ChapterGJH-201912_19

1、空中加油技术出现已久，虽历经长期的装备革新与技术进步，但仍难保不会有事故发生。F-35在空中加油时接连被爆出发动机吸入碎片问题，无疑给其和同类型战斗机在空中 加油方面带来了警示。软管锥套式空中加油对接过程中发动机吸入碎片等风险研究Risky Docking Process Of Air Refueling Mission赵世龙在架 F-35C 与 VFA-103 中 队的一架 F/A-18FC“超级大黄和北约 掌握 受油机以一定的速度差接近，使受油插头插入锥套并完成对接，通过软管锥套- 受油插头进行输油。锥套上安装有密封阀门和上锁装置，密封阀门在受油插头插入后打开形成燃油通道 ；上锁装置锁紧受

2、油插头，避免脱开。受油插头对接锥套时， 因需要一定力度才能打开阀门和上锁装置，必须以一定的速度差撞击。如果撞击力过大或出现偏差，就可能损伤锥套和受油插头，并产生碎片。碎片的主要来源有两 种。一是锥套稳定伞。伞肋打开时呈锥形排列，一般为金属结构，由钢索连接。在理想情况下，受油插头应沿锥套轴线进入后顶开阀门并上锁。当受油头对接方位或角度不正，撞击并撑开伞肋时，就可能发生伞肋断裂或钢索断脱。二是受油插头。为保证战机安全，插头本身设计有薄弱环节，当受较大侧向力或对接力时可能会折断。断裂的伞肋、钢索或者受油插头，都可能成为毁伤空中加油技术已超过半个世纪，类似问题极少见诸报端， 可见空中加油时发动机吸入碎

3、片问题并不十分突出。但是，为什么F-35 会在空中加油过程中接连出现这样的事故？世界各国的五代机研发路线与F-35 大同小异，会不会也发生类似的问题？蜂伙伴”，在进行空中加油测试时对接失败，且发动机因意外吸入锥套碎片而受损。同月，英国国防部发布了其 F-35B 与 A330MRTT空中对接失败的视频。在视频中，锥套沿着座舱盖玻璃堪堪滑过，飞行员担心锥套上的金属环刮坏隐身涂层，立即推杆避让，然后在第二次尝试中才对接成功。碎片产生的原因和来源软管- 锥套式空中加油是一种常见的空中加油形式，软管锥套拖曳在后方，战斗机发动机的“”。60INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 201

4、9.12工程技术/ Engineering & Technology导致发动机吸入碎片风险的直接因素这个问题主要包括对接难度的影响因素( 主要是锥套稳定性) 和吸入碎片的可能性两方面。受油插头伸出方式现代战斗机受油插头的伸出方式，主要有固定式、伸缩式、摇臂式三种。固定式在二、三代机上较为常见，了飞行员的视野。当只考虑受油插头时， 伸缩式和摇臂式对加油难度来说难分伯仲。摇臂式对捉襟见肘的战机机头空间来说，更节约一些。但为了更好地减少反射和噪声，受油插头一般都附着了一个整流片，随受油插头一起运动。它对空中对接的主要影响如下。(1) 直接割破稳定伞或刮断伞肋钢索。在空中对接过程中，因受扰动或对接不准

5、， 整流罩经常割破加油锥套稳定伞，造成该加油吊舱被迫中止加油任务。更危险的是刮断伞肋钢索，产生碎片。伸缩式和摇臂式受油插头都但因不利于减少反射、当受油头对接方位或角度不正，撞击并撑开伞肋时，就可能发生伞肋断裂或钢索断脱。噪声，也影响飞行员的视野， 在五代机上逐渐消失。伸缩式和摇臂式受油插头在空中加油时露出机外，正常飞行存在这个问题。(2) 影响锥套稳定。摇臂式受油插头伸出后，整流罩 就与机身轴线( 飞行方向) 呈一定夹角，两侧就形成了不平衡流场，其后方出现较大的负压区。在对接时，一是不均匀流场会对锥套产生强烈的扰动，造成对接困难， 产生撞击 ；二是当因对接不准或锥套摆动、受油插头越过锥套时，锥

