空中加油到底是为了什么?
目前,运-20加装加油吊舱的模糊图片流出,这让大家对国产加油机普及增加了更高希望。比起轰炸机改的轰油6,以及供应稀少,接口不通用的伊尔78,年产量突破10架,且吨位超越200吨的运20加油机,有着更广阔的发展前景。但是,纵观历史,我们会发现大多数都是美国飞机装备空中加油机,飞行员也普遍训练空中加油技术,而其他国家却很少配备如此规模的加油机,这又是什么呢?

那么,就让我们从战略战术上分析一下,空中加油到底是为了什么。

准备内容:空中加油的实施必要条件
很多人认为,只要有了加油机,就可以实现空中加油。但现实中,为飞机——尤其是飞机编队进行空中加油,是一个非常复杂的系统性工程。
第一,要有足够好用的加油机。
加油机虽然可以使用运输机改装,但是一定要注意的是,加油机本身飞到加油区停留待命阶段也是需要消耗燃料的。一般情况下,加油机的加油油路和自身的发动机油路是串联的,它只能把自己需要以外的燃料给受油机,尤其是在执行远距离战区加油时,加油机本身耗费的燃料甚至多于它能够给战机输出的燃料。
所以,之所以美国使用客机基础的KC-135,KC-46,KC-10加油机,就是因为这些飞机原本就是按照跨洋客机建造的(尽管KC-135实际上是707的前身),自身拥有低阻力低油耗优势,在执行远程战区加油时,自身会消耗更少的油料,这就意味着它可以留下更多可用燃料给受油机。
同时,加油机也不是越大越好的。历史上,只有巴列维王朝引进过747改装加油机,美国波音向美国空军推销777改装加油机也遭到拒绝。因为越大的飞机自身油料消耗也大,而且也不代表它一定能够给一个机队加满油。后面会详细说明。
第二,要有足够的战区制空权。飞机在进入空中加油,加油和退出重新恢复编队时,往往需要十多分钟的时间,如果是大型飞机或者大型集群则需要更多时间。而这时候,受油机的飞机机载雷达通常会被前面的加油机遮挡视野,同时紧紧插住的加油枪也不能随意拔出,拔出后高压油喷溅很容易吸入飞机发动机引发火灾。因此,在这一个阶段需要整个加油区在我方严密的制空权保护之下,并由巡逻战斗机,预警机或地面防空进行掩护。而随着四代飞机和射程150公里远程空对空导弹的推广,预警机能够照亮的安全视野也从3代机时代的200-300公里下降到了100公里左右(中国军演发现空警2000、空警500只能在100公里左右看到不连续的歼20信号,并无法精确跟踪指出位置,此时已经进入霹雳15射程而十分危险),因此要在四代机环绕的战区里确保制空权,掩护加油机为一个机队加满油料是一个非常新锐的挑战。
第三,飞机在编队,加油,等候阶段也同样是需要耗油的。尤其是对于舰载机而言,因为起飞距离和载弹量不同,往往需要让重载飞机加满油优先起飞,最后才是轻载的战斗机跟上部队,但这会导致首先使用后部跑道,前面的飞机只能等候,降低了起飞效率。这点在中途岛战役就体现的淋漓尽致,企业号和大黄蜂号飞机按需要的起飞距离布置在甲板,结果导致F4F野猫起飞后不得不花费相当油料等候后面的轰炸机起飞,最后不得不提前折返,导致大黄蜂号、企业号的轰炸机脱离了战斗机掩护,付出极大牺牲;而有着珊瑚海教训的弗莱彻率领的约克城号则先让鱼雷机和轰炸机起飞,最后才从机库调出战斗机追上,使得约克城号机组成为唯一一个未走散的队伍,得以一起攻击日本舰队,最后约克城轰炸机群几乎全部安全返航。因此,在空中加油时,也需要根据这个要求进行加油,负伤的,油料见底的应该排在前面,而油料尚多的应该在附近护航。整个加油过程应该是严格计算的系统性工程,如同我们MBA课程中的“零库存管理”中的“精益经营”。这样才能保证所有的飞机都能得到飞抵/返程基地的燃料。
了解了以上三点后,我们进入今天的主题。

