蘇聯(lián)空中加油史話

早期的嘗試

歷史上的第一次空中加油與其說是試驗(yàn)，不如說是雜技。1921年11月12B，空中雜技演員維斯里梅把一桶航空汽油綁在腰上，從架飛行中的林肯“標(biāo)準(zhǔn)”飛機(jī)的機(jī)翼，爬上另一架飛行中的寇蒂斯JN-4飛機(jī)的機(jī)翼，然后擰開加油蓋就開灌。

首次真正的空中加油試驗(yàn)在1923年4月20日，美國陸軍航空隊(duì)在加利福尼亞圣地亞哥的洛克威爾機(jī)場(chǎng)，在兩架DH-4B雙翼機(jī)之間進(jìn)行。加油機(jī)在空中放出一根加油軟管，受油機(jī)上一個(gè)人爬出座艙，徒手在空中抓住飛舞的油管，然后加油。到8月間，通過空中加油，DH-4B已經(jīng)創(chuàng)造了高達(dá)37小時(shí)的留空紀(jì)錄。此后一段時(shí)間里，追求空中加油和留空時(shí)間紀(jì)錄成了航空冒險(xiǎn)家們的嗜好，到1930年7月間，最高紀(jì)錄已經(jīng)達(dá)到不可思議的647.5小時(shí)，也就是說幾乎整整27天在空中不落地，吃喝拉撒睡全在窄小、吵鬧、顛簸的座艙里。不過這已經(jīng)沒有任何實(shí)用價(jià)值了。

除了沙俄時(shí)代的“異想天開”，蘇聯(lián)在1931年也開始研究空中加油的問題。帕維爾格洛科夫斯基的早期試驗(yàn)很簡陋，基本就是用一架波利亞克夫R5偵察機(jī)作加油機(jī)，用架圖波列夫TB-1雙發(fā)輕轟炸機(jī)作受油機(jī)，重復(fù)美國陸軍航空隊(duì)在1923年的試驗(yàn)。試驗(yàn)獲得成功，TB-1的留空紀(jì)錄達(dá)到25小時(shí)。

第二次世界大戰(zhàn)中，蘇聯(lián)空軍的主要使命是要地防空和空中支援，簡易機(jī)場(chǎng)緊貼前線，對(duì)航程的要求不高，空中加油沒有太大的必要。第二次世界大戰(zhàn)后，噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展風(fēng)起云涌，但其胃口也太驚人，在載油量相同的情況下，航程遠(yuǎn)比同期的螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)短。蘇聯(lián)的第種噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)“雅克-15”的載油量比二戰(zhàn)名機(jī)“雅克-3”大一倍，但航程只有其一半。

1948年，弗拉德米爾瓦克米斯特洛夫受命為“雅克-15”研制空中加油系統(tǒng)。他參照了當(dāng)時(shí)世界上的幾種方案，最后選用英國方案。在該方案交付茹科夫斯基試飛中心試驗(yàn)時(shí)，試飛員伊戈?duì)枴ぶx萊斯特和維克托·瓦西亞寧提出了另一個(gè)方案——翼尖對(duì)翼尖加油。這是一個(gè)別出心裁的方案，可以避開飛機(jī)前后近距離飛行時(shí)的不利氣流影響，緊急情況下，兩機(jī)分離也容易。謝萊斯特和瓦西亞寧還提出壓力加油，而不是瓦克米斯特洛夫的重力加油，以加快輸油速度。

新方案概念新穎，又不重蹈帝國主義的覆轍，得到上峰的贊許，瓦克米斯特洛夫的方案被放棄了。1949年6月，翼尖對(duì)翼尖加油在兩架圖波列夫“圖-2”轟炸機(jī)得到試驗(yàn)，謝萊斯特親自操縱加油機(jī)，然后再在“雅克-15”上試驗(yàn)成功。然而，此時(shí)“雅克-15”已經(jīng)停產(chǎn)，新一代的噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的載油量大幅度增加，航程問題不再突出。空中加油的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了戰(zhàn)略轟炸機(jī)。

