美国472架加油机称霸全球,中国运-20加油机何时能追上?

前言:在全球范围内,美国军方的空中加油能力堪称顶尖,其空军麾下的几乎所有机型都具备不着陆进行全球飞行的本事。与之形成对比的是,中国空军在很长一段时间里,空中加油方面的能力都有所欠缺。自中国确立“走出去”的战略后,空军战斗机在数量与质量上都发生了惊人的转变,然而空中加油机的发展却相对迟缓。不过,自从运-20大型运输机列装空军,其空中加油型号便成了众人瞩目的核心。

一:美国空军的空中加油实力

1921年,美国人借助一架DH-4B飞机,通过软管为另一架飞机完成了空中加油操作,这一举措开创了提升飞机航程的新途径。到了1957年,美国空军开始配备KC-135空中加油机,并且成功为战术航空兵的飞机实施了加油作业。从20世纪50年代后期起,美国空军的各类战术飞机上普遍安装了空中受油设备。越南战争的爆发,拉开了空中加油作战的大幕。当时,战术飞机是对北越实施轰炸的主要力量,期间因燃料匮乏导致了不少损失,而空中加油也由此催生了“挽救飞机”这一全新概念。在越战期间,172架KC-135加油机累计出动194687架次,空中加油量达到410万吨。正是有了KC-135加油机,作战飞机的转场时间缩短了数天,许多因油料不足的战斗机也得以顺利返回基地。

冷战时期,美国空军的B-52轰炸机为了避免遭受突袭而被摧毁,常常携带弹药在空中进行长时间飞行,而这种大规模、长时间的飞行离不开空中加油机的广泛支持。以B-1B战略轰炸机为例,它只需经过6次空中加油,加注365吨油料,就能实现不着陆飞行4万公里。海湾战争期间,一架运输机从美国本土飞往沙特,原本通常要在西班牙、德国落地加油,全程需要17.5小时,再加上返回的时间,总共得38小时。但经过一次空中加油后,运输机的航程能增加一倍,往返时间仅需18小时。在“沙漠盾牌”阶段,1000架战斗机在100多架空中加油机的支援下,从美国本土飞往沙特,飞行距离长达12765公里,耗时15至16小时。一次空中加油能使战斗机的航程增加30%至40%,其中F-4G战斗机需要接受15次加油,F-15E战斗轰炸机则要接受7次加油。

在整个海湾战争期间,美军投入了308架加油机(其中包括262架KC-135和46架KC-10),平均每天出动360架次,这意味着每小时空中都有15架空中加油机在执行任务。这些加油机总共为45955架次的飞机完成了5.1万次空中加油,除此之外,还执行了913次人员和物资的空运任务。除了天气因素影响外,从未耽误过空中加油作业,其可执行任务的比率超过90%,甚至高于和平时期。在“沙漠风暴”阶段,美军出动的作战飞机共计66000架次,空中平均每小时有64架飞机在飞行。由于大多数攻击机凭借自身携带的油料只能飞行几个小时,所以执行战斗任务的飞机中,有60%需要进行空中加油。其中,KC-135飞机出动了近23000架次,提供了1.36亿加仑的油料,一架KC-135空中加油机能够有效地为4架F-16或F/A-18战斗机在伊拉克空域执行压制巡逻任务提供支持。

15架空中加油机可以支撑135至300架战斗机执行攻击任务,每天出动的加油机能够保障1433架次战斗机的行动。美军的空中加油机能够与作战飞机在任何地区精准汇合,并实施快速加油。从美国本土起飞的B-52战略轰炸机,经过数次空中加油,能够长途飞行11200千米抵达海湾地区发射巡航导弹,之后再返回原基地。由此不难看出,空中加油对现代作战有着巨大的影响。目前,美国空军共有472架空中加油机,实力位居全球首位,其中主力机型仍是KC-135,现役数量为402架(包括54架T型和348架R型),另有190架处于封存状态。此外,还有59架KC-10A空中加油机,以及KC-46A、HC-130J/N/P等型号的空中加油机。美国空军加油机数量众多,这与美军在全球范围内的部署需求密切相关,也充分彰显了空中加油机在美国空军中的重要地位。

