最近,有关运油-20的消息此起彼伏,自此前网络上流出运油-20为轰-6N和歼-16空中加油的图片之后,运油-20刚刚又现身东南沿海地区,与歼-16伴飞训练。紧锣密鼓的消息,似乎印证了这款在运-20基础上衍生而来的大型空中加油机,在经过3年多的发展后,大概率已进入批量服役阶段。如果情况属实,那也就意味着,自1996年就开始投入使用,却长期受制于平台性能难以大规模列装的空中加油力量,正在发生跨越式进步。那么,运油-20对中国空中作战力量的影响,以及日后进一步发展的方向,就成为外界关注的议题。

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国产运油-20的雄姿

在现代空战中,大型空中加油机对一支空军作战能力的提升,不仅仅是作战半径的拓展,更多是创造了无限的战术可能。在1982年马岛战争中,英国空军出动2架“火神”中程轰炸机,在11架加油机的支援下(有1架“火神”轰炸机因故障返回,最终只有1架“火神”和6架加油机投入实战),奔赴6000千米之外阿根廷控制下的马岛,对机场进行轰炸。虽然由于突击力量薄弱,以及为保证安全而使用了高空轰炸方式,导致战果并不大(仅有一枚炸弹命中跑道),但在大型加油机的支援下,轰炸机具备了超远距离奔袭的能力,在完全出乎对手意料的时间、地点突然发起进攻,成为各国空军非常推崇的进攻方式。除此之外,大型加油机对于提高战斗机作战效能的作用,也非常明显。

英国空军当时的作战示意图

美国空中力量虽然在越南战争时就已使用空中加油机,但直到海湾战争,才真正在正面战场大规模使用加油机。当时,美国空军及海军陆战队的F-16、F-15、F/A-18C/D战斗机,往往会搭载较多的弹药和少量燃油起飞,通过在空中进行空中加油,甚至第二次加油的方式,避开最大起飞重量对战斗机载弹量的限制。这使得当时的美军战斗机,往往能在接近理想满载的情况下,执行远距离作战任务。

美军在海湾战争的上佳表现也有空中加油机的助力

而对于中国空军而言,歼-16虽然以内油容量大(超过9.5吨)著称,因此通常都不会挂载副油箱,但在实战中,如果歼-16挂载4枚重量较大的对地、对海攻击武器,再加上相应的侦察吊舱、空空导弹及近距格斗弹,实际上已不太可能在满油状态下起飞。此时只能以半油或少油状态起飞,再实施空中加油,从而避开最大起飞重量的限制,以实现作战航程和战斗力的最大化,这种方式对提升歼-16实战能力很有意义。对于内油容量和载弹量本就有限的歼-10系列战斗机,在获得加油机加持之后,获得的战力增益就更加明显。

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歼-16仍然需要加油机的支持

按官方资料,运油-20源自起飞重量超过220吨的战略运输机,起飞重量、自身载油量、舱内容积都非常可观,两者之间能够相对方便灵活的进行转换。就目前流出的资料来看,可以确认运油-20翼下挂载了两具软管空中加油吊舱,虽然更多的细节还没有披露,但对比国外大型空中加油机的技术脉络,运油-20在加油模式上,大致有三种发展路径。

国产运油-20侧视

第一种方式,也是最简单的方式,仅在机翼下搭载两个软管空中加油吊舱。这实际上与国内之前发展的轰油-6有些相似,只是运油-20体型更大,航程更远,能提供的燃油更多。在这种情况下,由于运油-20内部基本不做改动,仍然可以作为战略运输机执行运输任务。凭借其两侧机翼和中央翼盒搭载的80到100吨燃油,就能在1000千米典型加油距离上,向外输送55吨左右的燃油,是之前轰油-6的3倍还多,足够满足至少4架战机的需求,并且能同时为两架战机加油。唯一的问题就在于,这种使用方式稍稍有些浪费,没有完全发挥运油-20大起飞重量的优势。

国产轰油-6并不能满足当前需求

第二种方式,除了在翼下挂载两个软管加油吊舱之外,在机身后侧再增设一个软管加油装置,燃油则由机舱内搭载的可拆卸燃油储存装置提供。在这种情况下,运油-20搭载的燃油总重量,将上升到130到150吨左右,在1000千米典型加油距离上,可以提供80到90吨燃油,至少能满足6架战机的需求,并且理论上可以同时为3架战斗机加油(实际上风险非常大,并不实用)。