更多的努力

冷戰(zhàn)期間，蘇聯(lián)戰(zhàn)略轟炸機(jī)的主要目標(biāo)是美國本土，但“圖-4”轟炸機(jī)的航程只有5100千米，怎么也飛不到美國。另外，在核警戒期間，戰(zhàn)略轟炸機(jī)要求長時(shí)間在空中徘徊，避免遭受第一次打擊和盡快實(shí)施核反擊，這都要求空中加油來延長留空時(shí)間。于是，謝萊斯特和瓦西亞寧將翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)安裝到部分“圖-4”轟炸機(jī)上，之后還安裝到部分“圖-16”上。安裝翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)的“圖-4”和“圖-16”沒有什么明顯的外部特征，只在翼尖有專用的收放油管的設(shè)備。額外的油箱裝在炸彈艙內(nèi)，不用時(shí)可以很快拆除，轉(zhuǎn)回到普通的轟炸機(jī)。這種在不作加油機(jī)用時(shí)可以轉(zhuǎn)換回常規(guī)用途的特性是一個(gè)蘇聯(lián)特色，在以后的“伊爾-78”上也得到繼承。

翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)是在受油機(jī)右機(jī)翼尖拖出一根導(dǎo)索，末端有個(gè)小型阻力傘和一個(gè)配重塊。加油機(jī)從受油機(jī)的右下方接近，設(shè)法用左機(jī)翼捕捉住受油機(jī)的導(dǎo)索，導(dǎo)索沿機(jī)翼前緣滑向翼尖，配重塊滑八一個(gè)卡口鎖住，然后受油機(jī)就可以用絞車把油管拉出來，接上加油口，開始輸油。有意思的是，油管在加油機(jī)內(nèi)是平整地鋪在機(jī)翼內(nèi)，而不是像通常的那樣，盤繞在轉(zhuǎn)鼓上。這個(gè)系統(tǒng)被進(jìn)步發(fā)展到“圖-16”轟炸機(jī)上。“圖-16”上的系統(tǒng)進(jìn)行了簡化，取消了導(dǎo)索，加油機(jī)直接將油管放出來，加油機(jī)作平直飛行，改由受油機(jī)作機(jī)動(dòng)飛行，接近加油機(jī)。1954年時(shí)，翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)在“米格-19”戰(zhàn)斗機(jī)上短暫復(fù)活，試驗(yàn)中，一架“米格-19”曾前后兩次空中加油，留空6小時(shí)。但翼尖對(duì)翼尖加油的空中機(jī)動(dòng)動(dòng)作復(fù)雜，只能 對(duì)加油，不能同時(shí)對(duì)兩、三架飛機(jī)加油，“米格-19”的試驗(yàn)最終成為翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)的挽歌。

與此同時(shí)，蘇聯(lián)也在積極研制導(dǎo)管一套籠系統(tǒng)。蘇聯(lián)的導(dǎo)管一套籠系統(tǒng)盡管在概念上和英國的系統(tǒng)很相似，但蘇聯(lián)系統(tǒng)的靈感來自于對(duì)轟炸機(jī)拖帶護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)的研究。長期以來，遠(yuǎn)程轟炸機(jī)的護(hù)航一直是一個(gè)大問題。前文提到過的瓦克米斯特洛夫在30年代就研究過子母式戰(zhàn)斗機(jī)，從1949年開始，蘇聯(lián)另辟蹊徑，研究空中拖帶系統(tǒng)以解決遠(yuǎn)程轟炸機(jī)的護(hù)航問題，意圖將戰(zhàn)斗機(jī)像滑翔機(jī)一樣拖帶在后面，拖帶期間戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉。投入戰(zhàn)斗時(shí)，戰(zhàn)斗機(jī)可以方便地和拖帶索脫開；戰(zhàn)斗結(jié)束時(shí)，可以重新和拖帶索在空中對(duì)接。顯然，空中拖帶系統(tǒng)可以有效地解決子母式戰(zhàn)斗機(jī)的許多問題，但在試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，拖帶戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)，轟炸機(jī)的速度明顯降低，航程也受到影響。戰(zhàn)斗機(jī)在長時(shí)間的拖帶過程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)和空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉，座艙極其寒冷，空中啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)也不是一件可靠和輕而易舉的事。