延伸半径,对敌方腹地进行突击:
这是空中加油的最基本目的。首先,让我们看看远程空中加油战术的鼻祖——美国KC-135加油机和B-52轰炸机的黄金组合。

首先,我们看一下数据:
KC-135R/T:4台CFM国际公司的CFM-56涡扇发动机,每台发动机推力为21,634磅
KC-135E:4台普拉特·惠特尼公司的TF-33-PW-102涡扇发动机,每台发动机推力为18,000磅
KC-135A:4台普惠J57涡喷发动机,每台推力13760磅
翼展: 39.88米
机长: 41.53米
高度: 12.7米
时速: 在9,000米高空飞行时最大飞行速度为982公里/小时
升限: 15,240米
航程: 5552公里;执行货运任务时达17,766公里
最大起飞重量: 146,285公斤
最大运油量: 90,719公斤
最大货运能力: 37,648公斤
乘员: 4~5人
部署日期: 1965年8月
参考数据(以现役的B-52H型为标准)
乘员5人
长度48.5米
翼展56.4米
高度12.4米
机翼面积370平方米
空重83,250千克
最大起飞重量220,000千克
发动机8×普惠TF33-P-3/103型涡扇发动机
推力8×17,000磅(76千牛)
载油量181,610L
实用升限15,000米
航程16,232千米
作战半径7,210千米
炸弹最多携带70,000磅(31,500千克),可携带常规炸弹或核弹
在很多不太专业的军迷眼中,经常会认为“飞机最大起飞重量”=“最大燃油”+“最大弹药负载”。但现实中,绝大部分飞机两者并不能兼顾。比如B-52H轰炸机最大起飞重量为220吨,内部油箱181610升,按航空煤油0.8千克/升密度换算约146吨油料,机身自重83吨,弹药负载30吨。这样一来,读者们会看到在B-52H加满全部燃料后,机身就已经逼近了最大起飞重量,而如果挂满30吨炸弹,油箱就无法加满,也即无法实现最大航程。
同时,作为一种战略飞机,B-52为了规避苏联可能的先发制人打击,战争之前都会部署在美国本土拥有核弹储备设施的空军基地之中。这导致它飞往莫斯科的距离实际上多于它的最大作战半径7200公里,无法有效进行往返式核打击。所以,为了让这种装满弹药就没法飞到目标上空的飞机进行打击,空中加油就变得有必要了。
参加海湾战争的B-52G隶属于暂编第14航空队,下辖来自国内的第2、42、93、397、97和第416轰炸机联队的73架B-52G,其中9架接受过发射ALCM的改装。这些B-52G组成4个暂编联队,第4300联队的23架部署在印度洋上的迭戈加西亚岛(DiegoGarcia),第1708联队的20架部署在沙特的吉达(Jeddah),第801联队部署在西班牙莫隆(Moron),第806联队部署在英国费尔福德(Fairford)和美国本土的一些基地。其中第4300联队是二战以来最大的轰炸机联队,在42天中共投放了5,000吨炸弹,大约是迪戈加西亚基地库存的2/3。
B-52G全程参加了对伊拉克的空袭作战。42天中总共出动了1,624架次,投弹25,700吨,包括72,000枚炸弹,占美国总投弹量的29%和空军总投弹量的38%。954架次执行的是战略任务,打击工业设施、C3I系统、核生化设施、战术导弹等战略目标。527架次实施的是近距空中支援和战场遮断,其中仅在科威特战区就出动了336架次进行战场准备,包括直接突击伊拉克3个共和国卫队师的56架次。79架次用于轰炸机场。其余用于航空心理战,在伊拉克部队阵地上空122m的低空抛撒传单。
在海湾战争中,最经典莫过于B-52G从美国本土攻打伊拉克的军事行动。这批飞机从美国本土出发,经过五个空军基地的加油机加油,全程35小时,把炸弹投送到伊拉克。因此,空中加油的第一个战略意义就是将纵深部署的战略性飞机/大型战术飞机安全的送到战场,而不需要面对燃油不足的困境。适用对象:大型轰炸机、多用途飞机、预警机和电子战飞机。

