美军加紧推出新型加油机KC-46A

紧锣密鼓

2016年伊始,波音公司与美国空军组成的联合试飞机组,正式开始了首架KC-46A原型机的一系列空中加油测试。1月24日,该机首次通过硬杆加油系统为美国空军的一架F-16C战斗机输送了725千克燃油,时隔半个多月后,又在2月12日首次通过软管加油系统为美国海军的一架F/A-18战斗机实施了空中加油,成功验证了不同加油系统为轻型、快速受油机实施空中加油的有效性。作为“里程碑C”验证试飞的重要内容,此举表明KC-46A计划已经进入一个关键发展阶段,朝着核心任务能力迈出了重要一步,为顺利获准低速率初始生产铺平了道路。

研制合同失而复得

从最初的失之交臂到最后的如愿以偿,波音公司在美国空军KC-X计划的激烈竞争中实现了咸鱼翻身。早在20世纪90年代初,KC-135E加油机作为一型老旧空中加油平台,已经陆续暴露出腐蚀、应力裂纹和翼梁疲劳等寿命问题,维护保障费用与日俱增。为此,美国空军积极采取各项改进措施来延长其使用寿命,同时开始酝酿新一代加油机的作战需求。

◎美国空军第909空中加油中队的KC-135R加油机正在为嘉手纳空军基地的F-15C战斗机实施空中加油。随着时间推移,KC-135显示出加油效率低,且机体不断老旧

于是,KC-X计划的各种概念在90年代后期逐渐浮出水面,由此形成了美、欧承包商之间的合作与竞争。2001年11月1日,美国空军空中机动司令部(AMC)签署了一项“未来空中加油机任务需求声明”,标志着KC-X计划正式迈出了论证研究的第一步。2002年7月30日,联合需求监督委员会(JROC)批准通过了美国国防部提交的新型空中加油机“作战需求文件”(ORD)。

美国国防部在ORD中明确提出,新型空中加油机在一次任务中可以同时为美国海军、北约盟国装备受油探管的作战飞机和美国空军配备有受油口的飞机实施空中加油,提供协同作战能力。ORD同时要求,新型加油机必须能够具备通过受油口接受空中加油能力,不仅能够承担世界范围内所有民用和军用空域内的作战任务,还可以运输货物或人员,并承担空中救护任务,增强其作战通用性。此外,ORD还希望,新型加油机具备发展成为“智能加油机”的潜力,以适应未来作战任务的需要。

出乎预料的是,美国空军新一代加油机计划在发展过程中磕磕绊绊,步履蹒跚。在波音公司爆出了德鲁扬丑闻后,美国空军放弃了租借KC-767加油机的计划,并经过两年的广泛论证,于2007年1月30日正式发布了KC-X计划的投标需求,详细规定了投标方案所必须的性能参数,以便详细评估出竞争方案的等级。2008年2月29日下午,旷日持久的KC-X计划竞争正式揭晓,时任美国空军部长迈克尔·怀恩宣布:授予诺格公司一项生产179架KC-45A空中加油机的研制和采购合同。

美国空军的这一决定出乎意料,立即在国内掀起了轩然大波,各种反对意见此起彼伏。10天后,波音公司正式提出抗议,迫使KC-45计划暂时停止。最终,美国政府责任办公室(GAO)将此次授予的合同裁决为无效,使波音公司有机会在重新启动的KC-X计划竞争中得以及时修改设计方案,彻底改变了此前墨守成规和固步自封的傲慢心态,最后实现了惊天扭转。

2011年2月24日,美国国防部宣布,波音公司提交的KC-767全新方案在KC-X加油机计划竞标中获胜,并将新一代空中加油命名为KC-46A型,绰号“飞马”(Pega?sus)。在国防预算趋紧的形势下,美国空军对成本问题非常重视,与波音公司正式签署了一项固定价格采购合同,预计总共花费约300亿美元采购179架KC-46A加油机,并与F-35A战斗机和新型远程轰炸机并列为三个新型装备采购项目。

◎2016年2月10日,澳大利亚空军KC-30A加油机在爱德华兹空军基地首次为美国空军C-17A运输机进行了空中加油。KC-30即美军放弃的KC-45项目,该机以空客A330机体改装,已获澳大利亚、英国和阿联酋订货

设计方案几经优化

波音公司在第二次投标KC-X计划时,重新优化了此前以波音767-200远程货机(LRF)为基础的设计方案,转而采用波音767-2C构型,并放弃了原有的翼梢小翼设计。同时,驾驶舱充分利用了波音787飞机上的大型平板显示器,只需由驾驶员、副驾驶员和加油硬管操作员组成的3人机组,为空中加油任务提供了更好的态势感知和更高的任务效率。

