飞翔的“大富豪”——小记伊尔-78空中加油机
译者注:本文原文发表在《空军月刊》杂志上,原作者是亚历山大·姆拉德诺夫。译文所配图片有改动。
俄罗斯伊柳辛设计局研制的伊尔-78“大富豪”空中加油机是俄罗斯空天军的高价值空中资产之一,亚历山大·姆拉德诺夫在本文中探讨了这款空中加油机的起源,并详细叙述了“大富豪”的最新改进型——伊尔-78M-90A。
新一代“大富豪”空中加油机是以伊柳辛设计局经过大幅改进的伊尔-76MD-90A军用运输机的机身、动力装置和系统为基础而研制的
俄罗斯军队的进攻性空中力量正在以相对较快的速度增长着,不过,尽管新型战术战斗机已经大规模列装,而且俄军的远程轰炸机机队也进行了广泛的升级改进,但到目前为止,事实证明俄罗斯空天军尚无力提供可靠的空中加油支援能力。导致这一不利情况的主要原因是俄军现有空中加油机的数量太少,再加上伊柳辛设计局的新一代伊尔-78空中加油机的研发和测试进展缓慢。北约方面在其报告中给俄军新一代伊尔-78空中加油机起的绰号是“大富豪”(Midas,译者注:这个词直译为“米达斯”,为希腊神话中弗利治亚的国王,其贪恋财富,曾乞求让自己得到点物成金的法术,在此将其意译为“大富豪”)。
苏联军方在20世纪80年代初期研制和测试了以伊尔-76运输机为基础的新型空中加油机,当时苏联方面研制该机的唯一目的是扩大苏联庞大的战略轰炸机部队的活动范围,并取代米亚西舍夫设计局研制的M3S2和3MN2空中加油机——后两者是被重新改装后作为临时的空中加油机而使用的。伊尔-78空中加油机的原型机是对一架标准生产型伊尔-76MD运输机的机体改装而来的,并喷涂有伪民机注册号CCCP-76556。该机于1983年6月26日进行了首飞。
伊尔-78M-90A空中加油机于2018年1月25日首飞时拍摄的照片
新型加油机于同年在乌兹别克斯坦的塔什干飞机制造厂(现为塔什干机器制造厂)投入生产,首批飞机据报告是在1984年交付的。在1984年至1985年间,最初的5架标准生产型飞机交付后继续承担空勤人员的训练工作,地点位于苏联空军军事运输航空兵设在伊万诺沃(Ivanovo)的训练中心。后来,这些飞机被移交给了驻扎在乌克兰乌兹恩(Uzin)基地的空中加油机第409团。
驻扎在乌兹恩基地的空中加油机第409团最终部署了多达23架伊尔-78,共装备了三个中队。换装“大富豪”的第二支苏联空军部队是驻扎在俄罗斯东南部恩格斯空军基地的近卫空中加油机第1230团,该团于1989年开始使用其第一架伊尔-78飞机,不久之后便开始部署改进后的衍生型伊尔-78M。
自本世纪10年代初以来,由俄罗斯空天军和海军航空兵共同使用的那支规模较小的“大富豪”机队经常被要求向俄军的战术飞机部队提供空中加油服务
普通型伊尔-78空中加油机的最大起飞重量为190吨,并且其机舱内的配置可以完全转换为货舱并作为运输机使用。航空燃料盛装在货舱内一对可拆卸的圆柱形油箱中,每个重达14吨,再加上宽敞的机翼抗扭盒结构中的燃油,总燃油量达到了92.8吨。伊尔-78可以在距离基地1000千米的范围内将多达65吨重的航空煤油加给其他飞机,而在距离基地2500千米处,可进行空中加油的燃油量将下降至36吨。
伊尔-78空中加油机配备了三台由“星星”(Zvezda)机械制造设计局研制的UPAZ-1型空中加油吊舱,两台在机翼外侧下方,第三台在后机身左侧,其中后机身吊舱安装在机尾左侧的一个水平架上,距离机身中心轴线3米远,用于为大型飞机加油。
伊尔-78M尾部加油操作站内部的照片