临时性进行加油抢救:
该战术应用主要是在舰载机领域。对于舰载机来说,受到甲板起飞重量限制,和不断移动的敌我航母舰队位置影响,很容易出现返程时油料不足的风险。如中途岛战役时的大黄蜂号航母,约克城号航母,企业号航母都出现了返程油料不够的问题:
“大黄蜂号”原计划以俯冲轰炸机和鱼雷机协同进攻,但在飞机起飞和编队的这一小时中,天空突然间浓云密布,沃尔德伦的VT-8机和林的无畏式机很快就观察不到对方了。 [ 注:“中途岛海战分析”,第126页。 ] 林把飞机编成侦察队形,自己居中掌握航向和航速。这种编队飞行在当时是可以的,但并不是最佳编队方式。保持一字展开的队形就需要不断调节油门,而每调节一次油门都要浪费一些汽油 [ 注:1967年1月9日英退休海军上校詹姆斯·E·沃斯给巴德的信;“中途岛海战分析”,第129—130页。 ] ──油耗是关系到生死成败的大问题。
林飞达预定截击点后,没有采取标准的“扩展正方形”战术(即沿一空心正方形的四边飞行并不断向外扩展的战术),在当天的气象条件下,采取这一战术可以使能见度达到50海里左右。他又沿原航向继续飞行了50海里,使他的机群更接近中途岛,而后又飞回了“大黄蜂号”上空。
这时油压表读数已低得惊人。攻击飞机分散飞行、各自寻找加油点。林、VS-8的17架飞机和VB-8的3架无畏式机在“大黄蜂号”上降落时,油料尚未耗尽。 [ 注:1966年10月18日美退休海军中将W·F·罗迪给巴德的信。 ]
就我们所知,尽管林从未公开解释过他为什么这样做,但其中定有缘故。也许如同沃尔特·洛德所说,林估计日本人早已抵达位于中途岛和“大黄蜂号”之间的某个地点了。 [ 注:《惊人的胜利》,第151页。 ] 不管他是怎样推断的,由于没有找到敌机动部队,他的部队大失所望,许多人都责备他。 [ 注:1966年5月25日巴德对埃德加·E·斯特宾斯海军上校的采访。以下称巴德对斯特宾斯的采访;1966年11月6日巴德对美海军上校A·J·布拉斯菲尔德的采访。以下称巴德对布拉斯菲尔德的采访。 ]
罗伯特·R·约翰逊海军少校率领其余13架俯冲轰炸机向中途岛飞去。由于不甚了解正确的敌我识别信号,他就把炸弹朝海里扔,想以此表示是自己人。但岛上的高射炮兵神经过敏,没有看出这个友好姿态,所以他的机群一度被迫躲避高炮的火力。 [ 注:沃斯的信;巴德对拉姆齐的采访。 ]
特罗伊-吉洛利海军少尉在几海里外的海面上迫降。7个半小时后,一架PBY机把他和他的机枪手救起,两人都没有吃多少苦头。 [ 注:1967年4月27日美退休海军上校T·W·吉洛里给巴德的信。 ] 有一架轰炸机在离中途岛不到10海里处迫降,还有一架在礁湖里迫降。 [ 注:《惊人的胜利》,第179页;“大黄蜂号”报告。 ]
“大黄蜂号”的俯冲轰炸机因未找到目标,所以没参加这次攻击,”后来斯普鲁恩斯在给尼米兹的报告中说,“如果有他们参加,就可以攻击第四艘日本航空母舰,‘约克城号’后来也会免遭那艘敌航空母舰的攻击。” [ 注:斯普鲁恩斯的报告。 ] 斯普鲁恩斯不是那种侈谈“本来也许会如何如何”这类空话的人,所以他在报告中这样写就足以说明,这次贻误战机使他多么耿耿于怀。
“大黄蜂号”的作战报告中有一段文字,令人痛心地暗示出这种混乱局面本来是能够避免的:“这批飞机起飞后大约一小时,敌航向改变,开始后撤,我们仍保持无线电静默,没把情况及时通报各机。” [ 注:“大黄蜂号”报告。 ] 言外之意,第十六特混舰队,(或者至少“大黄蜂号”)知道日本舰队已改变航向。但仅仅为了不触犯无线电静默这个天条,就不把这一情况通知攻击机群,以致危及整个战斗。正如读者所知,美国舰队的一部分早已被一架日本侦察机发现,美机群起飞后,消灭敌人本应成为头等大事,所以不通报情况的行为是不可饶恕的。
几乎可以肯定,上述引文是塞缪尔·埃利奥特·莫里森在中途岛战况报告中提到的话。他还说:“……撰写这份报告的军官告诉我,他并不想给人以那种印象。” [ 注:《珊瑚海海战、中途岛海战及潜艇作战》,第122页注。 ] 这个军官想给人以什么样的印象,弄清这个问题倒是非常有趣的。
“大黄蜂号”的战斗机比轰炸机更倒霉。它们全部因油料耗尽而在海上迫降。米切尔、他的作战参谋以及理查德·格雷海军中尉3人落点较靠近,得以共用两只救生筏以及一份应急口粮。经过4天又20个小时,他们才被一架PBY机救起,这时他们已是饥饿难忍、浑身水泡、还被一条鲨鱼吓得要命。 [ 注:1966年5月25日巴德对美退休海军上校S·E·鲁洛的采访。 ]
“约克城号”的机群最幸运,在作战中一架飞机也没损失。霍姆伯格率众机返航。返航途中他发现自己浑身上下、仪表板上以及整个驾驶舱前部都是一层油,就问机枪手,二等兵G·A·拉普兰特是怎么回事。拉普兰特是机械员,他说:“看看刻度盘上,如果一切正常,那就是液压消失了。”结果证明他判断正确。
霍姆伯格根据无线电中给他的指示把速度减了下来。作战参谋小哈罗德·S·博顿利海军上尉紧跟着也放慢速度,莱斯利也这样做了。最后全中队以整齐的编队胜利飞返“约克城号”上空。但是,霍姆伯格并没有受到隆重的欢迎,航空母舰不让他们降落。这时航空母舰正遭到攻击(本书即将对此进行介绍)。莱斯利和霍姆伯格后来在“阿斯托利亚号”附近海面迫降,被迅速救起。 [ 注:巴德对霍姆伯格的采访,1966年6月3日:莱斯利的VB-3作战报告。 ]
