“铁旋风”的空中接力——直升机空中加油技术解析

作者：兰顺正

首发自：《舰船知识》

在天津直博会上，国产直升机空中受油装置首次亮相，由于这是中国首次公开这一直升机技术，因此也引发了各界对这一技术的关注。

被救援压力逼出的非常手段

固定翼机空中加油在上世纪50年代初期开始达到实用化标准，随后几十年里其应用规模逐渐扩大，目前全世界已经有20多个国家拥有空中加油机，能够对固定翼机进行空中加油，是航空兵战斗力的重要组成部分。但是在直升机空中加油方面，只有美国具备全面而完善的能力，且技术最为成熟和先进。

越战时期，美军出动大量战机空袭北越，难免会有一些战机被击落，跳伞逃生的飞行员或机组人员主要依靠救援直升机进行救援。1964年美国空军组建了空中救援部(ARS)，专门执行东南亚地区的空中救援行动。同年3月，第一批空中救援部队的救援直升机抵达越南，然而面对广茂的搜救区域，救援部队装备的卡曼HH-43直升机根本不足以胜任，该机原本是近距搜救装备，当初设计它的目的是为了增强空军基地附近的防火和事故救援能力，其最高速度只有167千米/时，工作半径仅为120千米。

由于直升机的飞行特点是依靠旋翼形成的拉力满足垂直起飞和降落的要求，通过旋翼向不同方向倾斜形成的侧向拉力向特定方向运动，所以其发动机的功率需要同时满足克服重力和侧向拉力的要求，因此直升机的飞行方式决定了其飞行速度和航程会不如常规固定翼飞机。而直升机想要有效延伸航程，除了采用新技术改进传统飞行方式外，增加燃料储备是也可行的方法，但这样做又会面对起飞重量和任务载荷的双重压力。受固定翼飞机空中加油的启发，美军开始探索直升机空中加油技术。一开始，美军试验的是直升机为直升机空中加油，但由于直升机本来燃料就不多，随后将目标转向固定翼运输机改装的空中加油。

资料显示，1965年12月美军直升机飞行员哈里·杜恩少校为一架CH-3直升机的机首装上了一根模拟的空中受油探头，12月17日杜恩在大西洋上空同一架海军陆战队KC-130加油机会合，KC-130放出加油软管，而杜恩驾驶直升机几经尝试后成功将探头插入了软管末端的锥套。1966年，受到鼓舞的美国空军要求洛克希德公司将11架HC-130H搜救指挥、管制飞机改装成为空中加油机，并将其定型为HC-130P。HC-130P增加了空中加油软管、油泵和可容纳22000千克燃油的油箱。同年12月15日，一架HC-130P和一架HH-3E直升机完成了首次真正的空中加油作业。

难度不小的空中作业

直升机空中加油设备与固定翼飞机空中加油设备基本相同。

加油机上安装加油装置,由于受到直升机旋翼的限制,为直升机加油的固定翼飞机均采用软管一锥套式加油装置。如美军为直升机加油的加油机主要是C-130改进的HC-130N/P特种运输机，这两个型号采用与KC-130相同的机翼外挂软管一锥套加油系统，能够在昼间和一般夜间气象条件下为直升机进行空中加油，为HH-53或MH-47加油的整个过程大约需要7到10分钟，每架HC-130N/P可以同时为两架直升机进行空中加油。

受油直升机上则安装受油装置。为了使加油机的锥形加油接头与直升机旋翼桨盘之间有足够的间隙,受油直升机的受油管通常要伸出旋翼桨盘外1米,受油管通常安装在直升机机身右下角并多为两段可伸缩式, 活动内管前端通过一个易断接头与受油插头连接,若插头尖处的横向载荷超过设计极限,易断接头被剪断,同时两个切断开关分别关闭,切断受油管和加油机加油锥套的油路。如美军 CH-47D直升机受油管(不含探头)收缩时的长度为6.3米，全部伸展后的总长度为11.8米，活动受油管的内、外两层套筒都采用较轻的石墨复合材料制造，固定在机身上的外筒直径为25.4厘米，长度为5.2米的可活动内筒直径为22.9厘米，直径11厘米的探头和易断接头的总长度为330毫米，当加油压力为3.87千克/平方厘米时，输油量为757升/分。

不过在加油方式上，直升机与固定翼机存在着明显的差别。常规直升机的最大平飞速度很少超过300千米/时，在稳定飞行过程中大多数飞行速度在200~280千米范围内，加油机加油时的稳定飞行速度必须与直升机飞行速度重叠，这个重叠范围至少需要保证20^30千米/时才可以满足需要。因此为直升机空中加油的加油机首先需要的就是低速高稳定性，其次还需要具备必要的低速操纵能力，以回避可能出现的气流干扰，保证直升机飞行员在加油过程中有个稳定的位置参考标准。

而且因为旋翼的存在，会在直升机上方形成大片危险区域，要求加油机从直升机侧下方（约60米处）缓慢接近并且超越直升机，然后直升机开始下降高度，到达加油机侧后方，保持相对飞行速度，并与加油机作编队飞行。之后，加油机上的锥套被弹出吊舱，稳定伞张开，加油软管被拖出。直升机飞行员操纵直升机以比加油机略快的速度前进，将受油插头对接至锥套内，对接成功后，直升机需继续向前加速，同时抬高。当油管内压力达到受油状态后，可以开始进行受油。

意义重大的实用技术

空中加油对于直升机的意义不言而喻。

首先该技术可以帮助直升机增大作战半径、延长留空时间，从而提高了预警、反潜、侦察和救援等任务的能力和效率。如在1967年，美军2架HH-3E利用空中加油技术，持续飞行9个小时，成功从纽约直飞巴黎，创造了直升机不着陆飞行最长距离、最长时间的纪录。而在1989年12月美国入侵巴拿马的行动中，美国特种部队搭乘三架MH-47D运输直升机从美国坎贝尔堡军事基地起飞，在经过两次空中加油后飞抵巴拿马进行作战，全程飞行近3000公里。

同时，空中加油能使直升机在作战需要或紧急的情况下少装燃油，增加有效载荷，在高寒高原地区可凭借少装燃油获得必要的悬停性能，执行任务后再经空中加油后返回基地。而当直升机在崎岖不平的地带或有大树的森林地带飞行不能利用地面效应时，空中加油有助于直升机小载油量低空持续盘旋，提高执行诸如火场救援等特种任务的能力。

不难看出的是，随着国力的发展以及国际形势的变化，未来中国对于直升机空中加油技术的需求将不断上升。现在中国已经掌握了软式空中加油技术，也装备了体积、载荷和飞行性能等基本条件与C-130类似的运-8、运-9运输机，这次直博会既然展示了直升机受油装置，相信不久之后中国的直升机也能在飞行中接受燃料的补给。