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中国“飞豹”战轰改装伙伴加油机探讨
作者:高智    文章来源:中华网    点击数:    更新时间:2006-7-10
  这是本人发表在《航空世界》第9期的文章:

  空中好伙伴

  ――"飞豹"伙伴加油机探讨

  "飞豹"是我国自行研制的比较先进的战斗轰炸机,自服役以来一直受到关注,经过改进,其性能不断提高,它越来越受到空军和海军航空兵的青睐,最新改进的空军型精确攻击能力超过了苏-30MKK2。空军和海军航空兵还计划扩展"飞豹"的使用范围,一些战略轰炸型、电子战型、核攻击型都在讨论之中,鉴于"飞豹"机体庞大,笔者试着探讨一下将"飞豹"改装伙伴加油机的可行性。

  伙伴加油机的发展及现状

  英国是研究空中加油技术最早的国家,技术也最先进,它们生产的软管式空中加油设备不仅供自用还出口到美国。空中加油技术在飞机诞生时就开始出现,但二战后才达到成熟并迅速普及,这都归功于英国在这方面的研究。40年代末期,英国空中加油有限公司率先研制成功了软管式空中加油设备,这个加油设备比以往的设备更加简单,操作更容易,加油设备由绞盘、一根长22-30米长的软管和一个锥套组成。60年代中期,软管式加油系统进一步小型化,整个系统重量很轻,设备占用体积小,拆卸方便,达到小型化后,"胜利者"轰炸机可以同时为三架战斗机进行空中加油。由于它的设备包裹成流线型,形成了一个加油吊舱,它的体积只有一个容积为1000升的副油箱那么大,代表型有MK20和MK32。MK20型因自带燃油660升,所以体积略大,它适合安装在改装的轰炸机上;MK32型就是现在普遍使用的加油吊舱的原型,它的体积更加小巧,重量轻,适合各种尺寸的飞机,美国、欧洲各国和中国都使用这种加油吊舱。

  大型加油机一般由运输机和轰炸机改装而来,体积较大,机内燃油可给多架、多批次飞机进行空中加油,大型加油机一般为专业加油机,改装较为复杂,技术不发达国家难以改装,它使用也不灵活,尤其是它的体积过大,不适合航空母舰上使用,给在远海执行任务海军舰载飞机加油不太方便。伙伴加油机是人们探讨新的这中加油方式和空中加油多样化的一个结果,加油吊舱的小型化为伙伴加油提供了可能。

  伙伴加油机也就是同类型飞机间的空中加油,一般指战斗机间的空中加油。伙伴加油机就是在战斗机上安装一个软管式加油吊舱,战斗需做一些小的相应改进即可。用伙伴加油机加油,比专业加油机有几个无法比拟的优点:一、加油机与受油机性能接近或相同,容易协调一致,甚至在小角度俯冲也可进行空中加油;其尾流对受油机的气动影响也不象大型飞机那么大,空中加油的安全性高;二、改装容易。大型运输机和轰炸机改装加油机要在电子设备上做较大的改进,比如安装测距雷达和后视光学系统等。伙伴加油机主要改进是机翼或机腹的油路设计,其它方面做很小的改进即可,如在夜间加油所必需的照明系统等;三、使用灵活,处理突发事件及时迅速。平时,它可以和战斗机布署在一起,执行任务时,它可以随同战斗机中队同行,可以说,加上加油吊舱就是伙伴加油机,去掉加油吊舱就是具有战斗力的战斗机,在数量上配备灵活,后勤保障容易。在战争环境中,或者它处置应急和突发事件上反应快速,响应及时;四、拥有自卫能力。伙伴加油机因改动小,仍有战斗力,所以,它不需要空中护航;五、拆卸方便。伙伴加油吊舱一般在900千克以内,甚至更小,设计有标准接口的战斗机,其挂载的过程跟导弹和副油箱没有太大区别。伙伴加油机当然也有缺点,主要是一次加油的飞机数量小,一般只有一两架,不能给多批次飞机加油,出去架次多,费效比不如专业加油机,但伙伴加油机只是作为大型加油机的一个补充的手段,处置大型加油机无法做到的加油任务,并不是取代它,这也算不上什么缺点。

