空中加油的新动向

晨枫 · 发表于 2023-11-3 07:01:37

1月31日，美国空军发布信息征询书（RFI），要求工业界提供新一代加油机（NGAS）设计方案，计划要求在2032年前后首飞，在2040年前后投入使用。RFI要求提供空中加油的技术细节，能在小机场和简易机场运作，具有良好的高威胁战场条件下的生存力，具有空中受油和空中加油能力。

这将是美国空军的KC-Z计划，现在正在批量制造的KC-46属于KC-X计划，KC-Y是KC-46之后的“过渡加油机”，用于填补KC-46的数量不足，有可能在KC-46和空客A330MRTT之间再开战火，但数量不会太大。

美国空军拥有世界上最大数量的加油机，最丰富的加油机使用经验，也对加油机具有最强的依赖。美国空军加油机的全新思考值得关注。

加油机属于作战飞机序列，但可能是作战飞机中最不起眼的，而又是不可或缺的。在空中战争中，航程非常重要。在二战中，德国Me-109具有出色的机动性和火力，但航程连跨过英吉利海峡作战都费劲，不能在英伦三岛上空维持足够的留空时间使得“不列颠之战”中大量德国轰炸机得不到有效掩护。另一方面，美国P-51不仅火力和机动性优秀，还有足够的航程从英伦三岛到罗马尼亚往返飞行，德国本土更是不在话下，有效地掩护了B-17的战略轰炸。

在现代，太平洋是出名的“恶魔在于距离的存在”，使得美国空海军飞机望而生畏。现有KC-135、KC-10加油机老旧不说，只能从冲绳的嘉手纳和关岛的安德森空军基地运作，在战时很难保证可靠出动。

在理论上，任何可以起降大型民航客机的机场都可以运作常规加油机，但加油机基地不是能起降就行的，需要足够的燃油储存和适用的加油设施。用民航机场的加油管给加油机加油，就像用加油站加油管给油罐车加油一样，加油速率太低，严重影响出动率。从民航客机改装的加油机还对跑道质量很考究，慢说坑坑洼洼，临时补坑的质量不达标都影响运作，这也影响战时出动率。加油机还有指挥控制、警卫等问题。

亚太的美国空军加油机只有从嘉手纳和安德森出动，只有这里具有足够的燃油、加油、损管、指挥控制和警卫能力。嘉手纳在现在已经属于“白送”，安德森的战时生存力也靠不住了。

KC-46解决了老旧问题，但依然解决不了出动基地问题。

更大的问题在于战场生存力。这些以民航客机为基础的加油机具有良好的经济性和航程，但毫无隐身能力，也缺乏自卫能力，面对远程空空导弹，只能退得远远的。一般认为，美国加油机至少需要远离中国海岸线1200公里才能安全运作，但嘉手纳离江浙沿海只有500多公里。也就是说，美国加油机从嘉手纳起飞后，需要向太平洋深处狂奔700公里，才能开始足够安全的加油作业。这显然是荒唐的。

美国海军正在测试新一代的MQ-25“黄貂鱼”舰载加油机，这将大大降低对F-18E/F的伙伴加油压力。据报道，现有舰载机联队的运作时间中，F-18E/F有1/3的飞行小时都用在伙伴加油上，这是很低效的，也实质性地挤占了F-18E/F的作战使用。

美国空军也研究隐身加油机很长时间了，洛克希德甚至提出过无尾飞翼加油机的设计方案。但这些要求显示了美国空军对加油机的新构想。

不说二战前的“史前空中加油狂想”，最早的实用空中加油是波音为B-47轰炸机配套的KC-97。B-47是第一代喷气式轰炸机，速度快，但油耗惊人。KC-97从B-29轰炸机改装而来，速度、航程、载油量都还能满足需要。但B-52出现时，波音新研制了KC-135，不仅速度跟得上B-52，还将硬式加油完善化，便于大流量空中输油。最后一架KC-135在1965年下线，机队正在由KC-46替换，但进展较慢，KC-135至今依然是美国加油机的主力。KC-135后来也演化成波音707，造就波音的民航王座，这是另外一段故事了。

从一开始，美国空军加油机就是为轰炸机服务的，需要转移燃油量大、转移速率高，所以从一开始就锁定大型飞机。战斗机的空中加油是后来的事，但因为路径依赖，也采用硬式加油。

以后加油机有从民航客机改装和从军用运输机改装两条技术路线，美欧为前者，中俄为后者。前者经济性好，机载燃油占起飞重量的比重大；后者具有野战机场运作能力，容易加装军标设备（如通信、自卫电子战等），各有优点。但两条路线都从大型飞机开始。

美国海军的舰载加油机不可能用大型飞机，但对舰载飞机来说，也是重型了。另一个不同点是：舰载飞机采用软式加油，设备简单、轻巧，但燃油转移速率相对受限。

多少年来，美国空军战斗机出动的典型方式是：战斗机弹药满载，燃油减载，以保证总重不至超重，造成起飞困难。但起飞后，马上在空中加油，满油后再前往战场。在战场边缘，另有加油机巡回等待。在实际战斗中，由于寻机、等待，燃油消耗远远快于弹药消耗。作战中的战斗机在燃油不足时，退出战斗、与加油机汇合，加满油后返回战斗。这样大大节约了往返时间，增加了战场上战斗机的有效数量。