蘇聯(lián)的空中拖帶系統(tǒng)被冠名為“纖夫”(Burlaki)。“纖夫”在轟炸機(jī)的尾炮塔里安裝一臺(tái)絞車和一定長度的在末端帶圓錐型套籠的拖帶索，戰(zhàn)斗機(jī)的頭部則安裝一個(gè)套管式探頭，管內(nèi)是一個(gè)滑動(dòng)的梭鏢，在空中對(duì)接時(shí)，用壓縮空氣將梭鏢射入拖帶索盡頭的圓錐形套籠內(nèi)，完成對(duì)接，再把梭鏢用絞車收回來鎖定，這樣就可以開始拖帶了。壓縮空氣的量夠用3～4次。最初的試驗(yàn)是在一架二戰(zhàn)中租借法案獲得的B-25轟炸機(jī)和噴氣式的“雅克—25”試驗(yàn)型戰(zhàn)斗機(jī)(和1952年首飛的“雅克-25”戰(zhàn)斗機(jī)不是一回事)之間進(jìn)行，試驗(yàn)獲得成功。同樣的試驗(yàn)在“圖-4”轟炸機(jī)和“米格-15”戰(zhàn)斗機(jī)之間重復(fù)，同樣獲得成功。

蘇聯(lián)的研制人員很快就意識(shí)到，圓錐可以沿拖帶索牽引一根加油軟管，可以為被拖帶的戰(zhàn)斗機(jī)空中加油。負(fù)責(zé)試制“纖夫”系統(tǒng)的MAPO(蘇聯(lián)解體后，和米格設(shè)計(jì)局合并成為Mig-MAPO，以后簡稱為MAPO)很快在B-25和“雅克－25”上試驗(yàn)了這概念，并獲得了成功。弗拉德米爾瓦克米斯特洛夫在1952年將“纖夫”系統(tǒng)開發(fā)成正規(guī)的導(dǎo)管一套籠式空中加油系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)得到大幅度的改進(jìn)，加油軟管不再從機(jī)尾的尾炮塔放出，而是從翼尖放出，這樣可以同時(shí)為兩架飛機(jī)加油。新系統(tǒng)很快通過了國家驗(yàn)證試驗(yàn)，但蘇聯(lián)空軍當(dāng)時(shí)沒有急切的用處，所以被作為技術(shù)儲(chǔ)備束之高閣。

最終的選擇

冷戰(zhàn)伊始，蘇聯(lián)開始研制新型的遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)，除核轟炸外，主要目標(biāo)是具有足夠一個(gè)美國來回的航程。在主要的競標(biāo)對(duì)手中，使用渦漿發(fā)動(dòng)機(jī)的“圖一95”貌似陳舊，但速度超過0.8馬赫，與同期的噴氣式轟炸機(jī)相比并不低多少，載彈和電子系統(tǒng)能力強(qiáng)大，而且具有驚人的13000千米以上的航程。相比之下，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的“米亞-4”更時(shí)尚、更誘人，但問題在于，“米亞-4”達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的11000～12000千米航程，在試驗(yàn)中，空載也只能勉強(qiáng)達(dá)到9800千米的航程，所以必須用空中加油來彌補(bǔ)航程的不足。當(dāng)時(shí)已經(jīng)使用的翼對(duì)翼空中加油技術(shù)具有太明顯的圖波列夫標(biāo)記，米亞希斯契夫打死也不愿意用，于是找上了瓦克米斯特洛夫的“纖夫”系統(tǒng)。其實(shí)圖波列夫也沒有那么君子風(fēng)度，在首飛的“圖－95”原型機(jī)的機(jī)艙內(nèi)，也悄悄地涂上了“打倒米亞希斯契夫”的口號(hào)。