“企业号”的运气就差多了。他损失了14架俯冲轰炸机,其中有些因燃料耗尽而在海上迫降。 [ 注:“中途岛海战分析”,第133页。 ] 麦克拉斯基被两架零式机逐出作战空域,当他的机枪手将其中一架击落之后,另一架也就不再追了。麦克拉斯基到达指定点“O点”时,发现海面上依然空空如也,本该在这里的舰队连个影子也没有。他打破无线电静默问伦纳德·道海军上尉“O点”是否有改变。道回答说确实如此,新的会合点在前方大约60海里处。麦克拉斯基飞了60海里后只剩下5加仑油,所以他开始下降,准备在附近一艘航空母舰上降落。他认出那是“约克城号”,因他急于向斯普鲁恩斯汇报,于是继续向“企业号”飞去。他没有理睬要他飞走的信号。在舰上降落后他的飞机剩下的油只够洗一条领带了。他走向舰桥时,一个参谋看见他的血顺着左手滴到甲板上,就惊呼道: “我的老天啊,麦克,你挂彩了!”麦克拉斯基被立刻送到病员舱。他喝了两口威士忌,伤口也被包扎好了。他的伤势不重,但却因此而无法起飞参加以后的战斗了。 [ 注:巴德对麦克拉斯基的采访,1966年6月30日;VF-6非正式飞行日志。 ]
加拉赫第二小分队的领队克拉伦斯·迪金森海军上尉经过一番厮杀之后,满怀喜悦的心情返航。他对自己当天的作战很满意。珍珠港遭袭那天,他是早班从“企业号”上起飞的飞行员之一,正好与前来攻击的日机遭遇。那天他在瓦胡岛上空跳伞时心里一点都不慌张。这一次能有机会报仇雪耻,他很高兴。击中“加贺号”的炸弹,有一颗就是他投的。他返航时不断以曲折飞行来避开对空火力。他不知道怎么会飞了这么长时间,好像被粘住飞不动了。他的无畏式可以飞250节,可是速度表上的读数只有95节。他猛然意识到,在关俯冲减速板时,他误将起落架放了下去。于是他立即纠正,恢复了正常速度。 [ 注:麦克伦斯·E·迪金森:《飞炮》,第155—157页。以下称《飞炮》。 ]
由于液压表出了偏差,迪金森落到了离“企业号”20海里的洋面上。他的落点在一艘驱逐舰附近。他非常高兴地发现朝他徐徐驶近的是“菲尔普斯号”。在调去学飞行之前,他曾在该舰服过两年役。舰上的老熟人把他救起时,心情也非常激动。他们拿出干衣服给他换,拿酒款待他,还向他提了一大堆问题。 [ 注:《飞炮》,第162—166页。 ]
VB-6的作战参谋乔·R·彭兰德海军上尉就倒霉得多了。在距目标约25海里、距“O点”100海里时,他飞机的发动机熄了火。他和机枪手,二等兵 H·F·赫德爬上救生筏,没想到竟在海上一直漂到次日下午才被“菲尔普斯号”救起。当时迪金森也倚在护栏上,帮助把他俩拉上舰。 [ 注:1966年5月18日巴德对美退休海军上校乔·E·彭兰德的采访。 ]
托马斯·W·拉姆齐海军少尉和他的机枪手,二等兵谢尔曼·L·邓肯两人的遭遇与迪金森相似,但时间更长。他们在海上漂了6天后,才被一架PBY机救起。拉姆齐爬上驾驶舱向飞行员道谢,结果发现这个少尉原来是他在密西西比州比洛克西上中学读书时的朋友奥古斯特·A·巴思。他俩自离开中学后还没有见过面呢。像这样的巧合连小说家也不敢杜撰,只有历史才会作出这种安排。 [ 注:《檀香山广告报》,1942年6月17日。 ]
在飞返“企业号”途中,贝斯特发现靠自己的东面方向还有一艘航空母舰在滚滚浓烟中爆炸燃烧。他还看见一批鱼雷机飞过来。这毫无疑问是梅西所率领的 VT-3,正在袭击“飞龙号”。有4架零式机从贝斯特下方飞过,准备去截击鱼雷机。一架浮筒式机有气无力地向他进攻,但被贝斯特的机枪手开枪赶跑了。
贝斯特返回航空母舰后尚剩30加仑左右的油料。但这位优秀飞行员在中途岛海战后却不能再为美国海军服务了。那天上午,他检查氧气瓶有没有苛性钠外溢现象。当他刚吸第一口气,就闻到一股强烈的汽油味。他把那口气呼出来后,似乎未觉什么不适。但第二天他就不断咯血。他以为可能是血管破裂,就去找医生,把氧气瓶出毛病的事讲给医生听。其实这是他潜伏的肺病发作了,尽管他知道自己家里并没有肺病史。此后他就没再参加战斗,经长期住院治疗后,他因身体不合格而从海军退役。 [ 注:巴德对贝斯特的采访,1966年5月16日。 ]
VT-3的无畏式机攻击“苍龙号”后全部安然飞离,向“约克城号”返航。众机在飞抵航程大约一半处会合,然后编成整齐而有规则的中队队形,像打靶归来似地返航。他们刚发现“约克城号”,就接到舰上指示,要他们飞离,以避免将要开始的空袭。这15架SBD机在天上盘旋,直到日机全部飞离后才向“企业号” 飞去。“企业号”一时未认出是己方飞机,朝它们开了几炮,这些SBD机不得不进行规避。莱斯利和霍姆伯格因在这一海域盘旋寻找被击落的飞机,所以汽油耗尽。 [ 注:“企业号”航海日志,1942年6月4日。 ]
在马里亚纳猎火鸡大赛后,美国人运气就更惨了。在当夜轰炸完日本舰队后,美军飞机在油料耗尽,光线微弱的情况下疯狂向航母降落,引发一连串事故,结果当夜有80架飞机降落失败或者被迫在海上迫降导致损失,是日军击落的飞机一倍多。所以,为了避免大批有经验的飞行员在攻击敌方后,因为缺乏燃料而毫无意义的损失掉,美国在冷战时为航母舰载机配备了加油机。一开始,这种任务通常是以体积较大的攻击机(如A-6入侵者发展的KA-6)或反潜机(S-3北欧海盗发展的KA-3)担任,后来随着舰载机朝向单一通用型号发展,又催生了伙伴加油技术。这样一来,舰载机就可以在返程油料将尽时获得一次救命的加油机会,避免毫无意义跌入海底。