伊尔-78的货舱保留了完全的货运能力,可以在拆除两个圆柱形的储油罐后转换为运输配置,机上还配备了全套的货物装卸设备,不过原先伊尔-76运输机的尾炮塔被改装为空中加油的“观察站”,并且在机载航空电子设备中加装了RSBN-7S“迎接”(Vstrecha)战术辅助导航(TACAN)系统,以方便加油机和受油机之间的相互感知——该系统是加油机和受油机在全天候和昼/夜条件下交会所必需的。伊尔-78空中加油机还具有新的应急放油能力,并配备了可在地面上同时为四架飞机加油的设备。
升级换代的“大富豪”
伊尔-78M可视为基准型伊尔-76MD运输机的大幅改进型号,采用了不可转换/非增压的货舱,最大起飞重量增加到210吨(在无铺筑道面的简易机场上起飞时,最大起飞重量限制为157.5吨)。改进后的伊尔-78M配备了加强的机翼和起落架,同时拆下了所有的货物装卸设备,并对货舱尾门的外形进行了整流减阻。为了将机身的结构重量降低约5吨,还拆除了机身左侧供人进入的舱门。
俄罗斯空天军的一架苏-34战斗轰炸机正在接近一架伊尔-78M加油机右侧加油吊舱放出的浮锚,准备获取燃油
伊尔-78M空中加油机的机翼抗扭盒油箱和机身内的两个圆柱形油箱(每个可容纳16吨航空煤油)中总共可容纳138吨燃油,而可加给其他飞机的燃油量则达到了80吨。伊尔-78M在距离其起飞机场1800千米的范围内可将多达65吨的航空煤油加给其他飞机,在4000千米处可将约35吨的航空煤油加给其他飞机。
伊尔-78M还配备了由“星星”机械制造设计局改进后的PAZ-1M空中加油吊舱,与原先的UPAZ-1空中加油吊舱相比,新吊舱的输油速率更高,每分钟输送的燃油量为2900升。PAZ-1M空中加油吊舱安装在机尾左侧的一个倒“L”形吊架上,之所以选择这种特殊的布置方式,是为了尽可能降低吊舱的安装位置。这一设计解决方案还将空中加油锥套的位置降低了约1米,以便使其远离机身引起的湍流,从而让空中加油锥套与受油机对接时更容易保持稳定。
PAZ-1M空中加油吊舱安装在机尾左侧的一个倒“L”形吊架上,如上图所示
1987年3月7日,第一架喷涂有伪民机注册号CCCP-76701的伊尔-78M原型机开始了首次飞行。这一改进后的“大富豪”衍生机型在20世纪80年代末开始投入批量生产,最后一架为苏联空军生产的该型飞机于1991年驶下生产线。伊尔-78M的使用寿命被设计为35年,共8000飞行小时,可进行6000次起降。
在1983年至2006年间,整个伊尔-78空中加油机家族最终有多达52架飞机被生产制造出来,其中包括32架“基本型”伊尔-78,之后是13架经过改进的伊尔-78M。在这些飞机当中,约有40架服役于苏联空军麾下,据信还有3架“大富豪”仍由苏联航空工业部所有,由伊柳辛设计局负责对其开展各种试验项目。
有一架型号为伊尔-78E(这是专门用于出口的伊尔-78M衍生机型)的飞机于20世纪80年代后期被研制出来,并于1991年被出售给了利比亚,以支持该国新购买的苏-24MK“击剑手-D”战斗轰炸机机队的运行。之后,印度空军也在2003年至2006年间接收了一批共6架新生产的伊尔-78MKI加油机。印度空军的“大富豪”机队由第78中队驾驶飞行,该中队使用以色列提供的可拆卸式软管-锥套吊舱单元和浮锚对飞机进行了改装,以便既能向印度空军机队中的俄罗斯战术飞机进行空中加油,也能向其装备的法国战术飞机进行空中加油。
后苏联时代
