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运20加油机横空出世,硬管加油是你想多了,其实是另一新技术 zt
送交者:  2020年06月29日02:48:32 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

运20加油机横空出世,硬管加油是你想多了,其实是另一新技术

原创 鼎盛沙龙 2020-06-02 16:54:12

近日,有网友拍摄到一架正在进行飞行训练的Y-20飞机,不过细心的网友们都留意到这架Y-20的与众不同。在其机翼两端发动机外侧分别挂有两个大型吊舱,其布局和外观特征非常类似俄罗斯IL-78加油机,再结合Y-20的消息,可以断定这是Y-20U加油机无疑。但是,与IL-78不同的地方在于,IL-78在尾部左侧还有一局加油吊舱,而Y-20U并无此装置,反而是在机腹部分有一段颜色明显不同于机体,有不少自媒体的朋友认为这是硬管加油装置,但是本人并不认同这一观点,其具体判断将在后面提到。

运20加油机横空出世,硬管加油是你想多了,其实是另一新技术

图片源于网络,侵删

空中加油技术始于第二次世界大战前20年左右,至今已发展近一个世纪。简单地说,空中加油就是在飞机飞行过程中,一架载有燃油的飞机(称之为加油机)通过加油设备给另一架或多架飞机(称之为受油机)加注燃油。作为飞机发展的一种技术,实施一次空中加油后,战斗机作战半径一般可增加30%左右,运输机航程则可以增加一倍左右。对于需要长时间留空执行任务的特种飞机,空中加油可以大幅延长其飞行时间,意义重大。

自从20世纪60年代越南战争开始大规模地应用空中加油技术以来,空中加油已在多次战争中得到成功应用,特别是20世纪90年代以来的几场战争,空中加油技术更是得到了空前的应用,已成为世界各国积极发展的一项远征机动作战的关键技术,是现代战争中重要的空中后勤支援力量,在现代战争中扮演着日益重要的角色。世界上现役的专用空中加油机数量众多,战略空军都配备空中加油机,由于空中加油技术对远征机动作战十分重要,目前世界上已有31个国家装备空中加油机,例如美国、俄罗斯、英国、中国、法国和以色列等,其中美国拥有的空中加油机队堪称世界上最大规模的加油机队,数量约占全世界空中加油机总数的四分之三。近年来我国进行了大量新型号飞机的研制,这些飞机均提出了具备空中加油能力的要求。

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我军进口的IL-78加油机

空中加油技术的应用,增加了飞机的航程,而且显著提高了战机的生存能力,增大了有效载荷,延长了留空时间,从而使作战飞机在应对突发情况、增大攻击的突然性、提高攻击成功率等方面的能力都得到显著提高,使原本不可能完成的任务成为可能。此外,空中加油技术颠覆了人类以往对于战机执行任务种类的传统观念,使人们对空中加油机支援战机的作战能力有了崭新的认识。

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空中加油吊舱结构示意图

空中加油系统主要有三种方式:软式加油、硬式加油和混合式加油。

软式加油系统又称插头-锥管式加油系统,主要由输油管卷盘装置、压力供应机构和电控指示装置等组成,有加油吊舱式和加油平台式两种系统。加油吊舱式是把空中加油的所有设备和附件装在一个舱体内并悬挂在加油机机身或机翼下,吊舱内一般包含动力源、加油软管和卷盘机构、燃油升压泵、燃油压力和流量控制装置等;加油平台式是把空中加油设备设置在加油机机身内部的加油组合体,一般包括软管和绞盘、燃油系统、操纵台三个主要部分。在加油机上,装有一条16~30米的可收放的软管,软管末端装有一个带稳定伞的加油接头,稳定伞的作用是使软管在空中不至于上、下、左、右地摆动和松弛,稳定伞的钢骨架形成一个“漏斗”,称之为锥套。受油机机头上方(也有设计在机翼前缘位置的)装有一个伸缩式(也有收放或固定式)肘形探管受油器,其前部装有受油插头,插头本身是一种自封阀门。加油时,加油机抛出软管-锥套,受油机飞行员调整飞行速度、航向和高度,待受油插头插入加油锥套并向前滑动而进入加油接头,受油插头和加油接头首先夹紧并密封,然后加油接头和受油插头的阀门打开形成加油通路,加油机油箱内的燃油就可以流入受油机。

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软式加油装置结构简单、自成体系,易于拆装,用老式飞机改装较为容易,可以在一架加油机上安装多套软式加油装置,能同时为数架飞机加油,即多点式加油,例如在左、右机翼下挂加油吊舱的两点式加油机,在机翼下挂加油吊舱和机身内装加油平台的三点式加油机。对于大型加油机,加油吊舱通常挂载在机翼外侧或者机尾下方,吊舱内的电机可以驱动绞盘进行正反转动,从而控制软管-锥套系统的收放。吊舱式软式加油系统还可以由战斗机或攻击机携带,对同类飞机实施伙伴加油。软式加油系统可不配备专职的加油员,整个过程主要由受油机驾驶员通过控制受油机使插头和锥管对接来完成。由于自身重力,加油软管在加油过程中的形变会产生应力作用于加油机、受油机及加油装置上,这要求输油管直径不能过大,再加上受绞盘机构体积的限制,使得软式加油的输油速度较慢,一般每分钟可以输油1200升;此外,由于受空中气流的影响,软管会产生飘荡,从而降低了输油效率,一般适用于给加油量少的战斗机、强击机加油。我国于1992年首次掌握软式空中加油技术,并研发了相应的软式加油系统。

