近日,空军石家庄飞行学院某旅按照年度军事训练工作安排,组织教10飞机赴民航机场展开起降与热加油训练,通过在飞机不停车情况下进行热加油、热挂弹训练,不断提高部队应急作战和飞机续航续战能力及教10飞机作战效能。
地面热加油,到底有什么作用?
出于安全考虑,动力设备的燃料添加通常都需要在热机关闭的冷状态下进行。我们都知道,汽车在加油之前都需要按规定熄火,这一点飞行器也不例外。
历史上早期的空中热加油,源于航空特技表演。一名特技表演者移动到另一架飞机上,向油箱中注入了5加仑燃油。
但是在一些极为特殊的场景——主要集中在军事领域,与任务完成能力相比,热加油带来的安全风险已经居于次要的地位,飞行器在发动机持续运转的状态下完成燃料的补充将带来更大收益。最为典型的例子就是空中加油,此时飞行器不仅不能关闭动力,一些最大飞行速度较慢的飞行器,尤其是直升机和低速飞机,动力系统要以更大功率输出才能跟得上加油机的速度。
航母起降能力有限,舰载机之间的伙伴加油主要目的在于支持飞行器安全返航着舰,燃油补给主要还是在甲板上完成。
但是,空中加油并不能在所有的情况下,都实现对飞行器持续作战能力的完整支持。比如再次为飞行器装载导弹、炸弹、副油箱、炮弹,此类工作就必须在飞行器的地面静止状态下完成;又比如舰载机在远洋范围活动,经常无法得到陆基大型加油机的支持,需要频繁返回航母进行燃油补充。
在这种背景下,飞行器的地面热加油能力,就有着无法被取代的重要价值。有些飞行器在关闭发动机后,动力舱和设备舱需要经过冷却后才能再次执行起飞流程。热加油通过取消发动机乃至机载设备系统的关闭环节,可以避免飞行器再度经历冷启动所需的繁琐耗时过程。
热加油不仅可以极大幅度地缩短落地后再次起飞所需要的时间间隔,而且可以使飞行器的部署灵活性也获得大幅提升。在一些特定的情况下,这样的改变足以颠覆整个地区的力量对比,从而成为决定战场胜负的关键。
军用飞行器在民用机场、战时作为紧急跑道的高等级公路等环境下使用时,热加油能力具备极大的意义。
可见远处地面保障车辆。
比如从时间上讲,航空兵脱离后方基地前出部署时,越是突发性的急迫任务,第一波次的运力往往越是珍贵有限。飞行器连续出动对于地面装备和人员的依赖越少,在相同的时间和运力限制下,能有效出动投入作战任务的数量就越多。
苏-27配套的空调车。苏-27地面冷启动需要大功率的电源车、氦气车等多种车辆支持。
飞行器完成完整的冷启动环节,通常需要包括气源车、电源车、空调车等保障装备和对应的地勤操作人员实施地面支持。而在热加油模式下,飞机从落地到再度起飞,可以不需要这些设备与人员的参与;只用少得多的设备和人员,就能支持更多的飞行器参与战斗。
再比如从空间上讲,很多传统的航空发动机在设计时并没有高原启动需求。这导致大量飞行器在海拔2500-3000米以上的机场使用时,发动机难以正常完成冷启动,需要地面提供大量压缩空气喷射至进气口等措施辅助。
热加油风险性较高,通常仅在必要时实施
和发动机停车状态下的冷加油相比,热加油引入了相当多的危险因素,必须格外谨慎对待。因此除了针对性的专项训练之外,热加油通常仅在明确需要缩短飞行器再次出动时间、提高作战效率等情况下,才会被允许实施。
F-18系列虽然也有热加油能力的要求,但从实际设计来看,它至少需要关闭右侧发动机才能确保地勤人员的安全。
热加油的风险源于两个方面:
首先是飞行器在发动机开启状态下,对地面人员形成的直接人身安全。
飞机螺旋桨、直升机旋翼/尾翼、喷气式飞机的进气道和尾喷管,都是非常典型的高度危险因素。在热加油过程中,飞行器需要地面人员频繁地贴近飞机活动,比如布置/移除轮挡,连接/断开压力输油管道,拆卸/挂装各种吊舱、武器载荷、副油箱等。稍有不慎,比如人员误从发动机喷流区域经过,便极易导致人身伤亡事故。
为了具备热加油能力,从加油枪到人员服装面料,都需要符合更高的安全标准。
其次是飞行器在热加油的过程中,存在高得多的起火可能性。
飞行器在实施压力加油的过程中,不同程度的油气排放和燃油流出是难以避免的,特别是在地面静止状态下,油气难以快速弥散,往往会在局部聚集形成较高的浓度。而在发动机工作的状态下,飞行器表面会存在大量的高温区域,哪怕是能量极为微弱的静电火花,都有可能引发火灾。
只有对飞行器和相关设备都进行严密的针对性设计,地勤人员训练有素,而且严格遵照特殊流程进行操作的情况下,热加油才能在保证安全的前提下发挥重要作用。
越来越多的国产飞行器将具备热加油能力
随着中国航空工业基础能力的飞速进步和不断的型号经验积累,热加油能力已经开始成为国产飞行器的标准配备,教10飞机就是其中的典型代表。
从设计角度来看,热加油能力主要涉及两个方面。首先是对原有燃油系统和相关加油设备的改进强化,进一步提升其安全性能;降低油气排放和燃油流出,降低静电引发火灾的概率。
注意教10加油口盖的布设位置,即使是在发动机开启状态,操作者依然处于安全区域。
其次是在全机的设备布置上,从一开始就进行有效的总体协调,尤其是处理好各种进/排气口、舱盖、开关面板、接口的位置。既要确保在发动机工作的状态下,热加油过程中排放和溢出的油气也不会接触到足以将其点燃的各种高温、或是可能形成电火花的部位;又要确保地勤人员的站位和动线不会与危险区域重合,地勤人员之间可以确保相互之间的目视接触和有效交流,能够直接观察到排气口等关键部位的实时状态。
在热加油功能的进步中,具体到一个飞行器型号的设备性能、设计技术进步固然相当重要,但人员观念上的进步,总体论证规划、设计研发和试验流程上的制度进步,价值更是远超前者——它会将持续不断地改善和进化,惠及诸多国产装备。
最后,不只是教10这样的新产品才能具备热加油能力。我国目前有不少型号的飞行器,在燃油系统等基础设计上具备很大的潜力,完全可以通过优化加油流程,或者对现有机型的改装和研发后续改进型号,来获得完整的热加油能力。无论是对于我国自主装备水平的提升,还是对于巩固和扩展海外市场,这都是一个极具价值的领域。