海上懸停加油的MH-60S“海鷹”直升機。
進行海上懸停加油試驗的CH-148“旋風”直升機。
今年1月,美國海軍一艘驅逐艦柯蒂斯·威爾伯號與一架MH-60S“海鷹”直升機共同參加了一次訓練。訓練中,MH-60S“海鷹”先在直升機&&上方與軍艦保持相對靜止狀態,然後放下絞車,吊起加油軟管,完成了由驅逐艦向直升機加油的過程。
近年來,不少國家的海軍進行過此類訓練——
2019年10月,英國海軍的45型龍號驅逐艦在大西洋上完成了對一架空中直升機的加油作業。
2022年6月,加拿大海軍的溫尼伯號護衛艦與一架CH-148“旋風”直升機進行了“不着艦”加油演練。
這種特殊的加油方式叫作直升機海上懸停加油,正在成為一些海上執行任務的直升機快速獲得續航能力的新途徑。
那麼,直升機海上懸停加油這種方式適用於哪些場景?艦船一般會通過哪些裝置來向直升機加油?懸停加油過程中都需要注意哪些問題?請看本期解讀。
固有特點與特殊環境催生加油需求
固定翼飛機加油通常有兩種方式:地面加油和空中加油。地面加油比較安全,其中一種叫“熱加油”,即飛機在不關停發動機的情況下接受油料補給,相對較為快捷。空中加油則更加快捷,即飛機在不中斷飛行的情況下,通過軟管或硬管與飛行中的加油機或其他具有授油功能的戰機連接達到加油目的。
直升機加油,通常採用的也是地面加油和空中加油這兩種方式,但具體流程、要求與固定翼飛機加油有一定不同。比如直升機的空中加油,如果選用固定翼加油機實施,那麼加油機的飛行速度就不能太快。這是因為,直升機的飛行速度相對較慢,兩者的航速、航向只有保持一致才能完成加受油過程。如空中客車公司研製的EC725“超級美洲豹”中型直升機、H160直升機接受KC-130加油機、A400M運輸機加油時,後者就必須保持較低的飛行速度。用加油機為直升機空中加油有一定優點,如機動靈活、保障範圍大等,但相關要求較高。於是,在一些情況下,艦船充當授油船而讓直升機懸停加油就成為一種選擇。
可長時間在空中懸停,是直升機不同於固定翼飛機的特點。從一個方面來看,懸停加油就是直升機在動中取靜、用其所長;但從另一個方面來看,這種加油方式之所以出現,則是因為直升機存在一定短板。
與固定翼飛機機體內擁有較大可利用空間不同,直升機的機身結構較為緊湊,裝有很多操控和功能設備。這種布局、結構使直升機內的可用空間相對較少,加之直升機的飛行依靠發動機驅動旋翼系統産生升力和推力,攜帶燃油過多,會破壞重心平衡,使發動機負荷過大,因此無法攜帶大量燃油,飛行距離也不會太遠。為彌補“腿短”這一固有缺陷,直升機對及時“輸液”有着強烈需求。
各國在海上使用直升機的常態化,使懸停加油方式變得愈發重要,尤其是在海上氣象條件較差時,採用懸停加油方式可以有效解決直升機的“燃眉之急”。
受氣流不穩、海浪較大等因素影響,直升機海上着艦通常難度較大。不良氣象條件下,飛行員駕駛直升機着艦需要“眼觀六路”——既要判斷飛行高度和速度,也要關注突發海況和旋翼氣流變化情況。為確保直升機安全着艦,飛行員還需精準把握使用輔助着艦裝置的時機。這一過程中,飛行員稍有不慎就可能發生事故。採用懸停加油方式,可暫時跳過着艦這個環節,降低安全風險。
同時,實施懸停加油,也可節省直升機頻繁起降所耗費的時間,使再次出動變得更加迅速。
從海上使用直升機的實踐來看,飛行員通常會在以下幾種情況採用直升機懸停加油方式。
遂行緊急任務時。直升機執行反潛、預警等時間緊急類任務時,在不中斷任務流程的情況下,會採用懸停加油方式,以盡快完成油料補給。如此,既可完成對直升機的“輸液”,也能確保直升機的搜索視野,增加執勤時間。
着艦條件難以滿足時。當出現惡劣氣象條件以及其他直升機無法着艦的情況時,就可通過載艦或其他艦船上的懸停加油系統對飛行中的直升機實施油料補給,從而保證直升機的持續安全飛行。
需要兼顧其他載荷運量時。直升機的載荷重量有一定限制。起飛時,如果滿載燃油,就難以攜帶更多的人員、武器和其他任務載荷。有時,為滿足在安全前提下運送更多人員、武器及其他任務載荷的需求,直升機通常會減少燃油攜帶量。這種情況下,直升機就會選用在途中懸停加油方式,由其他安裝有懸停加油系統的艦船供給油料。
加油系統分為三類,軟管式加油更受青睞
當前,採用懸停加油方式的多為艦載直升機,其授油&&通常是一些燃油儲存量較大的艦船並通過其配備的懸停加油系統來達成這一目的。
目前,各國研製和生産的艦上懸停加油系統主要有桁架式懸停加油系統、舵式懸停加油系統、軟管懸停加油系統3種類型。前兩種懸停加油系統中,都有一個關鍵設備:錐管式輸油接頭。這兩種懸停加油系統之間的明顯不同,就是錐管式輸油接頭安裝的部位及方式。
