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制造空中加油機有多難

2022-05-14 00:10:54 199804

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  制造空中加油機有多難

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  王明森 雷柱 李瑞

  年初,據以色列國防部透露,以色列将購買2架由波音公司制造的KC-46A“飛馬座”新一代空中加油機,以提升空軍遠程打擊能力。

  作為在飛行狀态下為其他飛機補充燃油的特種飛機,空中加油機在現代戰争中發揮着不可替代的作用,一直是各國空軍競相發展的主戰裝備之一。其在增加戰機航程、續航時間和有效載重等方面的突出表現,赢得“空中力量倍增器”的美譽,并成為衡量一個國家遠程空戰能力的重要标志之一。

  浪漫的“長空之吻”,背後需要精湛的駕馭操控,更需要精良的制造工藝。此前,以色列已與美國簽訂購買8架KC-46A空中加油機的軍購合同,但由于波音公司在制造過程中“小問題”接連不斷,交付日期一再後延。這也足以見得,制造空中加油機并非易事。

  相比一般大型飛機,空中加油機既要有很大的載油量,又要有很高的經濟性,空中加油技術方面難度則更大,這些都給空中加油機的制造提出了挑戰。

  “轉身”升級:充滿艱難的改裝之路

  目前,全球範圍内已有不少國家裝備了空中加油機,但大多依靠購買他國産品,能夠自主制造空中加油機的國家少之又少。

  作為現代空軍武器裝備中不可或缺的一員,空中加油機大多是由運輸機、轟炸機乃至民航客機等改裝而來。這對缺乏大型飛機研制技術的國家而言,無疑擡高了制造空中加油機的門檻。

  擁有大型飛機并不代表能制造出空中加油機,如何實現這場高難度跨越,背後充滿着各種技術挑戰。

  為滿足加油機的特殊功能需求,一般需要對其原始平台重新進行結構調整。從内部結構看,主要是調整油箱和貨艙的布局,以最大限度滿足載油需求。從外部結構看,加油機還需要在機尾和機翼等位置安裝相應的加油裝置,實現與機身内油箱相連。

  最初,各國發展加油機都是以轟炸機為主要平台。二戰末期,美國對B-29轟炸機進行升級改裝。将其作為加油機并投入實戰。英國則以“勝利者”轟炸機為平台進行加油機改裝。蘇聯早期加油機也是由圖-16和米亞-4轟炸機起步。

  由于這些飛機載荷有限,加上自身采用大耗油量渦噴發動機,難以提供較大的空中給油能力。發展更實用的空中加油機,急需一種載重能力更強、内部空間更大的改裝平台。

  成熟的大型客機以其巡航油耗較低、維護保障便利、多用途潛力出色等優勢,很快成為西方國家改裝空中加油機的全新選擇。法國依靠多型号空客飛機,一躍成為空中加油機研發強國。

  與轟炸機等大型軍用飛機相比,民航客機改裝加油機難度更大。民航客機在追求燃油經濟性和遠航性能的同時,不得不犧牲滑跑距離、機動性能、飛行速度适應範圍、抗氣流幹擾能力和主體機構抗損傷能力等要素。在改裝加油機的過程中,人們必須對這些性能進行合理改進,才能最終改裝成功一款加油機。

  此外,繁瑣的改裝工藝也是一大技術挑戰。除了常規加裝加油設備和油箱外,按照軍标重新進行電路走線和改進通信設備等,也是一件不容小觑的“麻煩”事。據報道,法國空客公司在A330客機改裝多用途空中加油機的過程中,大概需要安裝16000種新部件和約450種新電氣線束,以及6000個支架和1700個連接器。

  事實上,加油機一旦經過改裝“投身行伍”,還必須結合戰場實際考慮自身配置。俄羅斯的伊爾78M-90A除采用更先進的機載設備和加油裝置外,還專門加裝了L370“維特伯斯克”機載主動防禦系統,能有效應對來自紅外和激光制導導彈的威脅。這些技術,無一不在加大一台先進空中加油機的制造難度。

  “長空之吻”:暗藏驚險的浪漫之舉

  空中加油這項技術是何時出現的?

  早在第一架飛機問世之初,人們就開始設想各種不落地的加油方式。

  1923年,美國首次實現真正意義上的空中加油。美陸軍一架單發動機DH-4B型飛機,在飛行中由另一架同型飛機以軟管自流的方式進行了兩次加油,從而揭開了空中加油史上新的篇章。當然,這個過程全程需要有人用雙手捏住軟管,操作難度等同一次“空中雜技”。

  20世紀30年代,空中加油技術有了一定發展,美國、蘇聯等國家都研制出了相應的機載空中加油設備。第二次世界大戰期間,空中加油技術開始用于實戰。盟軍許多轟炸機通過在大西洋上空進行空中加油,實現了對德國本土的遠程奔襲。

