大国空军的标配,运油20重型加油机助力我国战略空军转型!

一杯红尘醉 2023-05-27 19:32:49

中国空军正在努力打造一支具备远程战略作战能力的“攻防兼备”的空军力量,而空中加油机是不可或缺的机种。只有具备了空中加油能力,战略空军才能真正实现其目标,否则只能是“名不副实”。中国空军之前装备的空中加油机数量非常有限,仅有少量的伊尔-78和轰油-6,因此,其空中加油能力非常有限。然而,随着运-20大型运输机的出现,中国空军终于拥有了一型非常适合执行空中加油任务的大型平台。

运油-20猜想

事实上,关于运-20改装加油机即“运油-20”研制项目的存在,早在几年前就已露出端倪。2018年年底,外国专业军事媒体通过卫星图片分析,报道猜测在中国西安飞机工业公司出现了由运-20改装的加油吊舱正在进行测试。随后又有外媒报道称,运-20改装的加油机即运油-20已经实现首飞。目前来看,官方媒体的报道已经证实运油-20的确存在,而且已经处于研发试验阶段。根据科研规律推测,不久之后即将亮相的运油-20,可能已经接近成熟,处于小批量领先使用阶段。

目前还没有官方公布运-20大型运输机的载荷数据,因此很难将其作为推算运油-20载油能力的基础。然而,我们可以从俄罗斯的伊尔-76和伊尔-78加油机中寻找一些线索。伊尔-78是在伊尔-76的基础上改装研发的空中加油机,我国购买并装备了伊尔-78加油机,并对其进行了技术研究,因此运油-20在改装和载油能力等方面,很可能与伊尔-78有相近之处。伊尔-78使用UPAZ-1A萨哈林”3点加油系统,加油管长26米,可同时通过机腹加油点为1架重型轰炸机/预警机、机翼加油点为2架战术飞机同时进行空中加油,每个吊舱的正常输油率为1000升/分钟。因此,我们可以推测运油-20的载油能力可能与伊尔-78相近,但具体数据还需要等待官方公布。

伊尔-78加油机货舱内安装了两个容量各为14吨的航空煤油箱,整合到飞机燃油系统中,既能通过机身,也能通过机翼下的燃油箱输油。总载油量92.8吨,最大起飞重量190吨,在飞行1000千米的情况下可以为其他飞机加油65吨,在2500千米航程下,加油量将减少一半。随后,伊留申设计局推出了改进型的伊尔-78M,飞机性能大幅改善,每个油箱容量增加4吨,航程几乎增加一倍,最大供油量提高到近106吨(105720千克)。此外,它保留了伊尔-76货舱的载运能力。

根据空军大学航空开放日活动上公开的数据,运-20大型运输机最大起飞重量179吨,最大载油量77.5吨,最大载重量55吨。运油-20是基于运-20研发的,机身载油量应该与之相同或者更多。同时,我们大胆猜测运油-20改装增加油量的方法与伊尔-78系列空中加油机相同,即也在机舱内安装航空油罐来增加载油量。按照伊尔-78M的载油改装方式推算,则可以在运油-20货舱内安装2个18吨的油罐,这样一来运油-20的最大载油量可以达到113.5吨。

根据伊留申设计局官网公开的数据,伊尔-78M在空中加油半径1000千米时最大供油量为69.2吨,2000千米加油半径时为50吨,加油半径3500千米时的最大供油量为20.7吨。由此保守推定,运油-20在加油半径为1000千米时最大供油量约为90吨,在加油半径2000千米时最大供油量约为70吨,3500千米时还可以保证约41.5吨的最大供油量。这个数据足以加满4架次的歼-11系列战斗机,这是非常了不起的。