当然,由于美国海军大型舰载加油机油料很多,也可以用于E-2舰载预警机的加油,延长滞空时间,或者利用周边加装海军软管加油吊舱的空军加油机(或者海军飞机配备转接口),实现对敌方陆地纵深目标轰炸。该用途等同于上一条,不再赘述。


延长飞机载弹量可用时间:
这一点往往是被认为前面“增加滞空时间”的一部分。飞机一次出击携带的弹药消耗不光时,如果飞回机场或航母,为了安全往往需要扔掉大型炸弹,尤其是航母。这也是美国发展电磁拦阻索的原因,就是为了让飞机安全携带大型炸弹返航。那么,在激烈的作战中,既然燃料耗尽,弹药却未耗尽时,何不在前线就地加油呢?要知道,空中加油效率远高于地面加油,硬管加油可达每分钟3000升-4000升流量,软管也能达到1500-2000升,而加油车一分钟最多300-500升,还得算上落地,整备和返回起飞跑道的时间,所以美军在前线部署加油机也有增强一次飞行时弹药使用效率的缘故。
但是,很多人并不知道这是有前提的。能让飞机在前线使用完弹药,又可以空中加油的前提就是:第一,飞机本身不能在前线机场就地起降补给;第二,飞机自身携带的弹药数量较大。对于以下几种飞机,就通常很少使用空中加油延长作战时间。

