美国秉着全球打击的方针,重视空中力量的远程打击和直升机的运用,在维护庞大的海外利益和干涉他国内政或发动战争方面都有着需求,所以相对美国来说,很多国家根本不需要直升机空中加油技术,也就没有必要投入资源研发这么一种系统。这也是目前英、法、俄等国已经有了研发直升机的能力,但迟迟没有付出行动的原因之一。对于中国来说,目前也没有获得这项技术的迫切需求,但是我们应该秉着建设完整空中加油体系的想法,重视这种技术的研发。

在近些年,我个人认为中国不可能发展这么一种技术,也没有发展的必要性,但是未来作战中我们势必会发展这么一种技术。从空军装备发展看,我军现在主要精力放在发动机的攻关、五代机的研发、新型通用直升机的列装、J-15/16/10B等机型的换装等一些领域,可以说我们根本多余的资源和精力去研发这么一种现在用不到的技术,所以目前来说,我对其研发持否定态度。而且就目前中国直升机技术层次上来说,做到完全意义上的国产化还需要一段距离,至于空中加油技术,虽然达到了研发的标准,但是距离研发计划的实施还要一段时日。现在我们抛开这种态度,谈一下发展这种技术需要注意的地方。

对于路航来说,中国领土拥有的众多机场使得他们并不怎么需要空中加油技术,反倒是海航的直升机需要这种技术。直升机不仅可以在领海冲突等事件中发挥作用,还可以实施救援等人道主义任务之类的。中国的南海辽阔,但是适合建设机场的岛礁并不多,对于大部分直升机不到900km的航程,在机场间实现转场尚可,但是在没有保障舰艇和基地的前提下执行任务或者保持长时间的滞空能力简直是痴人说梦。如果有了较为成熟的直升机加油技术,我们的海航直升机就不用考虑航程问题,安心执行自己的任务即可。甚至可以实现千余公里外的突袭,在完成任务后再安然返回基地。而且随着我军发展战略的延伸,部队作战范围进一步的扩大,直升机航程短的问题会越发严重,那时候发展这种技术的必要性就有了。那么如果发展这种技术,加油机的候选机型也只有运-8/9可以胜任,受油机可以选择直-8/AC-313。运-9是一款性能十分先进的中型涡桨运输机,在技术、经济、适航等数据上完全不输于C-130J,也是我军下一代的标准中型运输机,利用这个平台可以发展预警机、电子战机、加油机等多种机型。而AC-313是直-8F的改进型,性能比直-8原型机高了不止一个档次,不足之处还是使用了加拿大的发动机,但是作为试验机型还是很符合标准的。

总的来说,直升机空中加油是一种并不稀罕但是少有运用的技术。可以肯定的是,这种技术对提高直升机作战效能有着积极的作用,从而完成一些之前无法办到的任务。这种技术在直升机作战体系中的作用和地位都是我们应该关注的问题,但是具体的研发计划应该服从军队整体发展战略。在未来我们会看到中国的直升机进行空中加油的实验,时间会告诉我们一切。

直升机空中加油技术的探讨


直升机空中加油技术的探讨


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