  目前,比較成熟并被廣泛采用的空中加油技術主要有兩種:軟管-浮錨式加油方案和飛桁式加油方案(也稱為硬式加油方案)。

  軟管-浮錨式加油方案由英國空中加油公司于20世紀40年代開發,是應用最為廣泛的空中加油技術。采用該方式進行空中加油,受油機隻需在機首或機翼前緣加裝一根受油管即可,加油機的加油設備則由絞盤、一條軟管和一個漏鬥式浮錨組成。浮錨上裝有機械自鎖裝置,當受油管伸進浮錨後,浮錨會自動鎖緊受油管口,使之與輸油軟管相銜接,從而完成加油工作。

  由于構造簡單,便于拆裝,一架大型加油機可安裝數套軟式加油設備,從而實現同時為多架戰機加油,柔性的軟管銜接也提高了加油機與受油機相對運動時的安全性。但軟式加油的缺點也很突出:受氣體紊流影響較大,銜接較為困難,對飛行員操作技術要求更高;輸油軟管承壓能力有限,輸油速度較慢,因此給大型軍機加油時需要較長作業時間。

  飛桁式加油方案相比軟管-浮錨式加油方案要更複雜。一般需在加油機尾部安裝一個由兩截剛性伸縮管組成的加油桁杆,以及一個操作人員控制艙。空中加油時,加油機伸出加油桁杆,待受油機接近時,由控制艙操作人員控制加油桁杆對準受油機加油孔,從而有效完成油管銜接。

  硬式加油可以采用增壓設備提高輸油速度,輸油效率更高,設備穩定性和可控性也更好,受油機無須再去追逐晃動搖擺的加油軟管,更容易對接成功。安裝硬式加油設備的加油機一次隻能給一架戰機加油,并且需要有受過專業訓練的加油操作員。

  現代空中加油技術在加油速度、可靠性、加油量等方面有了較大進步,但加油的驚險程度與早期幾乎不相上下。空中加油,一場看似華麗的“長空之吻”,背後依然暗藏着無數風險。

  2018年,美國海軍一架F18在加油過程中與KC-130J加油機相撞,導緻兩機墜毀,機組成員傷亡慘重。2019年,美國一架F35C在加油過程中與輸油管剮蹭,導緻受油管的錐套被破壞,零部件還被吸入了進氣口,造成F35C發動機嚴重受損。

  此外,空中加油機還涉及多項關鍵技術。例如,為實現空中加油過程中“對接後自動輸油”“脫開自動斷油”,加油浮錨和受油管的機械結構在設計上必須十分可靠。硬管加油的輸油速度普遍高達4000多升/分鐘,但研發難度大,仍是很多國家需要突破的難點。

  光明前景:強能加身的“遠航驿站”

  走過百年曆程,空中加油機技術已由單機加油發展到30-50架飛機間的編隊加油,由晝間加油發展到夜間加油,由一般氣象條件下的加油發展到複雜氣象條件下的加油。随着各種新技術的不斷應用,新一代空中加油機也必将成為各型戰機更加可靠的“遠航驿站”。

  空中加油能力全方位增強。空中加油能力作為一項核心指标,一直以來是各國建造空中加油機的首要考慮。一方面,各國普遍選擇運載量大的飛機作為新空中加油平台,以增強供油能力;另一方面,各國都在不斷研發加油速率更高的加油系統,以提高加油效率。以空客公司研發的A330MRTT為例,該機同時擁有2型3個空中加油接口,其中軟管加油器可以實現1590升/分鐘加油作業,硬管加油器輸油速度可達4540升/分鐘,可以更好滿足多個機型多種受油需求。

  執行任務類型多領域拓展。空中加油機作為一個重要的支援保障平台,其經濟集約性越來越受到重視。從KC-767和A330MRTT兩款空中加油機來看,未來的空中加油機應具備執行多種任務的能力,兼顧對燃料、貨物、兵員的運輸需求。特别是當戰略空運力量緊缺時,兼具空運能力的加油機可有效減輕空軍戰略運輸機群的壓力。此外,通過安裝傳感器、戰術數據鍊、通信網關等設備,空中加油機還可具備預警機、電子戰飛機的部分功能,成為網絡化戰場環境中一個信息節點,為友機提供信息支援。

  信息化水平不斷提高。機載設備高信息化已然是各國發展空中加油機的必然趨勢。去年9月,國外某公司公布了新研發的LMXT加油機方案。方案顯示,LMXT繼承了空客A330MRTT的全自動吊杆系統空對空加油能力,應用了電傳操作杆技術,且裝備了基于聯合全域指揮控制的開放架構系統。信息化、智能化不斷提升,有利于更好完成作戰任務,實現資源整合利用,還能實現加油機與廣域戰場空間其他作戰單位的互聯互通。

  同時,空中加油機在防禦性和隐身性方面的發展,也為其更好遂行加油任務提供了保障。

  空中加油機一直以來都是敵方攻擊的目标,因此,各國都在努力采取各種防護措施,以增強空中加油機自我保護能力。KC-46A加油機在制造時,便加裝有雷達警告接收機和電磁脈沖防護、紅外對抗設備,戰場生存能力可見一斑。此外,通過對空中加油機機翼等外觀的設計,并結合低可觀察特征和僞裝标記,也意在追求“隐身”效果而降低被攻擊的概率。

【編輯:劉歡】

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