譯者註:本文原文發表在《空軍月刊》雜誌上,原作者是亞歷山大•姆拉德諾夫。譯文所配圖片有改動。
俄羅斯伊柳辛設計局研製的伊爾-78「大富豪」空中加油機是俄羅斯空天軍的高價值空中資產之一,亞歷山大•姆拉德諾夫在本文中探討了這款空中加油機的起源,並詳細敘述了「大富豪」的最新改進型——伊爾-78M-90A。
新一代「大富豪」空中加油機是以伊柳辛設計局經過大幅改進的伊爾-76MD-90A軍用運輸機的機身、動力裝置和系統為基礎而研製的
俄羅斯軍隊的進攻性空中力量正在以相對較快的速度增長著,不過,儘管新型戰術戰鬥機已經大規模列裝,而且俄軍的遠程轟炸機機隊也進行了廣泛的升級改進,但到目前為止,事實證明俄羅斯空天軍尚無力提供可靠的空中加油支援能力。導致這一不利情況的主要原因是俄軍現有空中加油機的數量太少,再加上伊柳辛設計局的新一代伊爾-78空中加油機的研發和測試進展緩慢。北約方面在其報告中給俄軍新一代伊爾-78空中加油機起的綽號是「大富豪」(Midas,譯者註:這個詞直譯為「米達斯」,為希臘神話中弗利治亞的國王,其貪戀財富,曾乞求讓自己得到點物成金的法術,在此將其意譯為「大富豪」)。
蘇聯軍方在20世紀80年代初期研製和測試了以伊爾-76運輸機為基礎的新型空中加油機,當時蘇聯方面研製該機的唯一目的是擴大蘇聯龐大的戰略轟炸機部隊的活動範圍,並取代米亞西舍夫設計局研製的M3S2和3MN2空中加油機——後兩者是被重新改裝後作為臨時的空中加油機而使用的。伊爾-78空中加油機的原型機是對一架標準生產型伊爾-76MD運輸機的機體改裝而來的,並噴塗有偽民機註冊號CCCP-76556。該機於1983年6月26日進行了首飛。
伊爾-78M-90A空中加油機於2018年1月25日首飛時拍攝的照片
新型加油機於同年在烏茲別克斯坦的塔什幹飛機製造廠(現為塔什幹機器製造廠)投入生產,首批飛機據報告是在1984年交付的。在1984年至1985年間,最初的5架標準生產型飛機交付後繼續承擔空勤人員的訓練工作,地點位於蘇聯空軍軍事運輸航空兵設在伊萬諾沃(Ivanovo)的訓練中心。後來,這些飛機被移交給了駐紮在烏克蘭烏茲恩(Uzin)基地的空中加油機第409團。
駐紮在烏茲恩基地的空中加油機第409團最終部署了多達23架伊爾-78,共裝備了三個中隊。換裝「大富豪」的第二支蘇聯空軍部隊是駐紮在俄羅斯東南部恩格斯空軍基地的近衛空中加油機第1230團,該團於1989年開始使用其第一架伊爾-78飛機,不久之後便開始部署改進後的衍生型伊爾-78M。
自本世紀10年代初以來,由俄羅斯空天軍和海軍航空兵共同使用的那支規模較小的「大富豪」機隊經常被要求向俄軍的戰術飛機部隊提供空中加油服務
普通型伊爾-78空中加油機的最大起飛重量為190噸,並且其機艙內的配置可以完全轉換為貨艙並作為運輸機使用。航空燃料盛裝在貨艙內一對可拆卸的圓柱形油箱中,每個重達14噸,再加上寬敞的機翼抗扭盒結構中的燃油,總燃油量達到了92.8噸。伊爾-78可以在距離基地1000千米的範圍內將多達65噸重的航空煤油加給其他飛機,而在距離基地2500千米處,可進行空中加油的燃油量將下降至36噸。
伊爾-78空中加油機配備了三臺由「星星」(Zvezda)機械製造設計局研製的UPAZ-1型空中加油吊艙,兩臺在機翼外側下方,第三臺在後機身左側,其中後機身吊艙安裝在機尾左側的一個水平架上,距離機身中心軸線3米遠,用於為大型飛機加油。
伊爾-78M尾部加油操作站內部的照片