6、套立即被负压区吸引，撞击机身。在采用两侧进气的战斗机上，被吸引的锥套还容易撞击进气道边沿或吸入进气道。在空中加油任务中，受油插头整流罩割破稳定伞的问题是一个频繁发生的问题。更加严重的是，这个问题往往导致该空中加油吊舱不能继续执行任务。而摇臂式受油插头的整流罩对空中对接的困扰也如影随形，往往造成空中对接险象环生。进气道布局现代战机的进气道布局一般分为机腹进气布局和两侧进气布局，而进气道位置对空中加油的影响主要有三个方面。一是对锥套稳定性的影响。战斗机的发动机进气道前部都具有一个负压区，在锥套接近时对锥套产生较大空中加油过程所使用的软管锥套- 受油插头。空中加油是通过软管锥套- 受油插头进行输油。

7、如果撞击力过大或偏差，就可能损伤锥套和受油插头，产生碎片。INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 2019.1261工程技术/ Engineering & Technology对接失败导致空中加油探管头部被扯断，而这次的吞入锥套碎片则是首次发生。而购买F-35 的他国加油技术远没有，空中成熟。根据墨菲定律，隐患之下，事故必然会发生。可以预见，在将来开展空中加油训练时，此类问题将会长期存在，是否会导致更加严重的后果目前尚未可知。而且， 目前世界多国正在研发与F-35 相仿的五代机，如果也采用这一技术组合，很可能也会遇到类似的问题。而进气道位于机腹的战机，消除了进气道负压区对锥

8、套的影响，并完美避开了碎片“ 打击区”， 长期以来未见此类问题报道。如F/A-18 和“阵风”等，虽然采用两侧进气，但利用机翼前沿边条或机身鼓包，对进气道进行了遮蔽措施，使进气道避开了碎片打击区，效果近似于机腹进气，也避免了此类问题。俄罗斯空天军在空中加油领域也积累了丰富的经验，其主力战机长期以来都固执的采用机腹进气，苏-30、苏-35 上也采用了带整流罩的伸缩式受油插头。在其公布的空中加油视频中， 也经常发现被割破的锥套稳定伞。为避免此类问题，也有拆除整流罩进行加油训练的经验，但从公开的视频中可以看出效果不佳，因为整流罩的固定接耳也会刮到锥套。而苏-57 的受油插头虽然也是伸缩式，但受油插头

9、下沉槽边沿设计了两开门， 受油插头除后方伸缩杆折弯处盖板外没有整流罩，这种为了更好的减少个整流片。反射和噪声，受油插头一般都附着了一在空中对接过程中，因受扰动或对接不准而被整流罩割破的加油锥套稳定伞。成了空中加油的难度和风险陡增。据资料介绍，F-35B/C 的软管- 锥套空中加油失败率在5% 上下，在4 年时间里已经发生了21 起空中加油事故，其中多数是因的吸力，影响锥套的稳定。由于受油插头一般位于机头上方，所以两侧进气道产生的影响较大，机腹进气道则基本没有影响。二是发生锥套被吸入进气道的可能性。一般来说，受油插头位于进气道的前部。在对接过程中受油机需从后方加速以接近锥套。在受扰动或操作不准确

10、情况下很容易越过锥套，使锥套来到受油插头后方。机腹进气布局的受油机可以下压机头，迅速避开锥套，使锥套远离进气道。而两侧进气布局的战机，就没有这个便利了，很可能发生进气道边沿碰撞锥套或吸入问题。三是被碰撞碎片击中的可能。对接时如果产生碎片， 受风力影响，必定向后飞行。此时，进气道的位置和暴露面积，会直接影响吸入的可能性。采用两侧进气的战机， 进气道正好位于碎片“打击区”。对于大多采用肩部受油头的现代战机来说，两侧进气的对接难度和碎片吸入风险更高。综合来 说，摇臂式受 油插头的整流罩增加了空中加油的难度和碎片产生的可能性，而两侧进气的布局又增加了碎片吸入的可能性。F-35C采用带整流罩的摇臂式受油

