文/秦嘉政

同學(xué)們都知道，飛機(jī)的動(dòng)力來自發(fā)動(dòng)機(jī)，而讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作，又需要燃油，所以在設(shè)計(jì)飛機(jī)時(shí)，工程師要考慮讓飛機(jī)攜帶盡可能多的燃油。如果你見過飛機(jī)的內(nèi)部，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很多飛機(jī)里面除了必要的電子設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)、貨艙之外，剩下的內(nèi)部空間都塞滿了油箱，甚至連機(jī)翼里都是油箱，有的飛機(jī)還外掛副油箱。那么油箱的大小對(duì)飛機(jī)意味著什么呢？

一般而言，同樣結(jié)構(gòu)和大小的飛機(jī)，油箱越大，能裝的燃油越多，飛機(jī)就能飛得越遠(yuǎn)、越快。可是再大的飛機(jī)，所能攜帶的燃油量也是有限的，那么有什么好辦法能進(jìn)一步增加飛機(jī)的燃油量呢？你肯定會(huì)想到：把加油站“搬”到天上去不就可以了嗎——這就是“空中加油”這個(gè)思路的由來。

被視為“飛行雜技”的空中加油

◎通過鋼絲牽引軟管實(shí)現(xiàn)空中加油

1923 年6 月27 日，兩 架DB-4B 雙翼機(jī)進(jìn)行了一次別開生面的表演，一架飛機(jī)伸出一根軟管，另一架飛機(jī)的飛行員在空中抓住這根軟管并連接到自己飛機(jī)的油箱上，兩架飛機(jī)之間開始了燃油輸送，這是世界上第一次空中加油。當(dāng)年8 月，3 架DB-4B 創(chuàng)造了歷史紀(jì)錄，其中一架飛機(jī)通過添加另外兩架飛機(jī)傳輸來的燃油，在天空中飛行了37 個(gè)小時(shí)。

在20 世紀(jì)20 年代中期，借著世界航空熱，不少航空先驅(qū)都試著使用空中加油技術(shù)來挑戰(zhàn)最長飛行時(shí)間紀(jì)錄。1929 年，美國航空隊(duì)創(chuàng)造了150 個(gè)小時(shí)的連續(xù)飛行紀(jì)錄。到了1935 年，無泄漏安全加油口被創(chuàng)造出來，提高了空中加油的安全性，由兩兄弟駕駛的“羅賓 J-1”型飛機(jī)，通過400 多次的空中加油，創(chuàng)造了連續(xù)飛行630 多個(gè)小時(shí)的紀(jì)錄！

盡管不少先驅(qū)一再刷新飛行時(shí)長紀(jì)錄，空中加油對(duì)于商用航班和軍用飛機(jī)來說依舊無法大規(guī)模使用。因?yàn)榇藭r(shí)的空中加油都是通過手動(dòng)操作的，對(duì)加油機(jī)和受油機(jī)的飛行員都有嚴(yán)格的要求，猶如進(jìn)行驚險(xiǎn)的“飛行雜技”，而且加油時(shí)燃油泄漏很可能造成相當(dāng)嚴(yán)重的事故，所以在二戰(zhàn)爆發(fā)前，空中加油技術(shù)也僅僅是少量應(yīng)用在跨大西洋飛行的民用機(jī)上。

二戰(zhàn)后的探針與錐套加油系統(tǒng)

在二戰(zhàn)期間，航空技術(shù)得到了極大的發(fā)展。二戰(zhàn)末期，戰(zhàn)略轟炸成為重要的戰(zhàn)爭手段，想要轟炸機(jī)和護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)飛到敵國境內(nèi)去完成任務(wù)，就需要飛機(jī)擁有更大的航程，依靠飛機(jī)自身攜帶燃油是難以滿足需求的。

二戰(zhàn)結(jié)束后，最早的核打擊仍然需要由轟炸機(jī)實(shí)現(xiàn)——駕駛戰(zhàn)略轟炸機(jī)進(jìn)行超遠(yuǎn)程飛行，直接從本國出發(fā)把核彈丟到敵國領(lǐng)土上。此時(shí)除了大力開發(fā)遠(yuǎn)程轟炸機(jī)，例如B-52、TU-95 等，空中加油技術(shù)也得到了應(yīng)有的重視。

1949 年，英國開發(fā)了探針與錐套加油系統(tǒng)，也被稱為軟管加油系統(tǒng)——加油機(jī)拖著一條長長的軟管，軟管尾部有一個(gè)錐套，錐套就像羽毛球的尾翼一樣在空中起著穩(wěn)定加油管的作用，同時(shí)也像漏斗一樣起著引導(dǎo)探針進(jìn)入加油管的作用。早期的錐套是實(shí)心的鋼套，后來逐漸被替換為鏤空的復(fù)合材料?？罩屑佑蜁r(shí)，接收燃油的一方使用飛機(jī)上的針狀受油嘴，把它戳進(jìn)加油管的尾部錐套中，完成對(duì)接即可開始加油。