相比于第一种改造方式,第二种方式提供的燃油量有很大提高。同时,可拆卸的燃油储备装置,意味着运油-20在需要的情况下,短时间就能将其拆卸,继续作为战略运输机使用,也比较符合目前国内战略运输机数量偏少、需求较大的现实。事实上,苏联在80年代发展的伊尔-78加油机早期型号,就是使用这种改造方式,而在苏联解体之后,乌克兰也确实将一部分伊尔-78交由航空公司提供国际货运服务。

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同时为三架战机加油的模式实际上很难实现

需要注意的是,翼下软管加油和机身后软管加油速度并不相同。其中前者由于加油吊舱体型较小,使得加油管直径及提供动力的冲压空气涡轮动力较小,加油速度一般每分钟1500到1800升,主要为战斗机、攻击机加油。相比之下,机身后软管加油使用体积更大的绞盘软管系统,由飞机直接提供动力,速度一般可达每分钟2200到2400升,更适合对运输机、轰炸机等体型较大的机型加油。就目前来看,这是国内运油-20最有可能采用的改造方式,在成本、性能、技术之间的取舍比较均衡。

机身后部加油速度相对较快

第三种方式,除了在翼下挂载两个软管加油吊舱之外,还在机体后部加装一具硬管加油装置。在这种情况下,需要对运油-20机舱进行较大改造,以容纳体型较大,较为复杂的硬管加油装置和硬管加油操作空间,其燃油搭载总量与第二种方式相差无几。这个方案的好处在于,硬管加油速度往往是软管加油的2倍以上,可以大大减少战斗机加油时间,也就降低了加油风险。缺点在于,这种方案将使得运油-20不具备短时间内重新变成运输机的功能,也就降低了运油-20的整体使用效率。毕竟空中加油机的训练频率不可能太过频繁,而空军总是有各种各样的运输任务。说了这么多,最关键的问题在于,目前国内并没有成熟的硬管加油技术。

就目前来说,我们还没任何将硬管加油技术投入实用的消息。空军目前服役的歼-10、歼-11、歼-16甚至歼-20隐身战斗机,搭载的都是软管受油装置(在座舱前方一侧装有固定或伸缩式受油装置)。因此,第三种改造方案,虽然技术水平最高,发展前景最好,但目前仍然只是一种可能的趋势。这似乎也在说明,相比于快速发展的空军战机,甚至已开始装备的大型加油机,空军在先进空中加油技术领域的技术仍有诸多不足。

歼-10的受油装置即将插进加油锥套

目前各国空中加油方式,大体上可以分为软管和硬管两种。其中,软管加油的技术并不复杂,成本也不高,安装使用较为灵活。缺点在于加油速度较慢,而且由于空中加油时气流紊乱,战斗机飞行员需要非常细致地操作战斗机,往往需要多次尝试才能完成对接(将受油装置插入加油机放出的锥套)。此外,由于软管很容易受外界大风、气流影响,不仅容易导致脱落需要二次对接,而且这种脱落可能造成的撞击,也容易引起意外事故。在2020年9月,美国海军陆战队一架F-35B战斗机,就是在与KC-130J加油机进行训练时发生碰撞,导致F-35B当场坠毁,KC-130J迫降成功。总的来说,软管加油技术简单,但加注速率慢,风险相对较高,并且对飞行员技术要求非常高。

相比之下,硬管加油技术与软管几乎完全相反。本质上来说,硬管加油是在软管外,套上一层可伸缩的硬质金属套,在液压杆的控制下动作,因此受外界气流影响较小。使用这种加油方式,飞行员只需要将战斗机控制在硬式加油管口下方一定范围内,由加油机上的操作人员移动加油装置完成对接,不需要战斗机飞行员进行太过细致的调整。并且,由于硬管加油时直径较大,管径较粗,理论上最大加油速率可以超过5600升每分钟,实际一般控制在4500升每分钟左右。