11、插头和两侧进气道恰就是这一最危险的组合，造F-35C采用的带整流罩摇臂式受油插头和两侧进气道的组合，增加了空中加油的难度和风险。F/A-18 和“阵风”等战机的边条翼或机身鼓包对进气道形成了“遮蔽”效果，形成类似机腹进气的。62INTERNATIONAL AVIATION / 国际航空 2019.12工程技术/ Engineering & Technology设计消除了割破整流罩的可能性，也极大的减小了对锥套的扰动。一是依赖空速表，二是依赖(上) 空中加油员( 肉眼判断) 的距离提示。在观察锥套方位的同时，双座机的飞行员，可以有一人更加关注相对速度( 通过仪表和空中加油员提示)，所以对接更加从

12、容。所以从难易度来说，单座机空中加油的难度普遍高于双座机。其他影响空中对接的因素受油插头安装位置的影响现代受油机的受油插头安装位置一般有三个 ：飞行员头顶、飞行员前方、飞行员侧方( 肩部)。其中位于飞行员前方的方案对观察瞄准最有利，但在对接不准、越过锥套时更可能会使锥套碰撞座舱玻璃，故气泡式座舱的战斗机较少使用。头顶式方案也因战斗机一般没有安装固定基础，只在运输机、轰炸机等大型飞机上采用。现代主流战斗机一般将受油插头安装在飞行员侧前方， 虽然这种方案不利于对接瞄准，但对飞行员没有直冲锥套的心理压力，对接失败越过锥套也不至于撞击座舱玻璃，不失为一种“两害相权取其轻”的方案。鸭式布局翼面布局对空中

13、加油的影响，主要是对锥套稳定性的影响。锥套和受油机是两个高速飞行的物体，两者之间必然会产生层板效应。也就是受油机( 主要是机身前部) 的流场必然会对锥套的稳定性产生干扰。特别是具有鸭翼的飞机，鸭翼对锥套的干扰非常明显。鸭式布局战机的设计过程中一般都放宽了静稳定性，故在加油对接过程中，为对准锥套，鸭翼还需不断的调整，导致流场产生频繁的变化。加油过程中，当具有鸭翼的飞机在接近锥套13m时，锥套就操纵系统的影响战斗机的操纵系统是为高机动动作设计的，追求高度的灵敏性，但这样的设计在空中加油时并不利于对接。为对准锥套和稳定对接， 飞行员往往只需进行微量调整，但普通的操纵系统达不到应有的精度，增加了对接的

14、难度。俄制飞机从苏-30 开始， 操纵系统就具备了专用于空中加油的电传增稳模态，降低了操纵比，使得飞行员在空中加油时的操作能十分从容。其经验值得借鉴。俄为避免锥套稳定伞被割破，尝试拆除整流罩进行空中加油，但效果不佳。苏-57 受油插头的设计消除了割破整流罩的可能性，也减小了对锥套的扰动。会产生明显的晃动，对飞机员造成较大的困扰。在长期实践中发现，相对于常规布局，鸭式布局的飞机对接难度更大。机外多余物的影响机外，主要是指受油插头附近区域 ；多余物则主要分析单座机与双座机对空中加油的影响，主要是分析飞行员的视角和精力问题。在空中对接时，受油机飞行员主要关注的有两个方面，一个是与锥套的相对方位，另一个是与锥套的相对速度。除个别采用机头受油插头的机型外，几乎所有机型的飞行员视线与锥套轴线都存在一定夹角。这就增加了飞行员对方位判断的难度。夹角越大，难度越大。双座机的飞行员，后舱飞行员因夹角小，对方位的判断更加容易。由于飞行员位于锥套的后方，缺乏与锥套之间的距离感知，对相对速度的判断，小结空中加油是现代航空兵的战力倍增器，将会越来越广泛， 越来越频繁地运用到航空兵的日常战训任务中。让战机飞行员在空中加油时更加从容，更加安全，应是战机设计人员的努力方向。在战机设计初期就考虑这个问题， 将更加有利于航空兵战力的增长。气动上的合理布局， 航电上的辅助对接，未来人