1991年12月苏联解体后,空中加油机第409团由之前苏联加盟共和国乌克兰的空军所继承。然而,相对于原先苏联空军频繁的飞行作业,那支数量高达23架的伊尔-78空中加油机机队已经再也不被需要了,这些飞机很快就被改装成了航空运输工具。自1993年以来,乌克兰的伊尔-78飞机已经在世界范围内被用于开展商业航空运输,以运送货物和燃料;有些伊尔-78甚至被租借给当地的多家航空公司进行商业航空运输作业。
目前,已换装新一代喷气式战术飞机的俄罗斯前线航空兵飞行员每年仅能与“大富豪”进行一到两次空中加油操作练习
为数不少的伊尔-78飞机甚至被直接出售给外国的军方和民间客户。乌克兰空军自己最终保留了一支下辖6到8架伊尔-78的机队,另外大部分飞机被长期封存或用作零件来源,有一些甚至被报废。有2架伊尔-78飞机被卖给了美国的一家民间客户(北美战术航空公司),但最终只有1架飞机在2006年交付,第2架仍停留在乌克兰。
1999年,6架之前隶属于乌克兰的伊尔-78飞机被出售给了阿尔及利亚,由阿尔及利亚的空军部队作为空中加油机使用,这也恢复了该机型最初所应当扮演的角色。另外还有1架伊尔-78飞机于2001年被交付给安哥拉,用作非军事货运飞机。
在进入21世纪的第一个十年后期,乌克兰还设法向巴基斯坦出售了4架翻新后的“大富豪”空中加油机,这些飞机被称为伊尔-76MP,是使用原始的伊尔-78空中加油机的机身翻新的,于2009年至2011年间陆续交付给巴基斯坦空军。
巴基斯坦空军的伊尔-76MP,从图中可见“大富豪”机舱内圆柱形油箱的外观
无独有偶,原先苏联空军的近卫空中加油机第1230团则由俄罗斯空军继承,这支部队在1994年获得了“空中加油机第203团”的新番号。2000年,新的空中加油机第203团从恩格斯空军基地搬到了莫斯科以南的梁赞-迪亚吉列沃(Ryazan-Dyagilevo)机场。2008年,俄罗斯空军的“大富豪”空中加油机机队再次经历了一场改革,这次,他们成为了第43战斗训练和机组人员换装中心麾下的一个组成单位。
2013年12月,俄罗斯空军这支驻扎在梁赞-迪亚吉列沃机场的硕果仅存的空中加油机部队又恢复了他们在1994年至2008年间的番号:其又被重新称为“空中加油机第203团”,并直接向总部位于莫斯科的俄罗斯远程航空兵司令部负责。根据俄罗斯国营的“红星”电视台频道的报道,在2018年年中,俄罗斯空天军拥有一支由10架伊尔-78M和5架伊尔-78组成的空中加油机机队。
提升性能
第一架伊尔-78M-90A空中加油机是在俄罗斯东南部乌里扬诺夫斯克市的“航星-SP”(Aviastar-SP)飞机制造厂里生产的,该机以改进后的伊尔-76MD-90A型军用运输机为基础,并于2017年11月29日下线。下线的第一架伊尔-78M-90A机身上喷涂的俄罗斯国家航空器注册号为RF-78741,该机于2018年1月25日首飞。工厂试飞计划的完成为下一步在俄罗斯空天军下属的第929国立试飞中心开展更复杂的飞行测试活动铺平了道路。
这架正在接受“大富豪”空中加油的飞机隶属于“俄罗斯勇士”飞行表演队,照片摄于利佩茨克基地上空
饶是如此,俄罗斯空天军的新一代空中加油机还是经历了漫长的研发过程,唯一的一架原型机(序列号为c/n 02-01)于2015年2月在“航星-SP”飞机制造厂开工,原始合同要求在2016年年初进行首飞,但该项目拖延了两年。
根据最初的估计,俄罗斯空天军的需求量大约为30架新型加油机,以补充现有的伊尔-78和伊尔-78M机队;俄罗斯空天军也计划通过升级和使用寿命延长计划对老旧的伊尔-78进行“循环使用”。不过,生产订单尚未下达,具体的合同很有希望在成功完成伊尔-78M-90A的首次飞行测试后签署。