与现役KC-135系列加油机相比,KC-46A加油机尺寸略有增加,机长为50.4米,翼展为47.5米,机高为16.1米,但显著提高了燃油装载量、飞行性能和运输能力,使最大起飞重量超过了188吨、最大着陆重量超过140吨、最大飞行速度为1046千米/小时,有助于扮演更多的军事角色。

KC-46A加油机配装两台PW4062涡扇发动机,单台推力289.13千牛,耗油率降低了2%~3%。该型发动机由商用PW4000发动机衍生而来,风扇直径达到2.38米,减小了高压压气机叶尖间隙,改善了压气机叶片表面和前缘的光洁度,并增强了发动机控制系统的抗电磁干扰能力。同时,该机还加装了120千伏大功率发电机,可使飞机担负空中通信中继任务,具备16号数据链共享能力。

美国空军选择了通用航空公司为KC-46A提供先进的任务控制系统技术。其中,飞行管理系统(FMS)可以缩短飞行路径和降低闲置推力,从而降低燃料消耗、排放和噪声。波音公司选定了BAE系统公司提供驾驶舱内控制面板,采用触摸屏技术,具有用户友好界面,可以让机组人员高效地控制新型加油机和战略运输机上的照明等多种功能。

KC-46A采用了4个整体油箱,以提高飞机航程和空中加油能力,最大燃油容量为96265千克。同时,该机在机头上方设计有一个受油口,可以用于空中受油,这将大大扩大作战使用范围,有利于未来发展成为空中指挥中心。除了空中加油能力外,KC-46A通过稍加改装货舱内部的模块化地板,能够在两小时内具备执行其它任务的能力。

◎KC-46早期称为KC-767,图为曾参加过巴黎航展的KC-767,尾部安装加油硬管

在乘客运送构型下,该机可以在机舱内加装货盘式的座椅、厨房和卫生间,运送58名乘客和一部分货物,在紧急情况下则可以运送多达114名乘客。在货物运输构型下,该机可以最多安装18个463L货盘(与C-17运输机相同),通过配备综合滚装系统,能与美国的防御运输系统实现无缝集成。在医疗救护构型下,该机配备了应急氧气发生器和24副担架,同时还可以为30名无需卧床的伤员提供诊疗救护。

为增强自身的生存力,每架KC-46A都配备诺格公司生产的AAQ-24大型飞机红外对抗(LAIRCM)激光防御系统来防御地空导弹的攻击,同时还安装了包括ALR-69A雷达告警接收机在内的一套综合防御系统,进一步提高自身的防御能力。驾驶舱下部配备了防护装甲,燃油箱采用了抗冲击防护,可以有效对抗电磁脉冲和应对化学/生物武器的侵袭。

同时,该机还在驾驶舱内集成了航线规划系统等多种功能,可以便捷地融入到美国空军的空中网络中,通过多功能信息分发系统-低容量Link-16终端(MIDS-LVTS)和威胁提示系统获得一种变更航线的能力,以便及时地应对周边的各种威胁。目前KC-135系列加油机并不具备这种能力。

◎KC-135E加油机的操作员正在为B-52H轰炸机实施空中加油。加油员需在机尾部直接观察操纵加油

加油方式集于一身

为适应多国空军和海军的作战使用,KC-46A将硬管式和软管式空中加油系统集于一身,总共安装了4套空中加油设备,可以根据具体加油方式进行组合,以满足多机种协同作战的需要。而且,这套先进的空中加油系统使操作员能够在任何时间、针对任何任务为所有的固定翼作战平台实施空中加油,并可利用机翼下的空中加油吊舱同时进行多点空中加油。

KC-767A在机身尾部下方安装有一个数字式电传操纵的伸缩套管,其加油速度为2271升/分钟。伸缩套管本身由内、外管组成,内管在液压作用下可相对外管作伸缩滑动,端部设有加油接嘴,外管的后部装有一个V形舵面,可以使伸缩套管在一定锥角范围内作俯仰或横向运动。对接加油过程中,受油机可在一定范围内机动,随动系统使伸缩套管作相应的运动,保持加油机与受油机间的啮合状态。加油完毕,内管从受油口自动拔出,自动收到尾部固定位置。

与此同时,KC-46A在机身后部下方还有一个鼓状部件,内部安装有一个插头锥套式加油系统,加油速度为2271升/分,机翼外段分别挂装有一个加油吊舱,加油速度为1514升/分。加油吊舱包括动力装置、软管收放系统、输油系统等部分。2015年10月8日,KC-46A原型机在飞行测试中首次成功地释放出机身腹部的中央锥套系统和机翼吊舱中的加油锥套。次日,这架原型机又在测试中展开了空中加油伸缩套管,证实了为不同型号作战飞机实施空中加油的可行性。

与KC-135和KC-10加油机不同之处在于,KC-46A在驾驶舱右后位置设置了“空中加油操作员工作站”(AROS),使空中加油操作员可以通过监控设备看到在加油机尾部正在发生的各种情况,直接遥控加油硬管,不必像过去一样以匍匐在飞机的尾部通过目视观察的方式工作。同时,飞行机组人员也能在显示器上实时看到加油情况。这样,机组人员可以及时协调空中加油任务,而且从结构设计来看,加油机尾部的内部空间也无需重新改装,相应减少了生产成本。