对比目前世界上最先进的A330MRTT和KC46,运油20在载油量的这个硬指标上也是毫不逊色的。A330多用途加油机是空客防务与空间系统公司在空中客车AIRBUS的A330-200客机基础上改进而来的一型多用途加油机。该机型长58.8米,高17.4米,翼展60.3米,机翼面积362平方米,空重125吨,最大起飞重量233吨,最大飞行速度880千米/小时,巡航速度860千米/小时,最大航程达14800千米,实用升限13000米。飞机装备2部涡扇发动机,型号可在罗罗Trent772B、通用电气CF6-80EA4和普惠公司PW4186A中选择,单台发动机推力320千牛。空客A330MRTT是世界上最大型的空中加油机之一,载油量仅次于美国KC-10A加油机,飞机油箱主要分布在水平尾翼,机翼两侧和机身下方的中央油箱,总载油量约111吨。

改装初期,空中加油机的核心技术是以软管加油为主供油方式的改装,这也是运油-20改装的关键。从目前的消息推测,运油-20在供油方式上仍将采用软管加油的方式,即将加油吊舱吊装在运油-20机翼上,通过向后伸出加油软管,为战斗机等进行空中加油。此外,根据其他加油机的经验推测,运油-20机身中部还将设有一个加油点,总共可以同时为三架军用飞机加油。

为什么要在运油-20上选用软管加油?第一,我们在软管加受油技术上已经使用多年,技术已经相当成熟。轰油-6装备我国自行研发的RDC-1型加油吊舱,在翼下加装两个软式加油吊舱,加受油时放出加油软管和接头,受油战机从后方或侧后方接近并用受油接头对准加油软管,碰上锁定后开始加受油,对接操作通过仪表指引和目视控制。

软管加油技术进行空中加油具有一些优点。受油机的设备非常简单,只需在机头或机翼前缘安装一根固定的或可伸缩的受油管即可。而加油机的加油设备由绞盘、一条22至30米长的软管和一个漏斗式锥套组成。当受油管伸进锥管后,锥管上的机构能自动锁紧受油管口,使之与输油软管相衔接。软管由绞盘控制放出和回收。软管式加油经过逐步改进,性能不断提高。

使用软管加油时,一架大型加油机上可装置数套加油设备,同时给几架战机加油。由于加油机与受油机存在相对运动,采用具有柔性的软管衔接安全性好,可以改装在不同机型上,适用速度范围大,从时速200千米/小时的直升机到歼击机都可以进行空中加油。软管加油技术较容易实现,造价较低,不需要专门的操作员。

然而,软管加油的缺点在于对大气乱流相当敏感,衔接时比较困难,对飞行员的操作技术要求高。输油速度慢,约为每分钟1500升左右,因此给大型军机加油时需要较长的作业时间。

第二,根据2019年沈阳航展上透露的消息,中国在国产软管加油吊舱技术上又有新的进步。轰油-6上使用的RDC-1型加油吊舱进行了若干技术改进,使得其能够与俄制的UPAZ-1M空中加油吊舱规格相兼容,这意味着新型国产软管加油吊舱不但能够为国产歼-8、歼-10、歼-11系列战斗机进行加油,还可以为空军的俄制苏-30、苏-35系列战斗机进行加油。这种新型吊舱肯定也将应用在运油-20上,这样一来运油-20可以实现为除歼-20外中国空军全系列新型战斗机空中加油,比轰油-6的载油量和加油量大幅增长,实战可用性也远远超过后者。

改装后期:软硬管加油兼具

当然,如果将初期改装的运油-20与世界上目前最先进的加油机进行对比,还是会发现一定差距。在供油方式上,欧洲空军的A330MRTT和美国空军的KC46目前配备三个软管加油装置和一个硬管加油装置(硬管加油装置使用时,中间的软管加油装置无法同时使用),对比现在的运油-20的两个(或三个)软管加油装置同时供油的能力要强得多。缺乏硬管加油装置是运油-20初期最大的不足,因此运油-20需要配备软硬管加油装置来提高其供油能力。

目前国内已经开始进行硬管加油的研发,根据泄露的情况,很可能在5年左右成熟。一旦完成,作为国内唯一的可用空中加油平台,运油-20很可能会加装硬管加油装置。这是由于以下几个原因:

第一,运-20大型运输机平台目前处于装备的初期阶段,其设计性能尚未完全实现。由于目前只能采用D-30KP2涡扇发动机,其载荷能力和最大起飞重量都处于较低水平。最初有消息称运-20的最大起飞重量将达到220吨,但目前仅为179吨。因此,一旦换装涡扇-20目标发动机,运-20的载荷能力将更强,平台性能更佳,这将为运油-20的进一步改装升级提供平台基础条件。

第二,中国空军最先进的歼-20战斗机已经进行了硬管加油的技术试验。因此,运油-20必须能够为歼-20提供服务,使用硬管加油也是必然选择。

第三,在未来10年内,唯一有可能改为空中加油平台的客机平台CR929不具备改装为空中加油机的条件。因此,改装运油-20也是可行的选择。

硬管加油技术是通过在加油桁杆的中间安装V形操作面来实现的。V形操作面类似于航空器的升降舵,可以操纵它在一定范围内移动。美国的KC-135加油机上的硬管式空中加油设备,其内管的伸缩距离为6米,上下活动范围各为54度角,横向活动范围为34度角。这种加油设备的操作由专职的加油操作人员进行。

与软管加油相比,硬管加油技术的优点非常突出。它具有更高的加油速度,每分钟可达6300升,相当于一分钟加满1500辆小汽车。普通的战斗机可以在一、两分钟内完成加油,而软管加油所需时间则是硬管加油的四、五倍。在“时间就是生命”的战场上,硬管加油技术能够发挥至关重要的作用。此外,硬管加油气流扰动影响小,对空气乱流不敏感,不会出现轰-6U身后歼-10受油机难以对准空气乱流中飘忽不定的加油管的情况。这使得受油机的操纵变得更加方便,对接更加准确,从而降低了飞行员的操纵难度。

硬管加油技术虽然有其独特的优势,但也有一些缺点。首先,由于硬管加油设备较为复杂,需要专门的加油操作员来操控。其次,一次只能为一架战机进行加油,且加油速度较大,不适用于低速飞机。此外,由于硬管加油设备的结构复杂,需要对飞机的尾部进行改造,因此造价昂贵。由于加油的压力较大,有些战斗机无法承受最大加油率,同时需要对受油机进行定期检修。但是,与硬管加油技术相比,这些不足显得微不足道。更为重要的是,中国空军新研发的歼-20战斗机在设计之初就考虑到了采用硬管加油技术的需求,并进行了针对性设计和试验。因此,硬管加油速度较快、适应高速空战的优势极为显著,这将大大提升我空军加受油和远程作战的能力。

歼-20是最适合采用硬管加油技术的战斗机之一,因为该机采用了全新设计,其机体结构和燃油油箱、管路系统等可以基于硬管加油技术进行专门设计。与现役战机相比,歼-20的改装更为简单,因此硬管加油技术的引入更为便捷。此外,歼-20作为中国空军的“撒手锏”武器和“踏门”利器,需要在战争中担任首攻角色,并在拒止任务中大幅前出,拦截敌军远程轰炸机和战斗机。因此,采用硬管加油技术可以大幅扩展航程,缩短加油时间,提高任务效率。

另外,歼-20采用硬管加油技术也能够实现与中国空军大多数具备空中受油能力的作战飞机的互补。这种机制不仅可以提高加油覆盖范围,还可以根据不同机型的特点和需求采用软管或硬管加油技术。实际上,美国空军/海军和欧洲主要国家空军也是软管/硬管加油技术并行的典范。因此,歼-20采用硬管加油技术也是符合国际趋势和实际需要的。

歼-20采用硬管加油技术后,理论上可以在2分钟左右时间接受12000升即近10吨燃油,这接近歼-20的最大内油装载量。受油后的歼-20最大航程超过8000千米,最大作战半径可轻松延长到3000千米以上。经过多次受油,歼-20完全可以像F-22那样完成万里转场跨洋洲际远程飞行。具备空中加油能力的歼-20在运-20硬管加油机配合下,作战拦截范围可以覆盖第一,第二岛链区域,成为攻防兼备的中国空军最锋锐的“长矛”!