裝備“纖夫”空中加油設(shè)備的“米亞－4”首先在1956年的土希諾航展露面。經(jīng)過不斷完善，并在“伊爾·28”輕型轟炸機(jī)和“米格-19”戰(zhàn)斗機(jī)之間試驗(yàn)，瓦克米斯特洛夫的設(shè)計(jì)最終演變成KAZ(kompleksniy agregat zapravki，意為復(fù)雜加油裝置)。受油機(jī)的加油探針仍然從套筒探管中射出， 射入加油機(jī)拖曳的加油軟管末端的套籠中，完成對(duì)接，輸油效率高于翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)。

經(jīng)過若干年的經(jīng)驗(yàn)，翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)：

(1)翼尖氣流對(duì)加油軟管的穩(wěn)定性影響很大。機(jī)翼是產(chǎn)生升力的地方，氣流從機(jī)翼上下表面流過，流速差形成升力，這是基本的貝努力原理。但是，機(jī)翼前緣的后掠角使氣流運(yùn)動(dòng)有沿著機(jī)翼橫向流動(dòng)的分量，即所謂展向流動(dòng)。這展向流動(dòng)在翼尖處終止所造成的氣流流場(chǎng)的不連續(xù)性，使翼尖附近的氣流流動(dòng)格外復(fù)雜。現(xiàn)代飛機(jī)的翼尖小翼就是用來克服這個(gè)問題的。但這翼尖氣流使加油軟管在空中飄舞得格外厲害，為空中加油帶來額外的困難。

(2)兩架大型飛機(jī)作精確的平行飛行，加上加油管和受油口都遠(yuǎn)離視線，對(duì)飛行員的要求很高。

(3)在短時(shí)間內(nèi)通過側(cè)的機(jī)翼大量輸送燃油，容易造成飛機(jī)的不平衡，所以輸油速率較低。

(4)對(duì)接前和脫離后，空中飛舞的油管可能卡在副翼和機(jī)翼的間隙中。這是非常非常危險(xiǎn)的。

50年代末開始，翼尖對(duì)翼尖加油系統(tǒng)終被放棄，所有蘇聯(lián)戰(zhàn)略轟炸機(jī)都裝備空中加油設(shè)備，而且全統(tǒng)一成KAZ系統(tǒng)。KAZ采用液壓機(jī)構(gòu)收放油管，重量較大。“米亞-4”作為轟炸機(jī)最終是不成功的，大量“米亞-4”安裝了KAZ系統(tǒng)，改為加油機(jī)使用，一直到90年代末還在預(yù)備役中服役。相比之下，“圖-16”的載油量太小，作為加油機(jī)使用并沒有太大的優(yōu)點(diǎn)，但是“圖-16”可以和“圖-22”“眼罩”和“圖-22M”“逆火”超音速中程轟炸機(jī)駐扎在同一個(gè)基地，部署和使用比較方便，用“圖-16”進(jìn)行空中加油訓(xùn)練也比較經(jīng)濟(jì)，所以還是有一些“圖-16”轟炸機(jī)也安裝了KAZ系統(tǒng)。在此期間，蘇聯(lián)做了大量試驗(yàn)，試圖使空中飛舞的套籠穩(wěn)定下來。有一個(gè)方案是用機(jī)動(dòng)的環(huán)形翼來控制套籠。試驗(yàn)獲得成功，但這些結(jié)果局限在實(shí)驗(yàn)室，沒有得到推廣。