硬式加油系统,又称伸缩套管式加油系统,主要由伸缩套管、电控指示监控装置和压力加油机构等组成。伸缩套管由主管和内管两根套在一起的刚性管组成,一般配置在加油机尾部下方,其中主管外壁装有升降索和稳定舵,用来控制伸缩管的姿态;内管能沿管轴伸缩,其末端装有对接装置。伸缩套管以铰链机构与加油机连接。

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硬式加油需要设置加油操作舱,整个加油的过程需要由操作舱内的加油人员来进行控制,加油时,加油机放下伸缩套管,稳定舵在气流作用下,将伸缩套管稳定在一定的空间范围内,内管从主管内伸出,以尽量加大加、受油机之间的距离。与此同时,受油机飞到加油机的后下方保持加油编队飞行,加油操作员操纵伸缩管使其从受油机的受油滑槽滑入受油口并锁住,两机的相对位置变化由伸缩管的伸缩和左、右、上、下调整来协调,伸缩套管本身即为输油管,加油机油箱内的燃油由加油机升压泵打出经伸缩管流入受油机机身背部的油箱。

硬管式加油设备稳定性好,容易与受油机对接,由于采用金属输油管,流阻较小,且输油管的直径大,因而输油效率比较高,一般每分钟可输油4000升,最高可达6500升/分,但其制造技术比较复杂,一架加油机在同一时间内只能对一架受油机进行加油,属于单点式加油系统,一般只有大型加油机才能装备这类设备(如KC-10和KC-135),比较适合为运输机或战略轰炸机加油。目前只有美国生产硬管式空中加油系统。美国空军装备的战机都采用硬式加油系统;美国海军装备的加油机都由航母用的战术飞机发展而来的,因此美国海军和海军陆战队的飞机采用软式空中加油系统。

目前,根据使用实践及多机种协同作战的需要,世界上又出现了两种融合软、硬式加油系统的加油机:一种是在加油机的尾部安装伸缩套管,飞机的两翼下再挂加油吊舱,构成混合式三点加油机;另一种是把伸缩套管末端的加油接嘴替换成带有一小段软管的锥管而构成混合式加油系统,主要是为解决硬式加油机给采用插头式受油的受油机加油问题,使硬式加油机在必要时也可进行临时改装,为装有软式受油系统的飞机加油,由于末端是软管,故其加油过程与软式加油相近。

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再回过头来看看Y-20U的情况。首先,中国空军目前所有具有加油能力的飞机都是采用插头-椎管式空中加油系统,也就是我们俗称的软管加油。其次,中国空军现在最缺的是大型机的加油系统,我军新型号的H-6N和KJ500都具备了空中加油设备,而对于这些大型机来说虽然理论上来说既可以进行翼吊式加油模式(加油吊舱在机翼下面),也可进行中心线加油模式(加油吊舱或者加油管在加油机中心线位置)。但是经研究表面,翼吊加油模式虽然能够大大降低阻力,但是受加油机左右两边的受力不均匀导致侧力矩增量很大,所以对于大翼展的飞机一般不采用这种加油方式。由此可见,虽然目前我们看不到Y-20U尾部是否具备加油能力,但是基本可以推测出Y-20U放弃了IL-78那种挂装加油吊舱的方式,而是采用了第三种方式,但是具体是采用了混合式三点加油还是混合式加油系统还有待观察。

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加油机平台

为什么不直接采用加油吊舱而采用第三种方式?我们知道,吊舱式软管加油最大的问题在于加油速度较慢,对战斗机来说问题还不明显,因为战斗机的油箱容量有限,但是对于大型机来说这一矛盾就比较突出了。而第三种方式的好处在于,采用空中加油平台,这依然是一种插头-椎管式加油设备改,这种平台安装在加油机内部,软管从机身后下方拖出,综合利用飞机上的能源驱动燃油泵实现空中加油,原理和空中加油吊舱类似,无需对受油机做任何更改。其优势在于,与安装在机翼下的加油吊舱相比,其安装在机身内,受空间限制较小,空中加油平台的最大加油量能够达到2000L/min以上,能够满足大型机加油的需要。其结构相对独立,拆装方便,对加油机的改装较小,可以根据任务拆除后恢复飞机原状态,适应大型加油机多用途发展的趋势。此外,因为布置在机身内,软管的长度可以更长,受油机机型的选择更加丰富,而且由于加油机与受油机之间的安全距离更大,特别适合给预警机、轰炸机等大型机加油,是一种非常理想的加油方式。由此可见,Y-20U并不是简单的复制IL-78,而是走出了自己的创新之路。


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