伊爾-78的貨艙保留了完全的貨運能力,可以在拆除兩個圓柱形的儲油罐後轉換為運輸配置,機上還配備了全套的貨物裝卸設備,不過原先伊爾-76運輸機的尾炮塔被改裝為空中加油的「觀察站」,並且在機載航空電子設備中加裝了RSBN-7S「迎接」(Vstrecha)戰術輔助導航(TACAN)系統,以方便加油機和受油機之間的相互感知——該系統是加油機和受油機在全天候和晝/夜條件下交會所必需的。伊爾-78空中加油機還具有新的應急放油能力,並配備了可在地面上同時為四架飛機加油的設備。
升級換代的「大富豪」
伊爾-78M可視為基準型伊爾-76MD運輸機的大幅改進型號,採用了不可轉換/非增壓的貨艙,最大起飛重量增加到210噸(在無鋪築道面的簡易機場上起飛時,最大起飛重量限制為157.5噸)。改進後的伊爾-78M配備了加強的機翼和起落架,同時拆下了所有的貨物裝卸設備,並對貨艙尾門的外形進行了整流減阻。為了將機身的結構重量降低約5噸,還拆除了機身左側供人進入的艙門。
俄羅斯空天軍的一架蘇-34戰鬥轟炸機正在接近一架伊爾-78M加油機右側加油吊艙放出的浮錨,準備獲取燃油
伊爾-78M空中加油機的機翼抗扭盒油箱和機身內的兩個圓柱形油箱(每個可容納16噸航空煤油)中總共可容納138噸燃油,而可加給其他飛機的燃油量則達到了80噸。伊爾-78M在距離其起飛機場1800千米的範圍內可將多達65噸的航空煤油加給其他飛機,在4000千米處可將約35噸的航空煤油加給其他飛機。
伊爾-78M還配備了由「星星」機械製造設計局改進後的PAZ-1M空中加油吊艙,與原先的UPAZ-1空中加油吊艙相比,新吊艙的輸油速率更高,每分鐘輸送的燃油量為2900升。PAZ-1M空中加油吊艙安裝在機尾左側的一個倒「L」形吊架上,之所以選擇這種特殊的布置方式,是為了儘可能降低吊艙的安裝位置。這一設計解決方案還將空中加油錐套的位置降低了約1米,以便使其遠離機身引起的湍流,從而讓空中加油錐套與受油機對接時更容易保持穩定。
PAZ-1M空中加油吊艙安裝在機尾左側的一個倒「L」形吊架上,如上圖所示
1987年3月7日,第一架噴塗有偽民機註冊號CCCP-76701的伊爾-78M原型機開始了首次飛行。這一改進後的「大富豪」衍生機型在20世紀80年代末開始投入批量生產,最後一架為蘇聯空軍生產的該型飛機於1991年駛下生產線。伊爾-78M的使用壽命被設計為35年,共8000飛行小時,可進行6000次起降。
在1983年至2006年間,整個伊爾-78空中加油機家族最終有多達52架飛機被生產製造出來,其中包括32架「基本型」伊爾-78,之後是13架經過改進的伊爾-78M。在這些飛機當中,約有40架服役於蘇聯空軍麾下,據信還有3架「大富豪」仍由蘇聯航空工業部所有,由伊柳辛設計局負責對其開展各種試驗項目。
有一架型號為伊爾-78E(這是專門用於出口的伊爾-78M衍生機型)的飛機於20世紀80年代後期被研製出來,並於1991年被出售給了利比亞,以支持該國新購買的蘇-24MK「擊劍手-D」戰鬥轟炸機機隊的運行。之後,印度空軍也在2003年至2006年間接收了一批共6架新生產的伊爾-78MKI加油機。印度空軍的「大富豪」機隊由第78中隊駕駛飛行,該中隊使用以色列提供的可拆卸式軟管-錐套吊艙單元和浮錨對飛機進行了改裝,以便既能向印度空軍機隊中的俄羅斯戰術飛機進行空中加油,也能向其裝備的法國戰術飛機進行空中加油。
後蘇聯時代