  当前装备有伙伴加油机的国家主要有英国、法国、德国、意大利、美国和俄罗斯。

  英国加油吊舱技术是世界最先进的,也是最早提出这种伙伴加油概念的国家,这方面它的研制能力及使用经验都比其它国家强,它的伙伴加油机主要有"狂风"战斗机和"海盗"攻击机,伙伴加油吊舱为MK32型。如果有必要,将其它飞机改装成伙伴加油机也十分容易,马岛战争中,其改装周期只有21天,这方面技术可见一斑。目前,英国加油机数量处在世界第三位,多次参加实战,使用经验丰富。

  德国和意大利的伙伴加油机主要是"狂风"战斗机,法国海军的"超军旗"攻击机也具有伙伴加油功能。

  美国也是空中加油技术最先进的国家,由于全球侵略的需要,它的空中加油机数量及加油吊舱品种、加油方式最多。其伙伴加油机主要是海军配备,一个根本原因是只有海军飞机才用软管式空中加油系统,另一个原因是远洋作战不可能每个基地都配备空中加油机,虽然大型空中加油机的基地布署考虑到了满足全球需要,还是有空白之处,在实战中,陆基大型加油机可能会出现赶到不及时或加油地点会接错误等各种难以预料的情况。自60年代以来美国海军大量舰载战斗机、攻击机及反潜机都具有伙伴加油能力,如A-3"这中战士"、A-4"空中之鹰"、A-6"入侵者"、A-7"海盗"、F/A-18"大黄蜂"和S-3"北欧海盗"等。最具代表性的是KA-6D伙伴加油机,自1966年开始,美国海军共改进了78架A-6A和12架A-6E作为专业的伙伴加油机,改进的A-6A都是早期型号,其性能还不完善,其实A-6A在1963年才服役,冷战时期尤其是50、60年代飞机和导弹刚服役就退役的情况很普遍,甚至服役第二年就退役了。

  为了给KA-6D提供更多的燃油,飞机的电子设备被拆除,加油设备安装在飞机中腹部,加油设备为D-704空中加油吊舱,它有拆卸式的吊舱,也有固定在机身的,KA-6D就是全埋入固定式,在机身后部可看见略伸出体外的锥套,这样结构紧凑,阻力小。KA-6D的标准改装为机身6个油箱,载油量为??吨(A型为7.2吨,它应该不少于9吨),翼下6个副油箱,载油量为6.6吨,机上相应安装有"塔康"系统(Tacan-战术空中导航)。如果起飞后马上执行空中加油任务可输油9.5吨,在离舰500千米处可输油7.3吨,它一般随中队一起出航,可在去执行任务的中途给攻击机或战斗机加油,也可在这些飞机返回途中加油。KA-6D虽然去掉了电子设备,但理论它仍有相当的战斗力,可执行昼间攻击任务,也可做海上救援指挥机,但在实际运用中未执行过一次攻击任务。KA-6D作为专业伙伴加油机,输油量大,出勤率高,使用灵活,多次参加实战,表现十分出色。当F/A-18E/F的装备规模达到一定程度以后,现在由KA-6D执行的伙伴加油任务将由F/A-18E/F接替,因F/A-18E/F的加油设备为吊舱式,不是固定式,执行加油任务的飞机不需要占用航空母舰上宝贵的载机量。专业伙伴加油机的优点是输油量大,但无法再执行原有的任务,对于退役的飞机还是可行的,对于在役战斗机这个方法有它的局限性,所以现在基本看不到这种改装方式了。

  在形成标准化伙伴加油吊舱前,美国其它飞机的伙伴加油吊舱各不相同(原理一样):A-3的伙伴加油设备安装在飞机腹部,它并不是吊舱而是和机腹部的侧视雷达罩安在一起形成一个阻力很小的整流罩,它的体积小巧,重量很轻。A-4的伙伴加油设备较为独特,它是加油设备与副油箱二合一的吊舱,被称之为伙伴加油副油箱,除内部有一个D-704伙伴加油设备外还有一个1135升的副油箱,整套设备看起来十分庞大,其体积类似2000升的副油箱,这种组合式加油吊舱不仅复杂,重量和体积也过大,除英国大型专业加油外现在已不再使用。

