民航客機改裝加油機可不簡單_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2018-10-24 07:55
波音KC-46“飛馬“是美國空軍下一代加油機。這是從波音767-200的機體和-300的機翼組合而來的,本應該是低風險項目,但在屢次修改和延期後,波音累計罰款和自費整改已經達到34億美元。合同規定了封頂價,降價有賞,超支自付。羊毛最後大概還是出在羊身上的,但樹上搖下來的錢被風吹跑了,還要追,總是費事。不就是從早已成熟的民航客機改裝加油機嗎?怎麼能那麼費事呢?

波音KC-46從波音767改裝而來,不就是從早已成熟的民航客機改裝加油機嗎?怎麼能那麼費事呢?
波音具有世界上最豐富的加油機研發和使用經驗,KC-130不僅是第一種大規模列裝的加油機,也是迄今數量最大的加油機。幾十年高強度使用下來,已經到了必須替換的時候了。波音707的機體太老了,波音提議用波音767的機體為基礎。2002年,波音與美國空軍簽約,以波音767-200ER為基礎研製KC-767。貪污醜聞迫使美國空軍放棄採購,但意大利和日本決定購買。KC-767在2005年首飛,然後很快就開始交付使用了。
2007年,美國空軍再度啓動名為KC-X的下一代加油機計劃,但受到反恐戰爭的影響,希望增加加油機的運輸能力。2008年,以空客A330為基礎的A330MRTT因為可轉移燃油量和運輸能力更大而獲選,得到型號命名KC-45。波音以技術原因抗議,美國總審計署判決美國空軍選擇過程違規,KC-X計劃再度擱淺,空客(及美方搭檔諾斯洛普)煮熟的鴨子飛了。2011年,美國空軍第三次啓動KC-X計劃,波音方案入選,這就是現在的KC-46。
波音吸取了第二次KC-X落選的教訓,悄悄在KC-767的基礎上做了修改,改用來自-300的更大翼展的機翼和可以承載更大重量的起落架,最大載油量從160000磅增加到212299磅,硬式加油的加油杆的輸油量從900加侖(3407升/分鐘)增加到1200加侖/分鐘(4552升/分鐘),增加了4個地板下油箱,另外還有兩個翼下軟式加油點,用於對美國海軍、海軍陸戰隊和盟國飛機加油。所有主要部件都相應加大,加強了貨艙地板,增加了大型側門,便於裝卸貨物,還加裝了便於艙內貨物移動的地板滾輪和艙頂行車系統。駕駛艙採用波音787的技術,不僅技術水平大大高於傳統波音767,也便於與先進的軍用電子系統對接。不過這樣一來,差不多是全新設計了,KC-767低風險改型的優點悄悄地消失了。
不過KC-46也反映了現代加油機的要求,這不再是增加地板下油箱、加裝加油設備就完事了。具體看看細節,或許對民航客機改裝為加油機的問題能有更深的理解。

加油和客貨系統:
R1 | 帶惰性氣體發生系統的212000磅油箱系統,惰性氣體填充油箱內氣相空間,阻止形成易燃易爆條件
R2 | 機艙地板下原來的行李艙改用作輔助油箱,一前三後,總容量6000磅
R3 | 加油操作員-教官席,可交叉控制,既可用作備份,也幫助手把手訓練
R4 | 空中受油口,最大燃油輸送速率1200加侖/分,用於從其他加油機向本機空中加油
R5 | 可拆卸的Cobham翼下軟式加油吊艙,用於為美國海軍、海軍陸戰隊和盟國飛機加油,輸油速率400加侖/分
R6 | 電傳操縱硬式空中加油杆,用於為美國空軍飛機加油,輸油速率1200加侖/分
T1 | 最多2x8個加機尾中線2個463L標準貨運托盤,或者沿中線10個463L重載貨運托盤,前後有可承受9g衝撞的貨艙隔板,後隔板可移動
T2 | 6個沿艙壁的可摺疊三層標準擔架,或在中線地板上架設2x4個三層擔架模塊(總數增加到24個擔架),這樣可另加30個座位帶護理架的傷員座