战时怎么打，平时怎么练。由于对加油机的高度依赖，KC-135数量和良好率不足一度迫使美国空军推迟和取消“红旗”演习。

但这个模式对中国这样的对手不管用了。加油机必须远离中国海岸线1200公里的话，重载的美国战斗机到中国海岸线“点到为止”都吃力，深远内陆免谈，有效的留空时间也免谈。这是没法作战的。

即使在1200公里距离上，歼-20带上PL-15，使得加油机成为待猎的火鸡，具有有限自卫电子战能力的KC-46都生存力堪虞。在不同的战争模拟中，美国加油机被击落的后果都很严重，常常导致好几架战场上的美国战斗机因为燃油耗尽而坠海。这对美国空海军是不可接受的。

加油机隐身化是一个思路，但大型隐身飞机的造价高得离谱，B-21比B-2更小，不只是因为技术进步，更是为了控制成本。电子系统可以小型化，但载弹量、航程是没法小型化的。B-21只有在这些“硬指标”方面要求缩水，以降低重量、控制成本。

另一个思路就是分散化，用较小的加油机在前沿分布式部署，接力加油。在低危的后方用大型加油机对前沿加油机加油，保持更高的效率，在高危的前方用小型加油机接力加油，保持更高的生存力。由于目标较小，也相对容易做到隐身，战场生存力大大提高，可以靠前部署，增加美国战斗机的有效留空时间。KC-Z的空中受油要求就是由此而来的。

还有一个思路当然是无人化。无人机的长航时技术已经很成熟，无人加油机可以在前沿长时间巡逻，大大超过有人加油机可以持续的时间，这对接力加油、持续存在是关键的。无人机加油技术已经通过MQ-25演示过了，达到足够高的技术成熟度。加油机可能是对无人机长航时特性的最优应用之一。

较小的加油机也意味着只有有限的可转移燃油量。这对战斗机或许还是够用，但对轰炸机就不够用了。这可以通过多次接力加油解决，而不是一次加满。这当然增加了加油作业的次数，但在自动控制和人工智能的帮助下，空中加油作业已经从早年的高危作业变为现在的常规作业，更可能成为未来的低难度作业。

换句话说，新加油机与传统加油机或许是充电桩和加油站的差别。加油站建造在战略位置，过往车辆停靠加油，一次加满，但加油站的数量相对较少，分布较大。充电桩则遍布各地，但只能一次充一辆车，还需要较长时间。然而，要是一路开，一路充，不充满也问题不大，只要前面又有充电桩可以接着充。

较小的加油机意味着可以使用小机场和野战机场，美国空军终于意识到加油机基地的脆弱性问题了。这与分兵集火的总思路是一致的。

最新的RFI没有规定气动构型，各厂家可根据要求自由选择。无尾飞翼肯定会是候选之一，但未必是最有力的候选。轰炸机采用无尾飞翼，是因为这具有最高的气动效率，所有机体结构都用于产生升力，无效结构重量降低到最低。无尾飞翼也具有最优全向隐身能力，有利于突防和安全返航。但无尾飞翼在气动设计和结构制造上要求更高，成本很高。

波音MQ-25“黄貂鱼”的气动构型对隐身有很多考虑，但还是避开了无尾飞翼。细长的机翼有利于较高的升阻比，浅V形尾翼减少了无尾飞翼偏航控制的难题，宽扁的中央体不仅提供了很大的机内容积，还有利于借鉴成熟的筒体-机翼技术。“跌入”式进气口是最大的技术风险，但对于不强调机动性的加油机来说，风险还是可控的。

即使新一代加油机有隐身要求，这与轰炸机的突防或者战斗机的制空作战还是有本质差别。再靠前部署，加油机依然不需要逼近到短兵相接的距离。距离永远是隐身最大的战友。轰炸机、战斗机不能选择战斗在哪里进行，但加油机是可以选择加油作业在哪里进行的。

另外，战斗机最强调的是前向隐身。到了长时间暴露侧面和后面的时候，就是加速脱离战斗的时候了。轰炸机更加强调全向隐身，但前向依然是最重要的。加油机则不然，在很多时间，侧向或许是暴露最多、最稳定的方向。机体的侧面雷达反射特征很重要，但机翼的前向反射特征反而不那么重要。

细长、小后掠的机翼在前向很小角度范围里形成强烈、稳定的反射，但根据战场电磁威胁方向的适当航迹规划，这样的高反射状态可以做到转瞬即过，在很高的战场电磁环境噪声中“大隐隐于市”，破坏对方雷达的探测和锁定。无尾飞翼也有较长的平直边缘，只是不面对前进方向而已。

中国空军也在大力发展加油机力量。轰油-6是过渡的，伊尔-78的数量太少，运油-20是中国空军第一代真正的大型加油机，但中国空军也有新一代加油机的需求。

中国作战飞机需要穿过第一岛链、进入西太平洋，不仅要面对第一岛链敌对空中力量的拦截，还需要穿越第一岛链的中国加油机的支援。KC-Z那样隐身、小型化、无人的新一代加油机对中国空军同样重要，KC-Z从飞机构型、基地到空中运作的全新思考有很强的借鉴意义。

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