◎ 英國空軍使用的探針與錐套加油系統(tǒng)

這是世界上目前使用最廣泛的空中加油系統(tǒng)，包括美國海軍航空兵在內(nèi)的世界上大部分具備空中加油能力的航空部隊(duì)都使用這種系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，研發(fā)難度較低，缺點(diǎn)則是加油速度慢。因?yàn)樘结樅湾F套對(duì)接難度大，所以整個(gè)流程的效率比較低。

大部分能夠進(jìn)行空中加油的飛機(jī)的駕駛艙附近都有一個(gè)支出來的桿子，那就是空中加油的管道。當(dāng)然，為了降低飛行阻力，最近幾年的新飛機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)大都把加油管做成可折疊的——用的時(shí)候伸出來，不用了再收回去。

◎殲-10戰(zhàn)斗機(jī)的空中加油管

長了小翅膀的加油桿

美國空軍則單獨(dú)采用了另一種加油方式——飛桁式，也稱硬管加油。在20 世紀(jì)40 年代，美國空軍在試驗(yàn)了探針與錐套加油系統(tǒng)后對(duì)加油速度不甚滿意，要求波音公司開發(fā)一種加油速度更快的空中加油設(shè)備。波音公司給出了使用可伸縮硬管的方案。這套加油系統(tǒng)需要一名單獨(dú)的人員進(jìn)行操控，通過飛行員和加油員兩個(gè)人配合來完成空中加油。

那么它是如何工作的呢？大家可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很多美國空軍飛機(jī)的背部或者頭部會(huì)有一個(gè)奇特的圖案，像是一個(gè)“王”字,這個(gè)圖案就是加油口的指示標(biāo)。

加油員通過這個(gè)指示標(biāo)來判斷油管和加油口的相對(duì)位置，而被加油的飛機(jī)則通過加油機(jī)肚子上的指示燈來確定自己的相對(duì)位置。硬管加油方式不需要受油機(jī)去對(duì)接油管，只需要和飛機(jī)待在一個(gè)相對(duì)固定的位置，剩下的工作則交給加油員來完成。這種空中加油方式雖然復(fù)雜，而且一次只能給一架飛機(jī)加油，但是加油的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于軟管加油的方式，同時(shí)對(duì)于受油機(jī)來說，由于對(duì)接難度小，飛行員也比較輕松。

雖然對(duì)接難度小了，但是硬管加油對(duì)對(duì)接精度提出了更高的要求，制造硬管加油系統(tǒng)的難度也要比制造軟管加油系統(tǒng)的高得多。硬管加油的輸油嘴是球形的，因?yàn)樵賰?yōu)秀的飛行員也難以保證自身和加油機(jī)的相對(duì)位置完全固定，所以只有球形輸油嘴才能保證飛機(jī)在輕輕晃動(dòng)時(shí)不至于把油漏出來。這個(gè)球形輸油嘴對(duì)材料的加工制作技術(shù)和精度都有很高的要求。

◎KC-135的加油員正在進(jìn)行空中加油，你可以看見在加油桿的末端有一對(duì)小機(jī)翼，加油員通過操控這兩片小機(jī)翼來控制加油桿擺動(dòng)的方向，因?yàn)槊菜萍佑蜅U在依靠小機(jī)翼而飛，所以這種加油方式叫作飛桁式

◎運(yùn)輸機(jī)的空中加油口位置

◎KC-46的加油管特寫，管子上花花綠綠的顏色是用來讓雙方確定加油管伸縮長度的

硬管加油方式是在20 世紀(jì)40 年代末美國建立戰(zhàn)略空軍時(shí)提出來的。建立戰(zhàn)略空軍需要能夠進(jìn)行洲際飛行的大型運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)。這類飛機(jī)很笨重，如果使用探針與錐套的軟管加油系統(tǒng)，飛行員需要用細(xì)長的加油管戳中在天上晃來晃去的錐套，這種操作非常困難；同時(shí)，軟管很細(xì)，加油時(shí)間很長，這期間需要飛行員聚精會(huì)神維持飛機(jī)和加油機(jī)的相對(duì)穩(wěn)定，效率極低，所以美國空軍為了大型飛機(jī)的安全和方便，采用了硬管加油方式。

說到這里，你是不是會(huì)想，明明是同一個(gè)國家，為什么美國海軍航空兵和美國空軍要使用兩種不同的空中加油方式呢？我們下期詳解。

◎給海軍F-18加油的空軍KC135加油機(jī)，可以明顯看到其額外安裝的一節(jié)軟管