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極簡科學課 | 殲-15飛機如何完成夜間空中伙伴加油訓練

來源:中央紀委國家監委網站 發布時間:2020-08-05 11:30

中央紀委國家監委網站 王小寧

  近日,海軍殲-15飛機完成夜間空中伙伴加油訓練的視頻引發社會廣泛關注。有外媒評論,這項技術的突破,標志著中國在訓練艦載戰斗機飛行員方面已經沒有任何技術障礙,部隊全天候作戰能力和實戰化訓練水平得到實際檢驗和有效提升。

  作為世界飛行界三大高難度、高風險的動作科目之一,空中加油在作戰領域有著不可動搖的絕對地位,同時也與艦載機著艦、失速螺旋一并成為了飛行駕駛員需要攀登的技術高峰。

  1923年8月27日,美國兩架飛機進行了航空史上第一次空中加油試驗,加油過程全部由人力操作,從在前上方飛行的飛機上垂下一根10多米長的軟管,后面飛機的后座飛行員站起身來用手捉住飄曳不定的軟管,把它接在自己飛機的油箱上。這種靠高度差加油的方式很難在實際中應用。40年代中期,英國研制出插頭錐套式加油設備,1949年美國研制出伸縮管式加油設備,這才使空中加油進入了實用階段。

  二戰結束后,空中加油在軍事上的運用越來越普遍。由于空中加油技術對遠程機動作戰十分重要,目前世界上已有31個國家裝備空中加油機。

  “計時起飛。”近日19時許,海軍部隊完成白天加油訓練后轉入夜訓。隨著塔臺指揮員一聲令下,飛行員分別駕駛殲-15戰機率先升空,飛至某訓練空域,通過“伙伴加油”的方式挑戰夜間加油這一實戰課目。

  空中加油因其危險性高、難度大,被稱為“空中穿針引線”“厘米級飛行”。伙伴加油,通常是相同或相似機型艦載機之間的空中加油,主要是為艦載機著艦剩余油量不足時提供應急空中加油,可提高飛機著艦安全性。也可以為遠程作戰艦載機提供戰術加油,增大飛機的航程和續航時間,延伸打擊距離。伙伴加油能力是航母艦載機走向大洋作戰和訓練必要的能力。

  為實現艦載機的伙伴加油,在飛機的設計上進行了充分的考慮。飛機可掛裝伙伴加油吊艙,吊艙內具有可收放的加油軟管和穩定錐套。在飛機操縱性上,設計了專供受油的飛行員操縱模式。進入這個模式后,飛行員可以精確地控制飛機的飛行軌跡,在受油過程中重心不斷變化的情況下也更容易控制飛機。

  “伙伴加油的高度速度范圍也經過精心的設計分析,飛得太快,加油軟管會太平,太慢軟管下垂太多,這都不利于加油對接。通過計算仿真,我們確定了最適合的加油速度和高度范圍。對接成功之后,為了便于受油機掌握與加油機的相對位置信息,我們還在加油吊艙上設計了燈光指示,提示受油機的速度是否與加油機一致。”航空工業集團殲-15飛機總設計師、中國工程院院士孫聰介紹。

  為了確保加油過程中的安全以及確保故障狀態下加油機和受油機可以安全的分離,受油探頭上故意設計了薄弱環節,確保可以“強行”安全分離。為了研究伙伴加油技術還在地面建立了飛行模擬器,通過仿真再現空中的氣流、能見度、飛機的運動和重量重心變化,設計人員與飛行員一起進行了大量的飛行模擬,確保設計的準確無誤,以及飛行的特點能被飛行員掌握。

  為了實現伙伴加油,除了前面提到的飛行模擬器上的訓練,飛行員還需要在飛行中進行實際操作訓練,從飛行中的模擬對接,再到實際對接,不僅需要熟練地掌握技術,還要具有優異心理素質。

  伙伴加油時,加油機和受油機會受到大氣紊流的影響,這種影響是隨機不確定的。需要有過硬的飛行技術去保持兩機的編隊和精確靠近。兩架飛機編隊的相對位置是十幾米,但這不是相對靜止的編隊,要求兩架高速飛行的飛機以分米級的相對速度精確靠近實現對接。輸油軟管及錐套一方面受到大氣紊流的擾動,另一方面更主要的影響是會受到加油機尾部氣流的影響,經常處于一種飄擺的不確定狀態。受油機機頭的氣流擾動,也會產生一種“推開”效應,這就需要在精確操縱時的所有動作一氣呵成,熟練準確,對飛行員的水平提出了更高的要求。

  在進行伙伴加油時,通常是余油不足的時候實施應急加油,對飛行員心理挑戰巨大。夜間加受油相比晝間難度更大,在晝間,飛行員對位置及姿態的變化感知往往通過外界參照物來實現,而在夜間不具備這樣的條件,夜間的海面與陸地有很大不同,沒有陸地上的可識別燈光,缺少外界參照物,很容易產生飛行姿態上錯覺,飛行員要戰勝心理壓力,完全憑借儀表信息來控制飛機完成精確編隊、對接、加油和脫離。

  殲-15是我國自行研制的單座雙發艦載戰斗機。2018年5月24日,遼寧艦進行殲-15艦載機夜間起降訓練,具備了晝夜全天候起降的飛行能力。而此次海軍殲-15飛機完成夜間空中伙伴加油訓練,標志著我國航母艦載機部隊作戰能力又有新的提升。

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