1991年12月蘇聯解體後,空中加油機第409團由之前蘇聯加盟共和國烏克蘭的空軍所繼承。然而,相對於原先蘇聯空軍頻繁的飛行作業,那支數量高達23架的伊爾-78空中加油機機隊已經再也不被需要了,這些飛機很快就被改裝成了航空運輸工具。自1993年以來,烏克蘭的伊爾-78飛機已經在世界範圍內被用於開展商業航空運輸,以運送貨物和燃料;有些伊爾-78甚至被租借給當地的多家航空公司進行商業航空運輸作業。
目前,已換裝新一代噴氣式戰術飛機的俄羅斯前線航空兵飛行員每年僅能與「大富豪」進行一到兩次空中加油操作練習
為數不少的伊爾-78飛機甚至被直接出售給外國的軍方和民間客戶。烏克蘭空軍自己最終保留了一支下轄6到8架伊爾-78的機隊,另外大部分飛機被長期封存或用作零件來源,有一些甚至被報廢。有2架伊爾-78飛機被賣給了美國的一家民間客戶(北美戰術航空公司),但最終只有1架飛機在2006年交付,第2架仍停留在烏克蘭。
1999年,6架之前隸屬於烏克蘭的伊爾-78飛機被出售給了阿爾及利亞,由阿爾及利亞的空軍部隊作為空中加油機使用,這也恢復了該機型最初所應當扮演的角色。另外還有1架伊爾-78飛機於2001年被交付給安哥拉,用作非軍事貨運飛機。
在進入21世紀的第一個十年後期,烏克蘭還設法向巴基斯坦出售了4架翻新後的「大富豪」空中加油機,這些飛機被稱為伊爾-76MP,是使用原始的伊爾-78空中加油機的機身翻新的,於2009年至2011年間陸續交付給巴基斯坦空軍。
巴基斯坦空軍的伊爾-76MP,從圖中可見「大富豪」機艙內圓柱形油箱的外觀
無獨有偶,原先蘇聯空軍的近衛空中加油機第1230團則由俄羅斯空軍繼承,這支部隊在1994年獲得了「空中加油機第203團」的新番號。2000年,新的空中加油機第203團從恩格斯空軍基地搬到了莫斯科以南的梁贊-迪亞吉列沃(Ryazan-Dyagilevo)機場。2008年,俄羅斯空軍的「大富豪」空中加油機機隊再次經歷了一場改革,這次,他們成為了第43戰鬥訓練和機組人員換裝中心麾下的一個組成單位。
2013年12月,俄羅斯空軍這支駐紮在梁贊-迪亞吉列沃機場的碩果僅存的空中加油機部隊又恢復了他們在1994年至2008年間的番號:其又被重新稱為「空中加油機第203團」,並直接向總部位於莫斯科的俄羅斯遠程航空兵司令部負責。根據俄羅斯國營的「紅星」電視臺頻道的報導,在2018年年中,俄羅斯空天軍擁有一支由10架伊爾-78M和5架伊爾-78組成的空中加油機機隊。
提升性能
第一架伊爾-78M-90A空中加油機是在俄羅斯東南部烏裡揚諾夫斯克市的「航星-SP」(Aviastar-SP)飛機製造廠裡生產的,該機以改進後的伊爾-76MD-90A型軍用運輸機為基礎,並於2017年11月29日下線。下線的第一架伊爾-78M-90A機身上噴塗的俄羅斯國家航空器註冊號為RF-78741,該機於2018年1月25日首飛。工廠試飛計劃的完成為下一步在俄羅斯空天軍下屬的第929國立試飛中心開展更複雜的飛行測試活動鋪平了道路。
這架正在接受「大富豪」空中加油的飛機隸屬於「俄羅斯勇士」飛行表演隊,照片攝於利佩茨克基地上空
饒是如此,俄羅斯空天軍的新一代空中加油機還是經歷了漫長的研發過程,唯一的一架原型機(序列號為c/n 02-01)於2015年2月在「航星-SP」飛機製造廠開工,原始合同要求在2016年年初進行首飛,但該項目拖延了兩年。
根據最初的估計,俄羅斯空天軍的需求量大約為30架新型加油機,以補充現有的伊爾-78和伊爾-78M機隊;俄羅斯空天軍也計劃通過升級和使用壽命延長計劃對老舊的伊爾-78進行「循環使用」。不過,生產訂單尚未下達,具體的合同很有希望在成功完成伊爾-78M-90A的首次飛行測試後籤署。