F-22使用硬管加油技术

正是因为硬管加油具备突出的优势,美国空军早已完成加油技术全部“硬管化”的改造。其目前服役的F-15、F-16、F-22、F-35A等战斗机,及轰炸机、运输机等型号,全部使用硬管加油方式,最典型的标志就是前部没有受油探头,战机上的硬管加油受油口一般在机体背部,并设有遮挡)。美国空军目前正批量装备的KC-46A大型空中加油机,更是突破了此前硬管加油无法同时为多架战机加油的缺陷,通过使用3D成像技术大大降低了加油难度,在机翼两侧和机身后侧搭载了3具硬管加油装置,理论上具备,同时为3架战机进行快速空中加油的能力(实际上一般还是两架)。

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KC-46A加油员终于不用爬着操作了

此外,美国海军和美国海军陆战队,由于装备大量直升机及本身有伙伴加油的需求,两者目前使用的F/A-18、F-35B、F-35C系列战机,都采用软管加油方式(采用与歼-20类似的可收缩设计)。因此,美国海军陆战队装备的KC-130加油机,是采用软管加油的方式。但由于美国空军及海军、海军陆战队经常同时行动,为了避免出现加油装置不兼容的尴尬情况,美国空军的KC-46A也具备在机翼下,搭载两具软管加油吊舱的能力,此时加油速度为400加仑(约1500升)每分钟。但美国海军陆战队的KC-130加油机,则不具备临时加装硬管加油装置的能力,这在技术和人员配置上是很难实现的。

使用软管加油的美国海军陆战队F-35

目前可以确认的是,国内早已解决软管加油技术,并早已在1996年就用于轰油-6,实现与歼-8D的完美匹配。但就目前趋势来说,硬管加油技术无疑更加光明,也更有效率。尤其是可以节省大量飞行员训练时间,将空中加油的技术难度,转移到加油机上的专业操纵人员手中。相信这将是运油-20此后进一步发展的重点领域,不过实现起来也并不会很快,毕竟硬管加油不仅仅不要加油机的改动,战斗机、轰炸机等受油机也需要相应的调整。

伊尔-78为中国苏-30战机空中加油

此外,运油-20作为一款军用战略运输机,本身并不是特别适合作为大型空中加油机。美国及欧洲国家近年来开始将大型民用客机改装成空中加油机,其中最典型的当属美国最新的KC-46A,这是目前公认的全球大型加油机中的最强者。但问题在于,国内目前发展的民用客机,受制于部分设备的来源,短期内不太可能应用于军用加油机领域,至于更进一步的发展型号,恐怕难解一时之需。因此,运油-20虽然并不是一款非常完美的空中加油平台,但国内并没有更适合的选择,更何况运油-20的性能表现总体还不错,并不是一款“将就”的装备。

美国KC-46A技术水平很高

国内从1992年就尝试发展空中加油技术,最终在1996年量产轰油-6和歼-8D,形成了早期的加油和受油组合。在这之后,空中受油装置(软管)也成为歼-10、歼-11、歼-15、歼-16乃至歼-20等战斗机的标配。但空中加油机,尤其是大型空中加油机的发展一直非常缓慢,轰油-6毕竟只是中型轰炸机改进而来的型号,内部空间非常有限,能提供的燃油只有18吨左右,与海空军的需求相去甚远,轰油-6的服役总数一直就没有超过30架。

歼-8D是第一种装有受油装置的国产战斗机

在2007年前后,曾经有俄罗斯媒体宣布,中国已向俄罗斯订购38架伊尔-76运输机、伊尔-78加油机,合同总价值高达约15亿美元。但最终因种种原因,协议没有继续下去,不得不在2016年,才收到由乌克兰提供的、苏联时期生产的3架伊尔-78,浪费了长达9年的大好时光。幸运的是,在伊尔-78的技术示范下,国内成功在运-20基础上研发了运油-20大型加油机,并于近期开始大面积收货。

最终从乌克兰获得的伊尔-78

总的来说,国内空中加油力量,早期发展较快,中期因种种原因,尤其是平台性能制约导致发展迟缓,最终随着运-20大获成功才获得真正腾飞。随着运-20国产化进程稳步推进,装备国产发动机的运-20,性能无疑将会再上一个台阶,也能为运油-20提供更加优秀的平台,最终助力中国空军真正成长为“空天一体,攻防兼备”的战略空军。