除了固定翼飛機(jī)，直升機(jī)的空中加油也得到研究。60年代初，弗拉德倫希洛在阿克祖賓斯克，成功地進(jìn)行了用“米，6”作為加油機(jī)對(duì)“米-4”和“米-6”實(shí)行空中加油的試驗(yàn)。加油軟管從左機(jī)門拖出，因?yàn)樾眄槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，機(jī)身左側(cè)的湍流較弱。

由于蘇聯(lián)空軍作戰(zhàn)思想的緣故，戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)沒有空中加油的要求。這種情況直到“蘇-24”的出現(xiàn)才得到改變。在“蘇-24”之前，蘇聯(lián)戰(zhàn)術(shù)空軍(所謂前線航空兵)的使命很簡單，就是防空和近距支援，對(duì)敵人縱深的攻擊是交給戰(zhàn)略空軍(所謂遠(yuǎn)程航空兵)完成的。在戰(zhàn)略空軍的眼光越來越遠(yuǎn)的同時(shí)，中程的戰(zhàn)役縱深目標(biāo)受到了一定的忽視。用機(jī)動(dòng)性較差的大型轟炸機(jī)攻擊價(jià)值相對(duì)不及戰(zhàn)略目標(biāo)的戰(zhàn)役縱深目標(biāo)，其效益和生存力也有問題。“蘇-24”是蘇聯(lián)第一種航程較長的以攻擊戰(zhàn)役縱深目標(biāo)為主要使命的戰(zhàn)術(shù)攻擊飛機(jī)，為了使“蘇-24”能夠攻擊整個(gè)西歐范圍內(nèi)的目標(biāo)，戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的空中加油重新提上了日程。空中加油還有允許戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)滿載彈藥但是減油起飛，而在空中再灌滿油箱的作用。這是美國空軍和海軍的基本戰(zhàn)術(shù)，但對(duì)很多別的國家，還是一個(gè)新鮮事。

經(jīng)過研究，“蘇-24”之間的伙伴加油是最好的方案。于是KAZ系統(tǒng)被大幅度改進(jìn)，成為PAZ(podvesnoy agregant zapravki，外掛加油裝置)系統(tǒng)。PAZ系統(tǒng)在1974年首先在兩架“蘇-15”戰(zhàn)斗機(jī)上試驗(yàn)成功，然后在兩架“伊爾-38”巡邏機(jī)上再次試驗(yàn)成功。在PAZ的成功經(jīng)驗(yàn)上，研制人員再接再厲，進(jìn)一步研制了UPAZ，其中U指Unifitsirovannyi，意為通用的。UPAZ是按從戰(zhàn)斗機(jī)到戰(zhàn)略轟炸機(jī)的各種飛機(jī)通用的空中加油系統(tǒng)來設(shè)計(jì)的，任何飛機(jī)都可以掛載，燃油直接從機(jī)內(nèi)油箱里抽取。和早年的KAZ相比，UPAZ不采用沉重的液壓系統(tǒng)，沒有自身的動(dòng)力，也不需要從母機(jī)上接駁電源或液壓系統(tǒng)。UPAZ巧妙地利用飛機(jī)飛行中的氣流驅(qū)動(dòng)輕巧的風(fēng)車，帶動(dòng)輸油泵和絞車，重量和系統(tǒng)復(fù)雜性大大改善。

在研制通用的UPAZ的同時(shí)，蘇聯(lián)空軍也同時(shí)研制專用的“伊爾-78”加油機(jī)。UPAZ首先于1983年在“蘇-24”上服役，“伊爾-78”于1987年投入現(xiàn)役。“伊爾-78”從“伊爾-76”發(fā)展而來，除了固定安裝用于空中加油的外掛短艙外，還在機(jī)艙安裝了油箱，供空中加油之用。尾門、裝卸跳板和機(jī)內(nèi)所有貨物裝載系統(tǒng)都得到保留，如果需要，可以很容易地把機(jī)艙內(nèi)的額外油箱拆除，把“伊爾-78”作為“伊爾-76”使用。但是實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，“伊爾-78”基本沒有轉(zhuǎn)換回到基本貨運(yùn)飛機(jī)的情況，加油機(jī)遠(yuǎn)比運(yùn)輸機(jī)短缺，保留貨運(yùn)能力而損失載油量是得不償失的。因此，“伊爾-78”被進(jìn)一步發(fā)展為“伊爾-78M”，尾門、裝卸跳板和機(jī)內(nèi)所有裝載系統(tǒng)被拆除，以增加載油量。