伊爾-78M-90A的批量生產工作有望最早在2021年開始,但需要在俄羅斯空天軍對該機型完成詳盡的測試工作並獲得令人滿意的結果後再開始
實際上,在2018年8月,俄羅斯國防部副部長阿列克謝•克裡沃魯奇科(Alexey Krivoruchko)就向媒體表示,一份長期的合同將只涵蓋14架伊爾-78M-90A,其中最後一批飛機定於2027年交付給俄羅斯空天軍。他還暗示訂單可能還會增加,但短期目標是要從2018年開始進行的試飛工作中取得積極的成果。
得益於配備有貨物裝卸設備的可改裝貨艙,伊爾-78M-90A保留了其前身伊爾-76MD-90A的全部運輸能力。安裝在貨艙中的兩個可拆卸油箱可以迅速地更換為裝有42噸水的VAP-2型滅火套件。伊爾-78MK-90是伊爾-78M-90A的出口衍生型號,也保留了可進行改裝的貨艙,但尚未接到訂單。
這兩種新一代「大富豪」衍生機型(伊爾-78MK-90和伊爾-78M-90A)擁有加強的機身結構和全新的航空電子套件,並由四臺俄羅斯Aviadvigatel公司研製的PS-90A-76渦輪風扇發動機提供動力。新研製的PS-90A-76發動機可以降低油耗,以擴大飛機的航程,同時發動機增加的額定推力提供了更快的爬升速率,並大大改善了飛機的起飛性能。與採用D-30KP-2發動機的伊爾-78和伊爾-78M相比,新型節油發動機的耗油率降低了約10%,飛機航程則擴大了18%。
伊爾-78M在距離其起飛機場1800千米的範圍內可將多達65噸的航空煤油加給其他飛機
新型伊爾-78M-90A空中加油機的最大航程為5000千米,有效載荷為52噸,最大有效載荷為60噸;機身設計壽命為30年、30000飛行小時和10000次起降。PS-90A-76渦輪風扇發動機使「大富豪」的起飛和著陸性能大大提高,同時還將起飛滑跑距離減少至1600米。PS-90A-76渦輪風扇發動機的巡航推力額定值為33.05千牛(約3.37噸),緊急模式下發動機的推力為156.9千牛(約16噸),最大推力額定值為142.2千牛(約14.5噸)。
伊爾-78M-90A空中加油機的航空電子套件也是以伊爾-76MD-90A運輸機的「圓頂-3-76M」(Kupol-Ⅲ-76M)集成式數位化航空電子套件為基礎的,包括有8臺顯示屏的KSEIS「玻璃化」駕駛艙、SAU-1T-2B數位化自動駕駛儀和BPSN-2衛星導航系統。就空中加油機所要發揮的作用而言,唯一附加的航空電子組件是經過驗證的RSBN-7S短距輔助裝置,可用於加油機/受油機會合模式下的導航。
伊爾-76MD-90空中運輸機及其衍生機型伊爾-78M-90A空中加油機採用了相同的座艙與多功能顯示器配置,它們均配備了擁有8塊顯示屏的KSEIS「玻璃化」座艙系統,上圖所示為在工程模擬樣機上拍攝的座艙景象
伊爾-78M-90A空中加油機上先進的「維捷布斯克-76」(Vitebsk-76)自衛套件是從伊爾-76MD-90A運輸機上「借用」來的,旨在對抗紅外和雷達制導武器的威脅。該自衛套件集成了一臺「粉彩」(Pastel)雷達告警接收機、一臺「響應」(Otklik)雷射告警接收機和一套紫外線飛彈迫近告警系統。