二:勉强投入使用的轰油-6加油机

长期以来,中国空军对空中加油机并未给予足够重视。对于空中加油技术的研究,从20世纪70年代就已开始,但过程时断时续,直到1981年9月才被列入“七五”期间的重点装备研制项目,1982年空中加油机项目才正式启动。起初,研究的是在运-10客机的翼尖挂载加油吊舱来改装空中加油机的方案,所使用的加油吊舱是从英国FR公司引进的MK-32。后来运-10客机项目下马,又计划引进波音-707客机作为加油机,但该计划因受到禁运而未能实现。直到20世纪90年代初,中国才研制成功RDC-1型空中加油吊舱,该吊舱总长4米,软管长度15米,最大输油量可达每分钟1500升。能够挂载这种吊舱的飞机有运-8运输机和轰-6轰炸机。运-8运输机在航程、安全性以及改装适应性方面具有优势,其配备的4台功率为3300千瓦的涡桨-6涡桨发动机比较省油,但功重比仅为0.22,在高温、高原、热带和亚热带环境中,性能会大幅下降。

而轰-6轰炸机采用的是第一代涡喷发动机,不仅重量大、噪声大,耗油率更是高达1千克力/小时。不过,它的推重比能达到0.25,而且轰-6轰炸机的空重为38吨,最大起飞重量为76吨,所以最大载荷可以达到38吨,机翼内的油箱可装载34.36吨燃油。相比之下,运-8运输机空重35吨,最大起飞重量61吨,最大载荷仅为26吨。再加上当时可供改装的受油机只有歼-8II战斗机,该机型低速性能欠佳,最高速度为662千米/小时,而运-8运输机的巡航时速仅为550千米,很难为最低速度在500至650千米/小时的歼-8II战斗机进行加油,而且运-8运输机的飞行控制系统精度不高,难以保证空中加油时的顺利对接。基于当时的实际情况,空军提出以现役的轰-6轰炸机为基础改装空中加油机。改装过程中,对机翼的输油系统进行了重新设计,在机腹弹舱内安装了2个软油箱,使得总载油量达到41吨,可供加油的油量为20吨。

原本机头的透明领航舱被改为全封闭的气象雷达舱,机尾炮塔则改成了空中加油操纵员舱,两侧还安装了2具用于夜间照明的聚光灯。此外,还配备了定位精度每百千米不超过20米的战术导航系统和GPS全球定位系统,能够精确计算加油机与受油机之间的距离,同时配备了两套超短波单边带电台、两部保密电台以及救生电台。考虑到在南海可能会遭遇攻击,还安装了KJ-8602A雷达告警设备和RKL-8602E箔条/红外诱饵投放器。

此次改装中,最关键的是在机翼下外挂了两个RDC-1型空中加油吊舱,燃油从全机27个橡胶软油箱中抽取。改装完成后,该机型被命名为轰油-6。西飞公司仅用一年时间就完成了首架轰油-6加油机的改装工作,并在1991年进行了首次空中加油试验,3分钟就完成了空中对接,1996年完成设计定型。海军航空兵也在轰油-6加油机的基础上,研制出了轰-6DU空中加油机。轰-6DU与轰油-6大致相同,只是取消了机头下的244轰炸雷达,并加装了海上导航通信设备。这两种加油机从1997年开始小批量生产,到2008年底,产量在20至30架之间,空军和海军航空兵各拥有一个加油机团。

20世纪90年代以前,中国空军拥有数千架较为落后的歼-6战斗机以及少量歼-7战斗机,这些机型的作战半径都不太理想。以歼-8II战斗机为例,其航程为2200千米,在挂载两个800升副油箱、一个1400升副油箱以及两枚格斗空空导弹,且保留五分钟空战燃油的情况下,在11000米巡航高度时,作战半径为1000千米;如果采用高空出航-低空作战-高空返航的飞行模式,作战半径为900千米;要是采用低空出航-低空作战-高空返航的模式,作战半径就只有500千米;而全程低空飞行(低空出航-低空作战-低空返航)时,作战半径仅为300千米。这样的作战半径,无法满足到距离大陆1500千米的南海执行执勤任务的需求。

轰油-6加油机列装后,歼-8D战斗机的最大作战半径得以提升至1600千米,并且可以挂载4枚空空导弹加三个副油箱起飞执行任务。作战时,12架歼-8D战斗机可组成3个作战小队,每个小队包含两个双机编队,能够在1200千米外构建三个空中警戒圈。2架轰油-6加油机会在距离基地700至850千米的附近提供支援,歼-8D战斗机在接近预定警戒空域时进行受油,轰油-6加油机只需2到3分钟的空中加油作业,就能将歼-8II战斗机的油箱加满,之后加油机返航,战斗机直接进入阵位。另外,从海南岛陵水基地起飞的轰油-6加油机,还能为海军的轰-6丁型反舰导弹载机前往南沙提供全程护航。若轰油-6与歼-8D部署在永兴岛,其打击范围几乎可以覆盖整个菲律宾以及印度尼西亚北部。