◎波音公司为KC-46A加油机研制的AROS模拟器,可为加油员提供训练

每架KC-46A上都安装有两个AROS,具有独立控制功能。这种工作站主要由1个24英寸3D显示器和3个辅助显示器组成,可以实时显示出KC-46A加油机后机身上的多个摄像机(视野为185°)和伸缩套管上的一个3D摄像机的视频,操作员借助3D眼镜看到“眼前”正在进行的空中加油过程,通过控制左、右两个操纵杆来精确调节伸缩套管的对接和输油过程。

在夜晚漆黑的天空背景下,受油机的飞行员仅凭肉眼无法完全看到KC-46A。为此,波音公司还专门研制了一种先进照明系统,在夜间为受油机提供照明需要,让飞行员更加清楚地看到KC-46的局部,为其提供所要求的不同照明强度。这样,作战飞机在夜间空中加油时,飞行员只需戴上夜视镜就可以清楚地看到加油机,而不是目前所看到的模糊图像。

批量生产指日可待

早在5年前,美国空军在KC-46计划的合同中就严格规定了交付进度,全部179架KC-46A将分13批次交付,在2027年结束生产。为了限制潜在的成本上升,KC-46研制合同的任何重大修改都需要得到美国空军高层的批准。按照合同,波音公司需要制造4架原型机,并将在2017年8月前交付18架具备初始作战能力的KC-46A。

凭借着在KC-767加油机研制和生产过程中积累的丰富经验,波音公司在KC-46计划初期可谓顺风顺水,原本可以提前半年向美国空军交付首批加油机,并由此获得不菲的奖金。然而,自从2015年2月陆续发现了布线不符合冗余标准、燃油系统歧管污染、燃油管之间存在劣质焊接等多个问题后,波音不得不花费大量人力和时间进行更改,直接导致交付时间无法提前,并使研制费用急剧上涨,目前已经花费了12亿美元。

在竭尽全力纠正了这些问题后,KC-46计划步入正轨。2015年9月25日,配备了完整系统的KC-46A原型机从华盛顿州埃弗雷特的佩恩机场起飞,在持续飞行4个小时后抵达了位于西雅图的波音公司机场,成功地完成首飞,标志着因设计问题和进度延期而数次调整的美国空军新一代空中加油机计划向前迈出了重要一步。

2016年1月24日,第418飞行试验中队的多诺万·瑞恩中校驾驶KC-46A进行了一次长达5小时43分钟的飞行试验。在此期间,在波音公司空中加油操作员里基·卡勒的指导下,林赛·莫尔军士长通过AROS,多次控制着长17.1米的伸缩套管,等待F-16C战斗机逐渐移动到对接位置,然后将加油杆完全延伸到F-16C的受油口中,实现了数次对接,确定了空中加油系统已经具备了输送燃油的条件。接着,KC-46A开始了首次空中加油试验,为F-16C输送了725千克燃料,随后加油系统自动地关闭了输油泵,莫尔熟练地收回了伸缩套管。据里基·卡勒介绍,伸缩套管的操纵品质非常出色,对接过程十分稳定,控制起来就像在伸展我的手臂。

◎美国空军憧憬着“飞马”成为“猛禽”全球到达的重要伙伴

按照计划,KC-46A在为一架F/A-18战斗机实施空中加油后,还将陆续为代表重型受油平台的C-17运输机、代表慢速受油平台的A-10和AV-8B攻击机实施空中加油,最后还将通过KC-10加油机测试空中受油能力。据最新消息,KC-46A已经在2月13日提前完成了原定最后进行的受油测试。如果波音公司能够保持当前势头,顺利完成所要求的各项验证,就能达到“里程碑C”。

目前,KC-46计划的目标是完成这一阶段测试,等待五角大楼负责采购、技术和后勤的主任弗兰克·肯德尔批准开始新型加油机的低速率初始生产。如果他在今年4月做出这项决定,美国空军将为KC-46的3年多批次生产打开绿灯,批次1将为7架,有可能在5月授予;批次2为12架,预计在6月授予;批次3将为15架。

按照计划,美国空军将在2018—2019年间首先在本土基地部署KC-46A,目前已经确定在俄克拉荷马州艾特斯空军基地建立一个训练中队,首先在堪萨斯州的麦康奈尔空军基地部署第一支KC-46A加油机部队,然后在新罕布什尔州皮斯空中国民警卫队基地建立第二支KC-46A部队。今后,美国空军还将根据需要将新型空中加油机快速部署到日本等海外基地,为日本航空自卫队等盟国的作战飞机进行空中加油。

作者:温杰
      来源:《兵器知识》2016年第04期