伊爾-78M-90A空中加油機還配備了一臺單向雷射幹擾器,該雷射幹擾器安裝在機身下方的吊艙中,以破壞向飛機發射的熱尋的飛彈的制導系統。此外,還有成套的對抗措施布撒器,可發射50毫米紅外熱焰彈和幹擾彈,安裝在飛機主起落架的機艙中。伊爾-78M-90A空中加油機的機鼻上還安裝有一臺光電/紅外(EO/IR)傳感器轉塔,該轉塔也取自伊爾-76MD-90A運輸機,可用於夜間著陸進場和低空飛行。
新一代「大富豪」空中加油機配備了飛彈迫近告警系統,以及安裝在機腹下方的雷射對抗幹擾吊艙和布撒器,可讓飛機在高風險的環境下進行作業
強化各種能力
據稱,俄羅斯空天軍的自用版本和擬議的新一代「大富豪」出口型均能夠在主翼抗扭盒結構的油箱中裝載87.6噸燃油,而在其兩個圓柱形油箱中可容納35.1噸燃油,從而獲得了最大化的燃油容量——122.7噸。在距離起飛點1000千米的範圍內,可將多達75噸重的航空燃油加給其他飛機,在2000千米時降至57噸,在3000千米時降至40噸。當所飛的空中加油航線緊挨著其起飛的機場時,新一代「大富豪」加油機還可以將最大達82噸重的燃油輸送給受油機。空對空加油操作可以在2000米至9000米的高度範圍和440千米/小時至600千米/小時的速度範圍內進行。
就新一代「大富豪」空中加油機的機身和系統設計而言,除了擁有完善的自備貨物裝卸設備之外,還具有在敵對環境中進行高強度作戰所需的高冗餘度,特別是在機身結構設計方面,納入了大量的高升力設備、堅固的起落架和輔助動力裝置。
根據製造商伊柳辛航空聯合體的說法,與其他現代化空中加油機相比,「大富豪」的優勢之一是能夠在極端的地麵條件下(沒有地面支持或導航設備的情況下)將部隊或貨物投送到已鋪裝或未鋪裝的簡易跑道上。該機還保留了全部的空投貨物和部隊的能力。
伊爾-78M-90A加油機可以在鋪裝和未鋪裝的跑道上安全作業,必要時甚至可以在滿是汙泥、碎石或草地的簡易跑道上起降
伊爾-78M-90A寬敞的貨艙可以在兩個小時內改裝為特定的任務配置,這使「大富豪」可以按需要運送多達225名坐在上下兩層地板上的士兵或145名傘兵。「大富豪」的貨艙還可以在飛行期間為多達114名擔架患者提供醫療後送服務,同時提供包括外科手術在內的醫療服務。
在接下來的十年間,隨著新型伊爾-78-90A和升級後的伊爾-78-2空中加油機的部署,將為原本規模較小的俄羅斯空天軍加油機機隊提供急需的規模擴充,以服務於俄軍不斷加強的戰略和遠程轟炸機部隊。「大富豪」還將增強俄羅斯在全球範圍內投射力量的能力,以及打擊遠距離目標的能力。
伊爾-78M是在伊爾-76MD的基礎上誕生的一款功能更加強大的空中加油機衍生型號,儘管無法再改裝為運輸機使用,但伊爾-78M在其機翼抗扭盒結構和機艙的兩個圓柱形油箱中可容納多達138噸燃油
空中加油吊艙和緩慢的升級
UPAZ系列的統一軟管-錐套式空中加油吊艙單元是由俄羅斯製造商「星星」機械製造設計局研發的——「星星」機械製造設計局以其K-36高性能彈射座椅而聞名。UPAZ系列空中加油吊艙的研發工作始於1975年,於20世紀80年代初投入生產。
伊爾-78和伊爾-78M空中加油機最初使用的UPAZ-1「薩哈林」(Sakhalin)吊艙單元採用長度26米、直徑52毫米的軟管,配有可摺疊的漏鬥狀浮錨。給戰術飛機加油時的燃油傳輸速率被設定為1000升/分鐘,給戰略轟炸機加油時的燃油傳輸速率被設定為2200升/分鐘。改進後的PAZ-1M吊艙安裝在伊爾-78M機尾左側呈倒「L」形彎曲的吊架上,輸油速率提高到了2900升/分鐘。UPAZ-1/PAZ-1M空中加油吊艙結構緊湊,其鼻錐部直徑為600毫米,帶有可變螺距葉片的衝壓空氣渦輪發電機作為電源,發出的電力驅動離心式燃油輸送泵並控制軟管的放出和收回。
