美國(guó)空軍下一代加油機(jī)項(xiàng)目

張洋

美國(guó)洛馬公司目前正瞄準(zhǔn)美國(guó)空軍下一代加油機(jī)（KC-Z）項(xiàng)目需求，發(fā)展采用混合翼身（HWB）布局的短距起降、具有低信號(hào)特征的未來(lái)加油機(jī)方案。洛馬公司相信，這種方案能夠滿(mǎn)足美國(guó)空軍關(guān)于KC-Z應(yīng)具備高燃油效率、短距起降能力和更高生存力的預(yù)想。

右圖為洛馬公司采用HWB布局的戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)設(shè)想，它是洛馬公司在美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）的“高能量效率的革命性布局”（RCEE）項(xiàng)目中發(fā)展的。該機(jī)除采用具有很高空氣動(dòng)力效率的布局之外，還擬配裝超高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，可運(yùn)載美國(guó)空軍當(dāng)前使用C-5戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)才能運(yùn)送的超大型貨物，并且耗油率比C-17戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)可降低多達(dá)70%。2016年2月，該布局4%的縮比模型在美國(guó)航空航天局蘭利研究中心的國(guó)家跨音速風(fēng)洞中進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)；按原定計(jì)劃，2016年秋季將完成有人駕駛的HWB演示驗(yàn)證機(jī)的研究工作。RCEE項(xiàng)目將在2017年結(jié)束，但美國(guó)航空航天局（NASA）已將HWB布局驗(yàn)證機(jī)與波音公司的“翼身融合體”（BWB）布局驗(yàn)證機(jī)視為其下一個(gè)X飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)方案。

此前，美國(guó)空軍空中機(jī)動(dòng)司令部司令官指出：隨著諸如俄羅斯、中國(guó)這樣的對(duì)手們發(fā)展針對(duì)美國(guó)空軍穿透飛機(jī)的先進(jìn)防空能力，2035年以后加油機(jī)將日益變得脆弱，他正推動(dòng)一項(xiàng)關(guān)于KC-Z的研究工作，該機(jī)與今天基于商用飛機(jī)平臺(tái)的KC-10、KC-135和KC-46加油機(jī)可能有很大不同。洛馬公司先進(jìn)機(jī)動(dòng)領(lǐng)域首席工程師則估計(jì)，未來(lái)加油機(jī)將需要能夠在距離威脅250～500英里（402～805千米）處運(yùn)用，這在現(xiàn)代地空導(dǎo)彈的射程范圍外，不過(guò)仍在敵雷達(dá)探測(cè)距離和空射導(dǎo)彈射程范圍內(nèi)。因此，一方面未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)需要具有更低信號(hào)特征的加油機(jī)，故不能采用以往商用飛機(jī)派生發(fā)展的途徑；另一方面這種未來(lái)加油機(jī)又不需要像F-35或F-22戰(zhàn)斗機(jī)那樣隱身。

從洛馬公司基于HWB布局運(yùn)輸機(jī)改裝的空中加油機(jī)設(shè)想圖（題圖）看，該機(jī)利用翼下吊艙實(shí)現(xiàn)雙點(diǎn)伸縮套管（硬式）加油，并且在外翼段和翼身融合體部分均安裝了結(jié)構(gòu)整體油箱，在運(yùn)載艙中也安裝了燃油箱。該圖僅反應(yīng)了較為簡(jiǎn)單的由運(yùn)輸機(jī)改裝加油機(jī)的思路，而本次洛馬公司透露的設(shè)計(jì)已有較大不同。洛馬公司正在深化研究HWB布局運(yùn)輸機(jī)概念，它采用翼身融合的前機(jī)體來(lái)提高氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)效率，采用傳統(tǒng)的后機(jī)身和T形尾翼來(lái)便利裝載和空投。不過(guò)洛馬公司先進(jìn)機(jī)動(dòng)領(lǐng)域首席工程師表示，下一代加油機(jī)方案可能在此基礎(chǔ)上改用H形尾翼布局，這樣與純翼身融合布局（如B-2）或V形尾翼布局（如F-117）相比，將可提供更穩(wěn)健的操穩(wěn)特性；為了降低雷達(dá)截面積，該方案可能也不采用翼上布置的發(fā)動(dòng)機(jī)短艙，而改用嵌入式發(fā)動(dòng)機(jī)布局。他說(shuō)：“HWB布局運(yùn)輸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)布置在翼上，是因?yàn)檫@樣可使發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離地面外來(lái)物；對(duì)于加油機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)位置可使噴氣流高于飛機(jī)機(jī)體，這對(duì)于良好的加油環(huán)境是有利的。因此我認(rèn)為，HWB布局加油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)仍將布置在相似的位置。至于涵道里到底是2臺(tái)大型發(fā)動(dòng)機(jī)還是4臺(tái)小一些的發(fā)動(dòng)機(jī)，我們?nèi)栽谘芯看_定”。

另外，考慮到技術(shù)應(yīng)用和維護(hù)成本，洛馬公司仍在評(píng)估下一代加油機(jī)對(duì)隱身涂層的需求程度，并權(quán)衡諸如激光等先進(jìn)防御性或進(jìn)攻性對(duì)抗措施。加油機(jī)的易損性問(wèn)題并不僅限于它的機(jī)體，加油行為本身也為敵方雷達(dá)提供了目標(biāo)。洛馬公司表示自動(dòng)加油技術(shù)將實(shí)現(xiàn)更快、更安全的加油操作——盡管伸縮套管的操作員仍然很難取消，但可將其工作重新定位為系統(tǒng)監(jiān)控員，甚至也可由副駕駛員來(lái)作為加油過(guò)程監(jiān)控員。

洛馬公司還計(jì)劃解決機(jī)場(chǎng)適應(yīng)性這個(gè)老問(wèn)題。他們正在推動(dòng)未來(lái)加油機(jī)具備短距起降能力，其起飛和著陸所需空間只有KC-10或KC-135的一半。洛馬公司認(rèn)為“如果整個(gè)地區(qū)只有10～15個(gè)機(jī)場(chǎng)可供起降，就限制了飛機(jī)使用的地點(diǎn)，如果加油機(jī)能在更小的地區(qū)性機(jī)場(chǎng)使用，就可在更多的地點(diǎn)布置加油機(jī)。”

為了設(shè)計(jì)短距起降加油機(jī)，洛馬公司的方案將基于其“快速敏捷”概念演示驗(yàn)證專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃中發(fā)展的隱身、短距起降運(yùn)輸機(jī)概念，該概念能夠?qū)⒂行лd荷直接投放到戰(zhàn)場(chǎng)。該專(zhuān)項(xiàng)用于支持美國(guó)陸軍和空軍聯(lián)合開(kāi)展的戰(zhàn)區(qū)運(yùn)輸機(jī)計(jì)劃，不過(guò)隨著美國(guó)陸軍“未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)”項(xiàng)目的下馬，該計(jì)劃也在2012年終止。下一代加油機(jī)正在考慮集成這些技術(shù)。

目前，洛馬公司正與美國(guó)航空航天局確定一個(gè)超高效亞音速演示項(xiàng)目，該項(xiàng)目能在氣動(dòng)、推進(jìn)和結(jié)構(gòu)集成方面為下一代加油機(jī)奠定基礎(chǔ)。