  苏联拥有加油机数量仅次于美国,象苏联的其它武器一样,它的加油吊舱非常有特色,它的外形类似导弹,头部为低阻锥形,中段为标准圆柱形,后部略变宽成四方形,它的吊舱头部没有西方及我国的加油吊舱上才有的为油泵提供动力的冲压空气涡轮,俄罗斯现在使用的加油吊舱系统为UPAZ-1通用型空中加油吊舱,它是由"星"股份公司(有的译作"萨哈林"公司)研制,UPAZ-1吊舱产品技术成熟可靠,可方便地安装在任何飞机上,稍作改进后也可为外国飞机加油。苏-24M伙伴加油机的加油吊舱就是在UPAZ-1上改进的UPAZ-1A,它主要为同机型的苏-24,也可为苏-30、米格-29加油,其空中输油量(包括夜间)为9吨,苏-24M机内储油9.85吨,副油箱为6.61吨。

  伙伴加油机的发展主要是看加油吊舱的发展,现在的趋势主要是小型化、通用化,达到不论是专业加油机还是战斗机或更小些的飞机都可以普遍适用,这样飞机的改动量小,拆卸和安装方便,不影响原飞机的性能。苏联的吊舱品种单一(这是好事),通用性好,但体积较西方的要大些。西方技术先进体积重量上有优势,以前型号较多,使用不便,安装方式也各异,现在基本上也朝着标准化、通用化方向发展,KA-6D、A-3和A-4的伙伴加油吊舱已不见踪影。

  "飞豹"伙伴加油机探讨

  中国空军战略正朝着攻防兼备的方向发展,力图歼敌国门之外,消灭敌人发动战争及战争机器。南海广阔水域由于远离大陆,中国战斗机无法去执行任务,资源被掠夺。未来我们的敌人可能来自海上,它的军事基地地处远离中国大陆的太平洋。消灭敌人不能坐等敌人送上门来再动手,减少国家的损失就必须把敌人消灭在它的本土。俗话说"进攻就是最好的防御",空军在这种思想的指导下,研制的飞机正朝着远程攻击机和歼击机发展。出境作战,没有陆地机场可以备降,必须长时间远距离在空中飞行。空中加油可以成倍提高飞机的打击范围,也可使飞机一次携带更多的武器,可以说加油机是战斗机的倍增器。伙伴加油机作为一个补充手段,在瞬息万变的战争环境中必不可少,甚至在执行小规模任务时可作为主要的加油力量,尤其大型轰炸机、运输机改装的加油机费用高,周期长,数量也有限。虽然大型加油机的效费比要超过伙伴加油机,但伙伴加油机可随中队出航,其作战航线与战斗机一致,利于隐蔽出击,做到战役的突然性。

  目前,"飞豹"是中国研制的起飞重量最大的优秀战斗轰炸机,它长?3650千米,载弹量6500千克,作战半径1650千米,"飞豹"的机内燃油为6540千克,还可挂三个各为1吨的副油箱,空军型"飞豹"A翼下虽然增加了挂架,仍为两个副油箱。这个载油量比KA-6D和苏-24M要小,但高于其它伙伴加油机,它的载油量非常适合做伙伴加油机,未经证实的消息说,陕飞正在给"飞豹"设计保型油箱,容积为6000升,合4.8吨燃油,如果"飞豹"安装保型油箱,其载油总量将达到14.3吨。中国加油吊舱未见详细数据,从《航空世界》第七期公布的结构图来看跟英国的MK32十分类似,笔者将95年某杂志刊登的MK32结构图和中国的加油吊舱做了些比较,竟然没发现任何区别,这并不奇怪,80年代,中国跟伊朗、伊拉克进行过接触,外刊说中国曾得到过加油吊舱实物,伊朗使用的是美国的产品,而美国的加油吊舱是从英国进口的。伊拉克使用的是法国的加油吊舱,但法国的加油吊舱核心部件也是英国的MK32部件,两国进行了战斗机合作,这方面合作就不足为奇,其实法国的吊舱只是比英国的略粗些,所谓的"法兰西"风格吧。据此判断,中国的加油吊舱跟西方的无大区别,重量、体积、加油速度,甚至软管长度也大差不离,参照西方的情况,这个吊舱安装到"飞豹"上并不困难。"飞豹"改装成伙伴加油机需要做的是重新设计机腹部的油路,安装一些空中加油必需的电子设备和夜间照明系统。(编辑可能的话增加些内容)