為了給與受油機的接觸和燃油傳輸提供安全的條件,UPAZ-1/PAZ-1M空中加油吊艙的軟管設有恆定張力系統,可實現與受油機的穩定接觸。燃油的傳輸在很大程度上是一個自動化進行的過程,由加油探頭和錐套之間的接觸啟動,並在將預設體積的燃油傾注到受油機中時自動結束;也可以由飛機後座艙中的加油操作員手動關閉。
UPAZ-1空中加油吊艙的內部構造
UPAZ-1M是「星星」機械製造設計局為新一代「大富豪」衍生機型研製的最新式空中加油吊艙,新吊艙具有新增的數位化控制功能,並提高了燃油傳輸速率,達到了3000升/分鐘。
伊爾-78-2飛機是俄羅斯空天軍現有「大富豪」機隊的升級方案,其原型機是從一架伊爾-78M改裝而來的,機號為RF-94972,序列號為c/n 79-05,於2019年9月26日首飛。截至2020年3月,該機仍然處在由伊柳辛航空聯合體進行初步測試的階段。完成初步測試後,該機將被移交給俄羅斯空天軍,以進入更加嚴格的飛行測試階段。
俄羅斯空天軍的空中加油能力嚴重不足,在可預見的將來,其空中加油機機隊僅會得到適度的擴充,主要依賴新生產的伊爾-78M-90A,並由升級後的伊爾-78-2進行補充
伊爾-78-2這一升級項目類似於伊爾-76MD-M運輸機的升級方案,據報導,伊爾-78-2的航空電子設備套件也與伊爾-78MD-90A上使用的相同。升級後的飛機的使用壽命可延長至40年,從而使俄羅斯空天軍現有的「大富豪」機隊可以繼續服役至2030年左右。不能排除俄羅斯方面努力將「大富豪」的使用壽命延長至45年甚至50年,從而使該機型的服役年限一直持續到21世紀40年代初。
失敗的改裝
俄羅斯方面曾試圖為其空天軍部隊採購兩架伊柳辛設計局研製的伊爾-96-400TZ遠程加油機/運輸機,但這一努力在2017年失敗了。據報導,原因是軍方未能與伊爾-96-400TZ飛機的製造商伊柳辛航空聯合體就研發範圍和最終定價達成協議。
現有的兩架伊爾-96-400T貨運飛機是在沃羅涅日市的「沃羅涅日飛機製造公司」(VASO)的工廠內製造的,並且已於2013年被指定用於改裝成戰略加油機,以支援俄羅斯的圖-160「白天鵝」和圖-95MS「熊-H」戰略轟炸機機隊的全球活動。這兩架四引擎的噴氣式貨機由現已破產的俄羅斯航空運營商波萊特(Polet)公司在2009年至2011年間運營,後被其所有者伊柳辛金融公司(IFC)收回,並於2015年1月籤訂合同,將其為俄羅斯空天軍改裝成空中加油機/運輸機,交付截止日期定為2018年11月。
俄羅斯有關方面於2015年籤署了合同,由伊柳辛航空聯合體負責,將兩架原先隸屬於俄羅斯航空運營商波萊特公司的伊爾-96-400T飛機為俄羅斯空天軍改裝成空中加油機。不過,這一工作在兩年後被終止,原因是各方未能商定最終的價格
然而,在研發過程中,伊柳辛航空聯合體方面意識到,改裝成空中加油機的商定價格不足以涵蓋新安裝的所有任務設備,以及測試和認證方面的所有軍事需求。據俄羅斯日報《消息報》的報導,伊柳辛航空聯合體方面為伊爾-96-400TZ飛機提供了縮短時間和加快速度的研發、改裝和測試流程,以降低改裝成本。俄羅斯國防部方面對這一提議表示不滿意,並最終拒絕接受。結果,俄羅斯空天軍失去了獲得一款新式空中加油機的機會——要知道,伊爾-96-400TZ加油機的載油量以及貨物和人員裝載量可能比「大富豪」要多得多,其本來非常適合支援目前已恢復實力的圖-160機隊的全球巡邏活動。