進(jìn)入90年代，隨著新一代戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的服役，海外戰(zhàn)爭的影響，以及出口市場(chǎng)的需求，基本上所有的蘇聯(lián)，俄羅斯主要新型戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)都具備了空中加油的能力，UPAZ成為標(biāo)準(zhǔn)裝備，空中加油也在訓(xùn)練和演習(xí)中得到越來越多的應(yīng)用。

結(jié) 語

蘇聯(lián)的空中加油系統(tǒng)和英國及美國海軍的軟管加油系統(tǒng)相似，和美國空軍的硬管加油系統(tǒng)截然不同。事實(shí)上，蘇聯(lián)好像從來沒有在硬管加油系統(tǒng)上下過功夫，這其中的原因不是很清楚。與軟管加油相比，硬管加油的壓力高，流量比軟管要大6倍，所以對(duì)需要輸送大量燃油的重型轟炸機(jī)特別適合。但是硬管也有很多問題：

(1)只能為一架飛機(jī)加油。

(2)硬性連接對(duì)連接點(diǎn)的緩沖要求很高，也要采取特殊措施，保證連接點(diǎn)不會(huì)意外脫開。

(3)對(duì)接要求高，那根黃蜂尾刺一樣的加油管要由專門的控制員操作、對(duì)準(zhǔn)。把一根長長的桿子插進(jìn)一個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小孔，這個(gè)難度不是點(diǎn)點(diǎn)。不過加油管畢竟是可操縱的，比起純粹靠氣動(dòng)穩(wěn)定的軟管，穩(wěn)定性更容易保證，所以也是有好處的。

(4)系統(tǒng)重量大，只能用于專門改裝的飛機(jī)。

不管是KC135、KC10、KC767、A310MRTT還是A330MRTT，美國和西方總是用大型民航機(jī)改裝專用的加油機(jī)，至少是共用平臺(tái)。相比之下，蘇聯(lián)用軍用運(yùn)輸機(jī)改裝加油機(jī)，顯得是一個(gè)例外。蘇聯(lián)當(dāng)然不是沒有相應(yīng)的民航機(jī)可以選用，“圖-154”或許小了一點(diǎn)，但“伊爾-86”是現(xiàn)成的。其實(shí)這反映了兩種不同的指導(dǎo)思想。民航機(jī)改裝的加油機(jī)無疑經(jīng)濟(jì)性更好，在采購費(fèi)用和日常運(yùn)行費(fèi)用上有無與倫比的優(yōu)越性。但民航機(jī)對(duì)大型機(jī)場(chǎng)高度依賴，即使在民航已經(jīng)高度發(fā)達(dá)的今天，在一個(gè)特定戰(zhàn)區(qū)內(nèi)，能夠起降KC767和A330MRTT的機(jī)場(chǎng)還是屈指可數(shù)的，一旦遭到毀壞，空中加油作業(yè)就難以保證。相反，軍用運(yùn)輸機(jī)可以在簡易跑道上起降，在戰(zhàn)時(shí)的生存力要高得多。同時(shí)，軍用運(yùn)輸機(jī)加裝自衛(wèi)電子系統(tǒng)也要容易一些，在日益復(fù)雜的空戰(zhàn)環(huán)境中，這或許很重要。中國空軍正面臨大規(guī)模采用空中加油的關(guān)頭，正確選擇技術(shù)道路是十分重要的。