伊尔-78M-90A的批量生产工作有望最早在2021年开始,但需要在俄罗斯空天军对该机型完成详尽的测试工作并获得令人满意的结果后再开始
实际上,在2018年8月,俄罗斯国防部副部长阿列克谢·克里沃鲁奇科(Alexey Krivoruchko)就向媒体表示,一份长期的合同将只涵盖14架伊尔-78M-90A,其中最后一批飞机定于2027年交付给俄罗斯空天军。他还暗示订单可能还会增加,但短期目标是要从2018年开始进行的试飞工作中取得积极的成果。
得益于配备有货物装卸设备的可改装货舱,伊尔-78M-90A保留了其前身伊尔-76MD-90A的全部运输能力。安装在货舱中的两个可拆卸油箱可以迅速地更换为装有42吨水的VAP-2型灭火套件。伊尔-78MK-90是伊尔-78M-90A的出口衍生型号,也保留了可进行改装的货舱,但尚未接到订单。
这两种新一代“大富豪”衍生机型(伊尔-78MK-90和伊尔-78M-90A)拥有加强的机身结构和全新的航空电子套件,并由四台俄罗斯Aviadvigatel公司研制的PS-90A-76涡轮风扇发动机提供动力。新研制的PS-90A-76发动机可以降低油耗,以扩大飞机的航程,同时发动机增加的额定推力提供了更快的爬升速率,并大大改善了飞机的起飞性能。与采用D-30KP-2发动机的伊尔-78和伊尔-78M相比,新型节油发动机的耗油率降低了约10%,飞机航程则扩大了18%。
伊尔-78M在距离其起飞机场1800千米的范围内可将多达65吨的航空煤油加给其他飞机
新型伊尔-78M-90A空中加油机的最大航程为5000千米,有效载荷为52吨,最大有效载荷为60吨;机身设计寿命为30年、30000飞行小时和10000次起降。PS-90A-76涡轮风扇发动机使“大富豪”的起飞和着陆性能大大提高,同时还将起飞滑跑距离减少至1600米。PS-90A-76涡轮风扇发动机的巡航推力额定值为33.05千牛(约3.37吨),紧急模式下发动机的推力为156.9千牛(约16吨),最大推力额定值为142.2千牛(约14.5吨)。
伊尔-78M-90A空中加油机的航空电子套件也是以伊尔-76MD-90A运输机的“圆顶-3-76M”(Kupol-Ⅲ-76M)集成式数字化航空电子套件为基础的,包括有8台显示屏的KSEIS“玻璃化”驾驶舱、SAU-1T-2B数字化自动驾驶仪和BPSN-2卫星导航系统。就空中加油机所要发挥的作用而言,唯一附加的航空电子组件是经过验证的RSBN-7S短距辅助装置,可用于加油机/受油机会合模式下的导航。
伊尔-76MD-90空中运输机及其衍生机型伊尔-78M-90A空中加油机采用了相同的座舱与多功能显示器配置,它们均配备了拥有8块显示屏的KSEIS“玻璃化”座舱系统,上图所示为在工程模拟样机上拍摄的座舱景象
伊尔-78M-90A空中加油机上先进的“维捷布斯克-76”(Vitebsk-76)自卫套件是从伊尔-76MD-90A运输机上“借用”来的,旨在对抗红外和雷达制导武器的威胁。该自卫套件集成了一台“粉彩”(Pastel)雷达告警接收机、一台“响应”(Otklik)激光告警接收机和一套紫外线导弹迫近告警系统。