  "飞豹"改装成伙伴加油机笔者试着探讨两种选择:(缺少西方具体战术使用方法参照)

  第一、除做必要的机腹部油路改进和安装电子设备外,不做任何修改,保持9.54吨的总燃油量,实际载油量为8.54吨(由于机腹部挂加油吊舱,少了一个1吨的油箱),另外,飞机都设计有一定量的余油,约占机内燃油的5%左右,可以保证飞机进行15~20分钟的飞行,防止飞机降落失败复飞或其它情况机场不能降落,飞机必须飞往就近机场备降,所以这部分不应计算在内。同样,受油机也是这种情况,那么它不可能用完全部燃油才加油。在较近距离加油,"飞豹"燃油除供应自身飞行外也可补给受油机。笔者按通行的方法做一下推测(数据均为已知数据的换算,不十分精确,但误差也不会太大,数据都为保守估算,留有余地):"飞豹"机内载油6.54吨,去除5%余油,其机内燃油航程为2200千米,那么它每千千米耗油约为2.5吨(从"飞豹"的重量来分析,应该更少些,而按三个各1吨的副油箱飞1450千米用三吨算则为2吨,因使用条件不一样存在着一些误差),起飞500千米,"飞豹"可输油5.5吨,自身返回需约3吨(包括余油);距1000千米可输油3.5吨。这两个数据有什么意义呢?考虑未来受油机包括"飞豹"A/M、歼-8ⅡD、苏-30MKK2、FC-1和新歼等,对这几种战斗机做一下分析,需要说明的是,加油并不是简单的数据堆积,它实际情况与理论计算有较大差别,如苏-30,一次加油航程可达5500千米,两次加油可达7000千米,也就是说它每次加油只能增加航程1500千米,按苏-30的第每千千米耗油约2.2吨来看,它一次只能受油3.3吨。

  中国的其它飞机还没有加油能力,故缺乏数据,就已知的歼-8ⅡD也没有数据,笔者只能依葫芦画瓢,按30%的加油量(??一定得按这个数值去算?)推测:歼-8ⅡD的机内燃油为4050千克,加上副油箱总共为6745千克,其机内载油航程为2200千米(离子鱼说这个数据不对,这个数据修改,下面的数据也要改,请你们单位专业人员吧)(去除余油算),每千千米耗油为1800千克。起飞后即加油,这种情况可减半油,受油2吨,航程增加50%;在500千米处加油,歼-8ⅡD自身耗去一部分燃油,起飞减油,此处加油仍可使其航程增加50%,飞豹可给两架歼-8ⅡD加油;在1000千米处加油也可增加航程50%左右。苏-30MKK2没有确切的最大载油量数据,但它的正常载油是6.5吨,非必要情况下不会满载油。参照一下苏-27的数据来说明,苏-27的机内燃油为9400千克,其机内载油航程为4000千米(去除余油算),每千千米耗油为2200千克。(它能否减半油起飞)在500千米处加油,可使其航程增加50%;在1000千米处加油可增加航程30%左右。FC-1的机内燃油为1840千克,加上三个各为1000千克副油箱总共为4884千克,按公开数据最大3000千米航程算(去除余油算),其每千千米耗油为1600千克,在1000千米处加油也可增加航程2000千米多,换句话说可以给两架FC-1在500千米处加油。据此方法,读者可很容易地推算出"飞豹"本身受油后的增加航程。

  未做特别修改的"飞豹"伙伴加油机中属中上水平,这得益于它优秀的设计及较为庞大的身躯,这种情况,它已可满足目前中国国情的需要,因为中国自己设计的其它飞行都属于国土防空型战斗机、攻击机,其载油系数和飞机绝对载油量都相对较小,但随着空军建立纵深打击理论的实施,战斗机、攻击机及战斗轰炸机都朝着大型化方向发展,攻击区域及作战距离大大延伸,此时需要更大型的伙伴加油机随中队出击,所以需要另一种选择。