T3 | 最多108人的可拆卸座椅
T4 | 大型儲物櫃
T5 | 便攜式備餐-衞生間模塊,可按需要前後移動位置
T6 | 貨艙門 (134 X 105英寸)
T7 | 前起落架上的輔助動力裝置控制單元和機組人員緊急登機口
T8 | 機組人員休息區,自帶備餐枱、三個簡易牀和8個客機級VIP座位

結構、通信與電子對抗、動力系統
S1| 改進的前緣襟翼,用於改善低速性能
S2| 波音767-300的機翼,帶翼內油箱
S3| 波音767-200的機體,修改過的第41框架,用於容納空中受油口
S4 | 強化的波音767-300的起落架和結構加強
S5 | 加強的機體,用於安裝硬式空中加油杆
S6 | 波音767-400的尾翼和第48框架,加強方向安定性,有利於加油操作時的精確對接
C1| 衞星通信、Link 16、甚高頻/特高頻通信、甚高頻全向信標、自動定向、抗干擾GPS天線
C2| 駕駛艙具有可抵擋小口徑武器的裝甲防護,具有核大戰條件下的電磁脈衝屏蔽(包括帶金屬網的風擋玻璃),儀表板可與夜視鏡適配,駕駛艙內設施可與核生化防護裝具適配
C3 | 雷西恩ALR-69A(V)數字式雷達告警系統(天線在機頭、機尾、翼尖和垂尾頂端)
C4 | 機頭紅外探照燈,供夜間特種作戰使用
C5 | 來自波音787的駕駛台,採用洛克威爾-科林斯15.1英寸顯示屏,帶戰術態勢顯示系統
C6| 機尾ALR-69A(V)雷達告警天線
C7| 整體式高頻天線
P1 | 普拉特-惠特尼PW4062渦扇,推力62000磅
P2 | 霍尼韋爾331-400輔助動力系統,自帶FAA認可的自動滅火系統

後機身
1. 容納中線硬式和軟式加油系統的設備鼓包
2. 高分辨率立體攝像頭
3. 185度視界全景攝像頭和諾斯洛普AAQ-24激光紅外干擾系統
4. 引導受油機飛行員進入加油位置的中線標誌線
5. 引導受油機飛行員進入加油位置的LED指示燈,左排標識前後位置,右排標識上下位置
6. 控制電傳操縱的硬式加油杆的舵面
7. 中線軟式加油系統的照明系統
8. 中線軟式加油系統的軟管口
9. 地面單點加油的控制面板(左)和單點加油口(右,第二個開口)
可以看出,魔鬼就在細節之中,相比之下,增加油箱、加裝加油設備或許是改裝加油機裏最顯而易見的。
油箱裏需要惰性氣體填充氣相空間,這在民航飛機上也有。問題是民航飛機的燃油消耗要漸進很多,惰性氣體發生系統不需要很大。但加油機就不一樣了,可以在短時間內轉移大量燃油,惰性氣體發生系統的要求高得多。作為軍用飛機,也不能像民航飛機一樣,氣定神閒地在高空巡航,只有起飛、着陸的時候才需要降低到低空。加油機可能要在同一次出擊中要為高空的運輸機、轟炸機加油,為低空的戰鬥機加油,可能還要為速度很低、高度更低的直升機加油。在不同的高度,大氣壓力是不同的。為了降低對機上油箱密封和結構強度的要求,一般要求維持與環境大氣的壓力差,保持一定的正壓就可以了,而不是維持絕對壓力。這樣,在不斷的高度變化中,需要不斷放氣、補氣,對惰性氣體產生系統的要求更高。這是民航客機上不要求的。
地板下增加油箱、機艙內增加加油操作員席位、搭運擔架和人員,這些都不難做到。波音767本來就有貨機型,客機改貨機也有很多先例,貨運側門、地板滾輪、牽引行車、固定錨點等都有現成的技術,可移動、可裝卸的備餐-衞生間模塊也不難。
貨物擋板將客運區和貨運區分隔開來,避免散貨在機動飛行中飛散撞擊到機上人員。民航一般不客貨混運,混合型也有固定的隔板。KC-46需要在客貨載荷之間靈活搭配,所以需要可移動的隔板,這是軍用帶來的特殊要求。