第一,弹药太少,不值得以空中加油来延长作战时间的飞机。这种飞机通常见于1970年代以前设计轻型战斗机,飞机本身只有2-4枚导弹或1-2个火箭发射器,一次战斗基本耗尽,自然也就没有必要空中加油了,毕竟目前技术做不到空中加油同时补给弹药;


第二,本身具备前线快速补给的飞机。这种通常见于直升飞机和前线攻击机。由于直升机和攻击机本身具备野战环境起降能力,只需要平整一块土地甚至沙漠即可起降,那么配合CH-53,米26,C-17之类的可以野战起降的直升机/运输机,就很容易建立一个前线机场,这种机场不仅能够加油,还可以同时补给弹药,提供维修,人员休息和建立防空系统,比起空中又大又笨的加油机安全系数高得多。所以,对于这样的一类飞机,只要地面部队给力,不断建设前进机场,那么也就没有必要配备空中加油能力了。当然,如果用A-10去袭击几百公里外的目标(如叙利亚战争中A-10对政府军的“误击”),那还是有必要增加空中受油管的。

增加起飞重量或特殊情况:

这种情况往往只出现在某些特定机型上,如SR-71为了在3马赫高速飞行,气动加热会导致钛合金蒙皮膨胀,所以它的油箱在地面上有伸缩缝,很容易漏油,只有加速到2马赫后才会因为热膨胀不再漏油。同时它采用的JP-7特种燃料有高挥发性和毒性,地面会导致人员中毒,所以最理想当然是起飞后通过硬管加油迅速加满,然后加速到2马赫巡航速度飞向目标。
另一种就是空中平飞重量多于最大起飞重量的飞机。根据库塔-茹科夫斯基公式,飞机升力计算方程式如下:
飞机升力的计算公式是i:L(升力)=ρVΓ(气体密度×流速×环量值)。
飞行动压=1/2 × 空气密度 × 飞行速度的平方
当气流经过机翼上表面和下表面时,由于上表面路程比下表面长,则气流要在相同时间内通过上下表面,根据S=VT,上表面流速比下表面大,再根据伯努利定理:由不可压、理想流体沿流管作定常流动时的伯努利定理知,流动速度增加,流体的静压将减小;反之,流动速度减小,流体的静压将增加。但是流体的静压和动压之和,称为总压始终保持不变。从而产生压力差,形成升力。
因此,在飞机起飞后,如果平飞速度很大,会让飞机低空负荷总重量甚至高于最大起飞重量(因为受到机轮和地面摩擦力、跑道长度限制等,飞机在跑道上获得的初速度有一定上限),这时候即可以在起飞后进行空中加油,实现飞机最大燃料和最大弹药负载的“一箭双雕”。

所以,我们审视一款设备,不要仅仅只看到它的参数优劣,还得从一国的战略目标,装备体系,基础设施配置,工业体系限制等多个角度去思考问题。