然而,轰油-6加油机也存在不足之处。首先是载荷较低,其体型仅为KC-135加油机的一半,载油量也只有KC-135加油机的五分之二。当载油33吨时,每飞行1000千米自身就要消耗5吨燃油,再保留10%的燃油储备,那么在1500千米外能够提供的燃油就只剩下10吨。要知道,歼11战斗机自身载油9400千克,歼轰7A战斗机机内载油7000千克,歼-8D战斗机内载油4200千克,携带3个1400升副油箱时载油量为7290千克。

如此一来,一架轰油-6加油机仅能为一架歼11战斗机加油,而且每飞行一小时就要花费20万元人民币,40个3小时任务周期的架次,总开支达到2400万元人民币。耗费几十吨燃油却只能为一架战斗机加油,显然效费比不高。用于为战斗机加油或许还能勉强应付,但要为轰炸机、运输机加油就显得力不从心了,这与最大载油量达92.21吨的KC-135R加油机相比,差距十分明显。随着歼-8D战斗机的逐步退役,轰油-6加油机的用武之地也越来越小,终将逐渐退出现役。不过,通过研制轰油-6加油机,中国掌握了空中加油技术,建立起了相关的后勤保障、训练作战体系,为远程机动作战奠定了基础。

三:运-20加油机对中国空军的帮助

中国空军迫切需要新一代大型加油机,由于尚不具备研发100吨级以上飞机的能力,所以只能从现有飞机中挑选。上世纪90年代,中国从俄罗斯引入了商载40吨的伊尔-76大型运输机,与此同时,也关注到了1987年苏联服役的伊尔-78空中加油机。伊尔-78空中加油机是以商载50吨的伊尔-76MD运输机为基础,加装三台输油量为1000升/分钟的UPAZ-1A加油吊舱,并在货舱内增设2个18吨的可拆卸油箱改装而成。该加油机总载油量达85吨,在1000千米外可提供60~65吨燃油,在2500千米外可提供30吨。苏联空军主要用它为图-26“逆火”轰炸机提供支援。伊尔-78还有一种变型机伊尔-78M,其不同之处在于拆除了货物装载系统、封闭了尾舱门,并加装了第三个油箱,载油量达到105吨,加油吊舱也换成了输油量2340升/分钟的UPAZ-1M,在1800千米外可提供60吨燃油,在4000千米外可提供30吨,加油能力相当于3架轰油-6加油机。

苏联解体后,一部分伊尔-78空中加油机拆除了货舱油箱,改回运输机状态,另一部分则被出售。巴基斯坦空军购入了4架二手伊尔-78空中加油机,印度空军也购置了6架伊尔-78M空中加油机,美国北美战术航空公司同样买了几架,为美国海军提供空中加油服务。2005年,中国也向俄罗斯订购了4架伊尔-78加油机。原本伊尔-76运输机由乌兹别克斯坦的塔什干飞机厂生产,俄罗斯想自行生产,最终却未能交付。中国只能从乌克兰购买3架上世纪80年代中后期生产的伊尔-78空中加油机,这些加油机因使用较少、价格合理,仍具备使用价值。

但这只是权宜之计。中国几乎收购了全球所有还能正常飞行的二手伊尔-76运输机,再次购买二手机型的可能性已不大,而俄罗斯新机型的生产能力有限,同时需要空中加油的战斗机数量日益增多,未来对空中加油机的需求至少在100架以上。此外,伊尔-78加油机仅能为歼15、歼16、苏-30等采用俄式受油装置的飞机加油,无法为歼10、“飞豹”等机型加油,因此必须配备更大型的加油机才能解决燃眉之急。

2013年运-20运输机的出现,为中国空中加油机的发展带来了转机。运-20运输机最大起飞重量达200吨,载荷为110吨,机内可装载80吨燃油,还能在货舱内加装2个18吨的可拆卸储油罐,最大载油量可达113.5吨。按照采用俄罗斯D-30KP-2型涡扇发动机的运-20运输机计算,其最大推力时耗油率为0.5千克/千克力・小时,10分钟需消耗2吨燃料;巡航耗油率为0.7千克/千克力・小时,每100千米需消耗2.5-3吨燃料。在1000千米活动半径内可提供80吨燃料,在2000千米活动半径内可提供65吨燃料。如果换装国产大涵道比涡扇发动机,其载荷还能增加20-25吨,载油量可提升至130吨。在3500千米活动半径时,仍能提供41.5吨燃料,足够为4架歼-16战斗机加满油。运-20运输机的供油能力是轰油-6加油机的5倍,1架轰油-6加油机仅能为1架歼-16战斗机加油,而1架运-20运输机可为5-6架歼-16战斗机实施空中加油。