後艙可以運載兵員、傷員,可以架設急救所。可按需要增減座椅、擔架,佈置很靈活。但前艙就是另一回事了。飛行員和加油操作員可以在簡易牀上輪流休息,8個客機級座位可能比不上民航的頭等艙,但比後艙的簡易座要舒服多了。這些VIP也和機組人員共用衞餐設施,不用與後艙的小兵爭搶。
在氣動上,KC-46與波音767-200、-300的變化不大,不過改進了前緣襟翼。加油機比民航客機的機動性要求高一點,需要精確保持位置,也需要適合長時間低空低速飛行,因為受油機可能只能在低空低速飛行。尾翼加大到-400的標準,也是一樣的目的。強化的襟翼也有助於縮短起飛、着陸距離,在戰時跑道受損時不那麼被動。翼下增加了一對外掛點,用於吊掛軟式加油吊艙。這需要機翼加強,也需要對燃油管路加大流量。
民航機的加油口一般在翼下,直接往翼內油箱加油。但這需要左右兩個加油口。軍用要求是單點加油,KC-46的在機身下。由於地板下油箱與翼內油箱都是聯通的,這個位置很自然,改動也很容易。
發動機沒有什麼特別的,但可能按照軍用要求得到加強,尤其是抗電磁脈衝衝擊能力。加油機不需要衝到敵人後方投核彈,但在核大戰條件下,主要軍用飛機都不能被因為廣域的電磁脈衝而不能正常飛行,這是核大國的基本要求。駕駛艙也因此而有抵抗電磁脈衝的要求,還有核生化防護要求。
除了抗電磁脈衝衝擊外,KC-46還有一些不大引人注意但因為軍用要求而明顯改變的地方。民航機駕駛艙有防鳥撞要求,但沒有防彈要求。KC-46有這個要求。這也可能是第一個有防彈要求的加油機。KC-46駕駛艙的防彈要求比較特別,要求能抵禦小口徑的輕武器射擊。這一般是衝鋒陷陣的陸航直升機的要求。加油機不會沒事到敵人輕武器火力密集的地方去,這個要求可能實際上是針對空空導彈彈片的。加油機是大個子,雖然沒有能抗住導彈命中的一般裝甲防護,但個大命大,單一空空導彈命中不一定導致災難性解體或者失控。1978年4月20日,蘇聯空軍戰鬥機向非法進入的韓國航空KE902航班發射兩枚R60空空導彈,一枚打飛,另一枚擊中左機翼,並擊穿機艙,但飛機繼續飛行100分鐘後在冰湖上成功迫降。另一方面,2014年7月17日,馬航MH17在飛經烏克蘭時,被一枚“山毛櫸”防空導彈擊落,但一般認為爆炸發生在駕駛艙附近,直接擊斃飛行員,導致失控墜毀。蘇制防空導彈本來就戰鬥部威力特別大,而且直接擊中駕駛艙,如果是較小威力的空空導彈,而且不直接擊斃飛行員,可能後果會不一樣。加油機全面裝甲化不現實,但為飛行員提供一定的裝甲,可有效提高生存力,看來這正是KC-46的設計思想。這個改動不難,但要增加重量。
另一個有意思的軍用要求是通過前起落架開口的緊急登機口。民航飛機飛行員的登機口就是旅客上下的機艙門,一般沒有緊急登機的需要。但軍用飛機有這個需要,緊急出動就是緊急出動,要爭分奪秒的。如果正好有登機梯,那最好,否則就要從緊急登機口登機,一般利用前起落架,這裏離駕駛艙近,本身可以增加一些踩腳的地方,便於攀登。這個改動也不難,但要穿透地板。
機頭上方的受油口也是軍用要求。美國軍用飛機幾乎都有空中加油要求,加油機也不例外。滿載起飛是很耗油的,在空中巡航的耗油量要低很多。戰鬥機經常滿載武器但燃油減載起飛,一起飛後立刻加滿油箱,然後前往作戰空域。加油機並沒有武器要掛載,自己燃油減載然後從別人那裏空中加油有點多此一舉,但起飛後加滿油箱,還是可以增加在戰區的最大實際可轉移燃油量,減少往返,還是有好處的。