伊尔-78M-90A空中加油机还配备了一台单向激光干扰器,该激光干扰器安装在机身下方的吊舱中,以破坏向飞机发射的热寻的导弹的制导系统。此外,还有成套的对抗措施布撒器,可发射50毫米红外热焰弹和干扰弹,安装在飞机主起落架的机舱中。伊尔-78M-90A空中加油机的机鼻上还安装有一台光电/红外(EO/IR)传感器转塔,该转塔也取自伊尔-76MD-90A运输机,可用于夜间着陆进场和低空飞行。
新一代“大富豪”空中加油机配备了导弹迫近告警系统,以及安装在机腹下方的激光对抗干扰吊舱和布撒器,可让飞机在高风险的环境下进行作业
强化各种能力
据称,俄罗斯空天军的自用版本和拟议的新一代“大富豪”出口型均能够在主翼抗扭盒结构的油箱中装载87.6吨燃油,而在其两个圆柱形油箱中可容纳35.1吨燃油,从而获得了最大化的燃油容量——122.7吨。在距离起飞点1000千米的范围内,可将多达75吨重的航空燃油加给其他飞机,在2000千米时降至57吨,在3000千米时降至40吨。当所飞的空中加油航线紧挨着其起飞的机场时,新一代“大富豪”加油机还可以将最大达82吨重的燃油输送给受油机。空对空加油操作可以在2000米至9000米的高度范围和440千米/小时至600千米/小时的速度范围内进行。
就新一代“大富豪”空中加油机的机身和系统设计而言,除了拥有完善的自备货物装卸设备之外,还具有在敌对环境中进行高强度作战所需的高冗余度,特别是在机身结构设计方面,纳入了大量的高升力设备、坚固的起落架和辅助动力装置。
根据制造商伊柳辛航空联合体的说法,与其他现代化空中加油机相比,“大富豪”的优势之一是能够在极端的地面条件下(没有地面支持或导航设备的情况下)将部队或货物投送到已铺装或未铺装的简易跑道上。该机还保留了全部的空投货物和部队的能力。
伊尔-78M-90A加油机可以在铺装和未铺装的跑道上安全作业,必要时甚至可以在满是污泥、碎石或草地的简易跑道上起降
伊尔-78M-90A宽敞的货舱可以在两个小时内改装为特定的任务配置,这使“大富豪”可以按需要运送多达225名坐在上下两层地板上的士兵或145名伞兵。“大富豪”的货舱还可以在飞行期间为多达114名担架患者提供医疗后送服务,同时提供包括外科手术在内的医疗服务。
在接下来的十年间,随着新型伊尔-78-90A和升级后的伊尔-78-2空中加油机的部署,将为原本规模较小的俄罗斯空天军加油机机队提供急需的规模扩充,以服务于俄军不断加强的战略和远程轰炸机部队。“大富豪”还将增强俄罗斯在全球范围内投射力量的能力,以及打击远距离目标的能力。
伊尔-78M是在伊尔-76MD的基础上诞生的一款功能更加强大的空中加油机衍生型号,尽管无法再改装为运输机使用,但伊尔-78M在其机翼抗扭盒结构和机舱的两个圆柱形油箱中可容纳多达138吨燃油
空中加油吊舱和缓慢的升级
UPAZ系列的统一软管-锥套式空中加油吊舱单元是由俄罗斯制造商“星星”机械制造设计局研发的——“星星”机械制造设计局以其K-36高性能弹射座椅而闻名。UPAZ系列空中加油吊舱的研发工作始于1975年,于20世纪80年代初投入生产。
伊尔-78和伊尔-78M空中加油机最初使用的UPAZ-1“萨哈林”(Sakhalin)吊舱单元采用长度26米、直径52毫米的软管,配有可折叠的漏斗状浮锚。给战术飞机加油时的燃油传输速率被设定为1000升/分钟,给战略轰炸机加油时的燃油传输速率被设定为2200升/分钟。改进后的PAZ-1M吊舱安装在伊尔-78M机尾左侧呈倒“L”形弯曲的吊架上,输油速率提高到了2900升/分钟。UPAZ-1/PAZ-1M空中加油吊舱结构紧凑,其鼻锥部直径为600毫米,带有可变螺距叶片的冲压空气涡轮发电机作为电源,发出的电力驱动离心式燃油输送泵并控制软管的放出和收回。