歼-16战斗机的航程为3000千米,作战半径1100千米,飞到南沙地区需消耗8吨燃油。经过一次空中加油后,其航程可增至5200千米,作战半径达到1700千米;经过两次空中加油后,航程可增至7000千米,作战半径达到2300千米。这样一来,从海南起飞的歼-16战斗机便能覆盖整个东南亚地区。歼-20战斗机的机内燃油容量为11吨,发动机巡航油耗率为0.87,每吨油可飞行117千米,作战半径约为1500千米。若空中加油6800升(6吨),作战半径可达2174千米,从具备完善防空体系的江西、安徽二线乃至三线空军基地起飞作战,也能封锁第一岛链以外区域;从四川、新疆北部起飞,可覆盖印度东部的阿萨姆邦和西部的新德里。若空中加油12000升,作战半径可达3000千米以上,从沿海起飞就能抵达关岛。有了空中加油机的支援,由歼-20隐身战斗机和轰-20隐身轰炸机组成的“全球特遣队”,便能实现从本土出发的全球打击能力。

轰6K轰炸机的作战半径为3500千米,加上挂载的巡航导弹,打击范围可达6000千米。从中国东部沿海起飞,可打击美国关岛、威克岛、阿拉斯加州;从新疆起飞,可打击整个印度、迪戈加西亚岛、中东及东欧地区;从南沙起飞,可打击澳大利亚。经过一次空中加油后,其航程可达11000千米,能打击夏威夷群岛、美国本土西部、整个澳大利亚及整个欧洲。1架运20加油机可为4架轰6K轰炸机加油,4架轰6K轰炸机可投射24枚巡航导弹,威慑能力相当显著。

不过,轰6K轰炸机不具备隐身能力,在接近敌方空域时安全性较差。要么需要陆基战斗机保护,深入4000千米以上的西太平洋深处,要么就得依靠具备“隐身突防”能力的轰-20轰炸机。预计轰20轰炸机的雷达反射面积与美国B-2隐身轰炸机相当,作战半径轻松超过5000千米,空中加油后作战半径可达7000至8000千米,能轻松覆盖美国本土,威慑范围不亚于东风-31AG洲际弹道导弹,同时也大幅提升了中国军队海上巡逻机、预警机的续航时间和执勤效率,消除了战备执勤的盲点。

尽管运20加油机具备诸多优势,但也存在不足之处。例如,美国的KC-10A加油机可携带161吨燃油,最大供油量为90.72吨,运20加油机与之相比仍有差距。此外,现有的RDC-1空中加油吊舱输油能力仅为1500升/分钟,低于俄罗斯UPAZ-1M空中加油吊舱的2000升/分钟——RDC-1空中加油吊舱为1架歼-16战斗机加注6吨油需要4~5分钟,而UPAZ-1M空中加油吊舱仅需3分钟。美国的硬式空中加油系统输油量高达6500升/分钟,加油时间越长,就越容易错失战机。另外,软式空中受油系统会对飞机的外形和重量产生影响,更存在隐身方面的问题。歼-10、歼-11等战机使用软式空中加油系统影响不大,但对歼-20、轰-20这类隐身战机影响较大,因此发展硬式空中加油系统势在必行。再者,运20加油机每架次消耗燃油100吨,若在加油轨道盘旋6小时,每日耗油量达400吨,燃油经济性欠佳,无法与由省油、舒适的民航客机改装的空中加油机相比。运20加油机只是为了尽快满足中国空军的需求,因为目前没有其他机种可供选择。

四:结语

目前中国仅有二三十架空中加油机,未来至少需要100架以上才能支撑起庞大的空军体系。以运20加油机的产量来看,要赶上拥有472架加油机的美国空军,可能还需要20年。美国现役主力KC-10、KC-46空中加油机均选择宽体民航客机作为平台,中国下一代加油机也应在大型客机基础上研制。不过,刚刚完成试飞的C-919客机体型较小,只有C929大型客机研制成功后,才能让中国空中加油机实现跨越式发展。

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