但在電子系統方面,KC-46體現了全新的理念,系統的複雜性遠遠超過傳統加油機。加油機需要基本的通信和導航(包括標示自身位置的信標和尋找對方的定向),用於與戰區飛機聯繫、引導和匯合。但現代戰場電磁環境複雜,傳統的呼叫效率不夠,廣播式信標更是危險,被敵人鎖定的話,那是引狼入室。Link 16這樣的保密數據鏈是必須的。與大型戰術態勢顯示相結合,加油機飛行員對需要加油的戰鬥機位置、剩餘燃油量和敵人位置一目瞭然,主動多了。但KC-46的Link 16的作用不限於加油機與受油機之間的聯繫,還可用作戰區數據中繼站,成為戰場網絡的重要節點。加油機處在戰場邊緣,是網絡節點的理想位置。
即使沒有網絡節點的作用,加油機在現代戰場上已經成為招引敵人的高價值目標。擊落一架加油機意味着好幾架戰鬥機可能油盡墜毀。因此,KC-46不僅有雷達告警,還有主動壓制紅外製導的激光紅外干擾系統,據説威力與“空軍一號”上的系統相當。
KC-46也體現了夜間作業和特種作戰的要求。加油機畢竟不是作戰飛機,高性能前視紅外並不必要,視界也有限,頭戴的夜視眼鏡反而好用,但艙內儀表照明必須有相應考慮,不影響飛行員視線在艙內艙外頻繁切換使用。另外,機外還有專用的紅外探照燈,輔助夜間作業,尤其是在不想引起敵人注意的危險空域。
傳統加油機的加油操作員的工作站在尾錐內,空間狹小,姿態彆扭,但觀察直接。KC-46改用電傳操縱,加油操作員在前艙控制枱遙控,後機身和機尾的各種攝像頭就成為眼睛。不過在測試中發現,加油操作員通過電視觀察的距離感不好,經常控制不好加油杆的位置,要觸碰受油機。F-15、B-52這樣的傳統飛機還問題不大,頂多砸個小坑,但B-2、F-22這樣的隱身飛機被刮來刮去,隱身塗層容易刮壞。現在還沒有解決這個問題。在現有條件下,人眼的測距和定位能力看來還是難以用多角度攝像頭取代。攝像頭的工作在背光、陰影、炫光條件下也有問題。
為了幫助受油機飛行員準確進入加油位置,KC-46後機身下方有多種視覺輔助手段。中線標誌線幫助左右對準和對齊航向,兩排指示燈像航母着陸燈一樣,幫助飛行員掌握前後、上下位置。這樣簡單、有效的手段代表的是寶貴的經驗,非常值得借鑑,而且實施起來沒有難度。
眾多細節使得波音的改裝工作一拖再拖,一些低級錯誤使得問題更加嚴重。KC-46有很多電線。原設計從波音767的走線開始,按需要增減。民航機對電線走線有嚴格的安全要求,但軍用要求還有抗戰損要求,一定不能出現一發命中就打掉所以控制的情況。為了符合軍標,分別走線,波音在已經接近完成的時候,推倒重來。波音不是第一次研發軍機了,這個錯誤不應該。
空中加油玩了幾十年,波音對加油機的油箱和燃油管理系統不陌生。但KC-46的油箱和燃油管路設計也出現問題,跑冒滴漏的問題總能解決,但設計中對工作負荷強度考慮不足,導致部分系統能用,但壽命不達標,這個問題還不知道怎麼解決。硬式加油杆的閉鎖也有問題,弄不好就把受油機糊一頭一腦的燃油,可能出危險。
還有一個令人尷尬的問題是高頻通信。在加油作業時,加油機周圍總是有滴撒的燃油形成氣溶膠團。由於天線位置,為了避免火花,通信系統要停止工作。但這也是最需要加油機和受油機之間的通信保持暢通的時候。
這些不大不小的問題使得KC-46的交付一拖再拖。KC-767計劃啓動3年後就開始交付使用了,“大同小異”的KC-46在7年後還沒有交付。第一批18架飛機應該在2017年交付,年初年底已經無關緊要了,因為現在第一架飛機能在2018年10月交付就算“按期”了,預計2019年4月才能交付第一批的其他17架。不過美國空軍還是信心滿滿,預期再2027年前能完成全部179架KC-46的交付。加油機耽誤不得,沒有了空中加油站,空有一堆空中法拉利、保時捷有什麼用?
中國也有很大的加油機問題,現有主力轟油-6只能過渡,少量伊爾-78又實在太少。中國缺乏適合改裝加油機的大型民航機,用運-20改裝不僅有產能問題,也有運輸機不適合改裝加油機的問題。但最大的問題還是中國缺乏加油機改裝的經驗,波音KC-46的很多細節值得中國借鑑。