为了给与受油机的接触和燃油传输提供安全的条件,UPAZ-1/PAZ-1M空中加油吊舱的软管设有恒定张力系统,可实现与受油机的稳定接触。燃油的传输在很大程度上是一个自动化进行的过程,由加油探头和锥套之间的接触启动,并在将预设体积的燃油倾注到受油机中时自动结束;也可以由飞机后座舱中的加油操作员手动关闭。
UPAZ-1空中加油吊舱的内部构造
UPAZ-1M是“星星”机械制造设计局为新一代“大富豪”衍生机型研制的最新式空中加油吊舱,新吊舱具有新增的数字化控制功能,并提高了燃油传输速率,达到了3000升/分钟。
伊尔-78-2飞机是俄罗斯空天军现有“大富豪”机队的升级方案,其原型机是从一架伊尔-78M改装而来的,机号为RF-94972,序列号为c/n 79-05,于2019年9月26日首飞。截至2020年3月,该机仍然处在由伊柳辛航空联合体进行初步测试的阶段。完成初步测试后,该机将被移交给俄罗斯空天军,以进入更加严格的飞行测试阶段。
俄罗斯空天军的空中加油能力严重不足,在可预见的将来,其空中加油机机队仅会得到适度的扩充,主要依赖新生产的伊尔-78M-90A,并由升级后的伊尔-78-2进行补充
伊尔-78-2这一升级项目类似于伊尔-76MD-M运输机的升级方案,据报道,伊尔-78-2的航空电子设备套件也与伊尔-78MD-90A上使用的相同。升级后的飞机的使用寿命可延长至40年,从而使俄罗斯空天军现有的“大富豪”机队可以继续服役至2030年左右。不能排除俄罗斯方面努力将“大富豪”的使用寿命延长至45年甚至50年,从而使该机型的服役年限一直持续到21世纪40年代初。
失败的改装
俄罗斯方面曾试图为其空天军部队采购两架伊柳辛设计局研制的伊尔-96-400TZ远程加油机/运输机,但这一努力在2017年失败了。据报道,原因是军方未能与伊尔-96-400TZ飞机的制造商伊柳辛航空联合体就研发范围和最终定价达成协议。
现有的两架伊尔-96-400T货运飞机是在沃罗涅日市的“沃罗涅日飞机制造公司”(VASO)的工厂内制造的,并且已于2013年被指定用于改装成战略加油机,以支援俄罗斯的图-160“白天鹅”和图-95MS“熊-H”战略轰炸机机队的全球活动。这两架四引擎的喷气式货机由现已破产的俄罗斯航空运营商波莱特(Polet)公司在2009年至2011年间运营,后被其所有者伊柳辛金融公司(IFC)收回,并于2015年1月签订合同,将其为俄罗斯空天军改装成空中加油机/运输机,交付截止日期定为2018年11月。
俄罗斯有关方面于2015年签署了合同,由伊柳辛航空联合体负责,将两架原先隶属于俄罗斯航空运营商波莱特公司的伊尔-96-400T飞机为俄罗斯空天军改装成空中加油机。不过,这一工作在两年后被终止,原因是各方未能商定最终的价格
然而,在研发过程中,伊柳辛航空联合体方面意识到,改装成空中加油机的商定价格不足以涵盖新安装的所有任务设备,以及测试和认证方面的所有军事需求。据俄罗斯日报《消息报》的报道,伊柳辛航空联合体方面为伊尔-96-400TZ飞机提供了缩短时间和加快速度的研发、改装和测试流程,以降低改装成本。俄罗斯国防部方面对这一提议表示不满意,并最终拒绝接受。结果,俄罗斯空天军失去了获得一款新式空中加油机的机会——要知道,伊尔-96-400TZ加油机的载油量以及货物和人员装载量可能比“大富豪”要多得多,其本来非常适合支援目前已恢复实力的图-160机队的全球巡逻活动。