  第二、从上文分析可以看出,"飞豹"在1000千米处给类似苏-30MKK的大型战斗机加油,其意义不是十分大。FC-1和歼-8ⅡD没有纵深打击能力,输油量虽够,但实际使用情况可能并不多,它们需要加油的迫切性也不强。对于起飞重量达到30吨以上的苏-30MKK2和"飞豹"A,在1000千米处加油的燃油量显得杯水车薪。西方国家及俄罗斯的伙伴加油机一般可挂4个或6个容积为1000-1500升不等的副油箱,鉴于改装并不困难,机翼结构强度并不存在问题,可为"飞豹"再加两个各为1吨的副油箱,这样,"飞豹"的总载油量将达到11.54吨,总输油量约为10吨。在500千米处可输油约8吨,在1000千米处可输油约5.5吨,在这种情况下,"飞豹"A和苏-30MKK2分别可增加航程约70%和50%。(要修改)"飞豹"的保型油箱估计不会用多久就会露面,这个油箱可载油4吨多,相当于四个1吨的副油箱,如果"飞豹"安装了保型油箱,增加副油箱就不必要了,因为四个1吨的副油箱阻力很可观。

  "飞豹"改装伙伴加油机不仅对延伸打击范围、提高攻击效率有很大帮助,其使用方法的探索和改装经验可推广到其飞机之上,如苏-27和歼-11等,给这些起飞重量较大的飞机都设计成标准接口,使用技术成熟后,某些战斗机都可挂吊舱执行紧急任务。

  战术运用的几个方式:

  伙伴加油机使用上的灵活性,在实战中体现特别明显,加上伙伴加油吊舱,就是伙伴加油机,挂上武器就是攻击机或战斗轰炸机。

  第一,大纵深打击任务情况下的加油机。一些工具中给出的战斗机或攻击机、战斗轰炸机的最大载弹量和最大作战半径数据并不是同时并存的,也就是说最大载弹量达不到最大的作战半径,如F-16A,机内满油最大外挂4760千克,减油则为6890千克。作战半径:执行制空任务带两个副油箱,4枚导弹为925千米(A型),1320千米(C型),带两枚AIM-9L空对空导弹和6颗MK82炸弹外加2个副油箱,则为546千米,(C型)带2枚AIM-9L空对空导弹及两枚907千克的制导炸弹,为1184千米。作为垂直起落战斗机,空上问题尤为突出,"鹞"MK3在最大外挂情况下,不把机内燃油减到最小根本无法起飞,其外挂1360千克垂直起落的作战半径仅为92千米。美国的F-35也会有这样的问题。

  中国以"飞豹"为例,在执行远距离纵深打击任务,"飞豹"可减油最大外挂出航("飞豹"为6.5吨,"飞豹"M为9吨),爬升到预定高度,可接受第一次空中加油(加油量视实际作战距离定),执行任务返航后,在第二个加油点再进行一次加油。第一次加油量如果能保证"飞豹"返回机场,那么"飞豹"在飞抵目标时,机内仍有燃油5-6吨(同样视情况定),这对突防和机动是十分不利的,所以远程打击,加两次油较为妥当。美国在越战中多采用这种方法。

  第二、制空、巡逻及攻击情况下伙伴加油。这种情况一般只需加油一次,它可以延长巡逻时间,减少飞机出去架次,同样可以延伸作战距离,一般来说只在返程时加油一次即可,越南战争和海湾战争西方也多次采用。

  第三、应急处置情况下的伙伴加油。战场环境存在着诸多的变数,什么情况都可能发性,这些问题并不是仅有大型加油机就可完成的,即使数量足够多,某些情况大型加油机也无能为力,比如:1967年5月31日,美国空军的一架KC-135正在越南北部湾上空给两架A-3型伙伴加油机加油,这时,又有两架F-8战斗机飞来要求A-3为它们加油,当时的情况已十分危急,其中1架F-8战斗机的油料只够用几分钟,于是, KC-135加油机的油管接着两架A-3加油机,A-3加油机的油管又连接着两架F-8战斗机,形成三级加油奇观。越南战争中伙伴加油的趣闻和它们所创造的奇迹不是大型加油机所能做到的。

  笔者设想的三个伙伴加油的运用模式,并不是取代专业的大型加油机,实际也无法取代,它只是一个补充手段而已,战争中多一个选择就多一份安全。

  目前,中国只有"飞豹"有条件改装成伙伴加油机,而且它的自身条件优越,加之中国的加油技术不断成熟,技术方面不存在大的障碍。

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