桁架式懸停加油系統。在該加油系統中,錐管式輸油接頭安裝在艦艉補給區的煙囪狀剛性桁架上。艦載直升機加油時,會由艦艉側後方進入補給區,並伸出插頭與其對接,完成油料補給。
舵式懸停加油系統。該加油系統一般安裝在艦船中部。它有一個類似空中加油機的加油舵,能夠升降。加油時,加油舵升至船舷外側一定高度水線上,放出錐管式輸油接頭。加油時,艦載直升機由艦艉側後方進入補給區,伸出受油插頭與加油舵上的加油接頭對接,並在與授油艦船保持相對靜止的狀態下,接受油料補給。
客觀地看,這兩種方式所用設備比較複雜,需要佔用艦船上較大空間,艦載直升機受油時存在較大安全風險。因此,大多數國家選用的是軟管懸停加油系統。
軟管懸停加油系統由油泵、過濾器、計量控制器、防靜電軟管、緊急解脫裝置、彈簧軟管卷盤和底座等組成,通常安裝在授油艦船艉部或艦上的直升機&&上。受油直升機裝備救生絞車,機艙內裝有壓力加油口或機內外壓力加油轉接裝置。加油時,艦載直升機從艦艉側後方進入補給區上方懸停,放下救生絞車吊鉤。艦船甲板上的操作人員將軟管吊環挂在吊鉤上,由絞車把輸油軟管拉至直升機艙門外側。機上操作人員將其對接在加油口上。輸油時,由艦船上的操作人員根據直升機要求的輸油量,調定壓力流量,啟動油泵進行輸油並實時監控狀態。當輸油量達到設定值後,油泵自動停止作業,也可視情手動操作關停。
軟管懸停加油系統裝有伸縮性較強的防靜電軟管、緊急解脫裝置及彈簧軟管卷盤,能安全抵消艦機相對位移所産生的拉力,安全系數較高。加上此套裝置結構簡單、體積較小、重量輕、通用性強,除可安裝在設計有直升機&&的艦船上外,還可以安裝在其他水面艦船或島礁上。
從一定程度上來説,軟管懸停加油系統的存在,讓艦載直升機有了“龍吸水”般的受油能力。“龍吸水”是水上龍卷風的別名,憑藉中心暖濕空氣強烈上升和周邊冷空氣的下降,它可將大量水吸離水面形成水柱。憑藉軟管懸停加油系統,艦載直升機可在短時間內補充大量燃油,的確有點類似“龍吸水”。不過,艦載直升機“吸離”艦船的不是水而是燃油,而且這一過程要用到“吸管”才可完成。
懸停加油並非易事,需要解決多方面問題
直升機有懸停能力、艦船上有懸停加油系統……這些為完成空中加油奠定了基礎。具體到操作流程上,直升機要安全順利地受油,還有很多方面的問題需要解決。這些問題既涉及相關人員的操作水平,也牽扯到一些客觀情況。具體來説,有以下幾點。
一是高度重視控制姿態。海上氣象情況複雜多變,大風、低雲、濃霧等不良天氣,會加大艦載直升機飛行姿態控制難度。帶有懸停加油系統的艦船會在波浪作用下産生六自由度運動。加油過程中,艦載直升機只有動中求靜,控制好與艦船的距離與姿態,才能避免發生碰撞事故,保證加油成功。
二是判斷相關條件是否滿足。除了氣象條件外,懸停加油還需具備一些其他條件才能實施。比如,要考慮艦船橫搖角、縱搖角等是否符合規定,甲板上的障礙物是否妥善處理,加油軟管卷盤是否可正常工作或者加油前軟管有沒有按S形擺放在甲板上等。這些條件和細節,都需要相關人員加以關注。
三是盡量消除干擾和影響。懸停加油是一個複雜過程,其中變量較多。如懸停直升機旋翼所産生的強大下洗氣流會加大軟管連接、輸油操作、信息溝通等環節的難度。同時,海上電磁環境複雜、電磁干擾強,對通信系統抗干擾能力和穩定性提出了很高要求。只有盡量消除這些干擾和影響,讓艦機之間建立起可靠、高效的通信鏈路,雙方可實時交流飛行狀態、加油參數等關鍵信息,懸停加油的相關操作才能更加準確、高效。
四是確保操作規範安全。直升機懸停加油,幾乎每個環節、動作的完成都有一定的規範和標準加以約束。只有把這些規範、標準落實到位,才能保證加油過程順利高效。因此,對相關操作人員來説,必須嚴格落實這些規範和標準,才能夯實安全基礎。比如,在放下絞車吊鉤時應挂載配重物以保證吊鉤平穩接觸甲板,夜間加油時駕駛員要先分清水天線,同時對直升機燈光、甲板燈光實施特殊管制等。
五是確保配套設備性能可靠。懸停加油本質上屬於壓力加油,一些加油設備在啟動、輸油和停止等環節會經受壓力衝擊。要想完成懸停加油,必須先確保這些設備性能可靠,經得起壓力衝擊。此外,其他一些攸關設備性能的問題也必須關注。比如,加油接頭要能夠360度旋轉,避免軟管扭曲和纏繞;在艦船突然改變航向或直升機懸停失誤時,緊急解脫裝置可在超過安全受力範圍時順利自動解脫接頭,使得艦機迅速分離,以保證直升機和載艦安全;軟管接頭要能自動封閉油路,防止因燃料的高壓外泄導致發生火災事故。同時,海上的高鹽度環境易腐蝕加油設備並降低設備的性能,因此,懸停加油系統所用材料應具備良好的耐鹽霧腐蝕性能,還要加強對其日常維護保養等。
只有這樣,直升機才能實現與海上授油&&的良好協同,確保懸停加油過程安全、順利、高效。(吳志峰 孫斌)