在运油-20的运用展望方面,根据美国空军公开的《美国空军2019年鉴》,截止2018年9月30日,美国空军现役空中加油机总数为472架,全球排名第一。美国拥有KC-46A、KC-10A、KC-135R/THC-130J/N/P等多种型号的加油机,这充分体现出美国空军中空中加油机的地位。因此,中国空军运油-20的使用和改进也值得关注和期待。

美国空军的加油机数量众多,这与其全球部署的性质密切相关。然而,这也充分表明,为了建设真正的大国空军,空中加油机的数量不能太少。从中国空军的规模和执行的任务来看,未来至少需要50至100架运油-20加油机才能满足中国空军的需求。

运油-20大型加油机的装备和空中加油的使用,使航空兵的各种战术选择更加灵活。然而,加油机本身没有自卫能力,为了保证空中加油的安全,目前主要依靠事先情报的准确性,选择安全的加油区域,依靠战斗机护航,预警机提供敌方威胁情报等方式来保证空中加油的顺利实施。一般会选择安全的气流稳定的区域,并根据受油机的有利速度进行编队,选择合适的航线和高度。通常在一个区域内会有加油机值班。

根据任务需要,执行任务的飞机使用加油机的方式有几种。第一种是执行重大、特殊任务的飞机,任务规划人员会专门规划出空中加油的航线或区域,加油机和受油机会在规定的时间地点在同一航线处进行会合,完成空中加油。此时,以受油机为主,加油机甚至可能被要求把全部燃油交给受油机。一位美国老兵在冷战时期执行任务时回忆道:“我们的职责是让B-52轰炸机能够接近遥远的目标,然后我们回欧洲和日本指定降落,我们留给自己的燃料会非常少。最糟糕的情况是我们必须把所有燃料都输送给轰炸机,然后跳出加油机”。

第二种是执行例行空中巡逻警戒任务的飞机,任务规划人员会给出特定的会合时间,在指定穿域进行会合,完成空中加油,再去执行任务或返航,加油机则继续飞往下一区域进行空中加油。

第三种是突发情况,在空战或执行任务之后,根据油量情况,向空中预警机提出申请,由预警机引导与加油机会合加油。

如果运油-20能够加装硬管加油装置,其空中加油能力将会有一个质的提升。作为国内自主研发的第二款空中加油平台,运油-20将实现空中加油能力上与世界先进水平的接轨。然而,作为上单翼军用运输机运-20改装的运油-20,仍然存在固有的缺点。最大的问题在于它只有一个统一的货仓,因此增加储油的油罐只能设置在这个唯一的货舱中,导致无法在装载其他大中型装备。相比之下,A330MRTT主要依靠机体本身载油,无需在货舱中增加油罐,在提供与运油-20类似载油量的情况下,最多可携带45吨的最大有效载荷。

此外,A330MRTT将客舱和下甲板结合起来,最多可容纳300名乘客、MeDeac 舱室布局中的40个担架、20名医务人员和100名乘客;下甲板的货物多达37吨27个LD3集装箱或八个军用托盘。相比之下,以民航客机为基型改装的空中加油机天生具备的省油、舒适的工作环境和多功能性可拓展性,是运油-20难以克服的天生缺点。因此,我们相信在我国研发的下一款空中加油机上这些问题将得到改进。

从研制进度来看,如果以运-20小批量的2016年为起点,经过5年左右的时间完成研制,那么中国空军以运-20为平台改装的新一代加油机有望在2020至2022年左右完成研制并服役。近期,运-20第二阶段量产型运输机换装新的高涵道比涡扇-20发动机,这一进展为运-20的改装提供了新的前景。据外媒报道,2021年初,在中国飞行试验研究院,出现了明显换装高涵道比新型发动机的新型运-20试飞机的身影。如果下一步完成第二阶段平台的换发工作,新发动机的推力和油耗性能更为优异,这将进一步增加其载油量和加油量等参数,甚至会超过俄罗斯空军计划研制的伊尔-78系列最新改型伊尔-78-PS90。届时,中国空军将拥有世界一流的大型加油机,空中加油这一短板将得到彻底弥补,进一步推动攻防兼备的建设目标。

1 阅读:296

一杯红尘醉

简介:陶渊明,无题!采菊东篱下,悠然见南山