小飞机也能有大航程,战力倍增神器:保形油箱

小飞机也能有大航程,战力倍增神器:保形油箱

仔细看,F-16I与F-15均安装了保形油箱

保形油箱,“希伯来雄鹰”的偏爱

1980年,两伊战争爆发。为阻止伊拉克获得核武器,以色列与伊朗暗中结盟,怂恿伊朗空军去摧毁伊拉克图瓦萨核电站的“塔穆兹-1号”反应堆。该反应堆由法国提供,被以色列怀疑用于制造核弹的同位素钚-239。1980年9月30日,伊朗空军出动2架F-4E“鬼怪”Ⅱ战斗机向核电站投掷了12枚MK82炸弹,但精度不佳,没能摧毁反应堆堆芯。

以色列空军F-16I 保形油箱经过气动优化

以色列只好亲自出马,从1980年底开始谋划“歌剧”计划。以色列空军决定用第110、117中队的F-16战斗机担任空袭任务,而第133中队的F-15则提供空中掩护。此次长途奔袭超过1000公里,但F-16的作战半径只有885公里,以色列空军经过仔细研究,决定拆除F-16机上不必要的设备,减轻自重;对挂弹方案也进行了反复地计算和试验,最终决定每架F-16挂载2枚907千克(2000磅)MK84炸弹+2枚AIM-9L“响尾蛇”格斗导弹(翼尖),余下3个主挂架全部用来挂载副油箱(机腹1135升+翼下1400升×2)。

F-16 杀气腾腾 保形油箱可节约宝贵的翼下主挂架

经过5月10日的临阵取消,1981年6月7日,空袭行动得以实施,战果世人皆知,以色列8架F-16共投下16枚重磅炸弹,14枚命中目标,2枚没有爆炸,余下12枚炸弹将伊拉克反应堆彻底摧毁,伊拉克核计划被延后至少10年,后来爆发了海湾战争,70、80年代强盛的伊拉克不复存在。

差点推出一款安装机背保形油箱的F-4X

复盘此次突袭,以色列空军的大胆、高命中率值得称道,但担任主攻的F-16“腿短”的毛病暴露无遗。为增加作战半径,F-16不得不减少载弹量,8架F-16阵仗远大于伊朗空军的2架F-4E。反观担当掩护任务的F-15则表现得相对从容,远程奔袭还携带了充足的对空武器(2中+2近+3油箱),除了双发重型战斗机的优势,F-15还使用了独门神器,也就是本文的主角--保形油箱。

F-15C安装的保形油箱 油箱上挂架并不丰富

小油箱、大作用,战机战力倍增的神器

对于一款现役战斗机,要想增加滞空时间(航程),扩大作战半径,只有开源(增加燃油携带量)节流(降低燃油消耗),小幅度降低燃油消耗可以像以色列空军拆除部分设备、优化任务挂载,大幅度降低油耗只能换装发动机,这与增加机内油箱一样,都是牵一发动全身,说着容易做着难,英国F-4K换装推重比更大的“斯贝”发动机却没落到任何好处的教训历历在目。

加油机才是大国空军的最爱

相比之下,增加燃油携带量更为靠谱:方法1,空中加油;方法2,携带副油箱。对于大国空军,空中加油是最优选择,所以美国空军F-16很少携带保形油箱。但对于规模有限、支援能力不强的小国空军,安装体外油箱更为实际。小国空军使用加油机并不方便,长途奔袭加油机越境随往,降低了行动的隐蔽性,增加机群被发现的概率,加油机也容易遭受攻击。

巴西F-5EM的保形油箱

加装保形油箱的IDF D型战斗机

保形油箱,也叫适形油箱(Conformal Fuel Tank),是一种安装在机体外部(或凸起在机体外部)的副油箱,与传统酷似炸弹的副油箱相比,它贴合飞机气动外形,具备阻力低、可承受过载大、不占用武器挂架(对于轻/中型战斗机尤为重要)、增加雷达截面积小等优点;此外,保形油箱因为贴合机体,离机身重心更近,产生的力矩更小,更利于战机的重心稳定,使飞行更加平稳。

二战德国机腹加装保形油箱的Bf-110战斗机

P-47的保形油箱画的很邪恶

加装保形油箱后,F-15航程从4600千米增加到5700千米,增加的1100千米,相当于武汉到广州的距离;轻型、中型战斗机加装了保形油箱,作战半径大大提升,小国空军也能打出一记“长拳”。当然,保形油箱也有缺点,绝大多数保形油箱固定于机体表面,不像传统副油箱可战前抛弃(大部分),机动性多少受到影响;鸭式布局战斗机因鸭翼存在,加装保形油箱后,对气动影响比较复杂,虽然航展上“台风”、“阵风”战斗机所用保形油箱多有展出,但欧洲各国空军均未大量使用,在国际市场也鲜有客户。

欧洲“台风”战斗机保形油箱风洞试验

台风战斗机的保形油箱有点小别扭

保形油箱,使用其实由来已久

保形油箱并非从F-16开始,二战时就曾出现,德国、美国、英国都有试用,但未成气候。二战后,随着战机进入超音速时代,第二代战斗机机体日渐膨胀,耗油日渐增多,除传统副油箱,多款二代机安装了附加油箱,最常见的还是机腹。

阵风战斗机加装保形油箱 法国空海军少见 国际客户也不认可

如我们熟知的歼-6,进入巴基斯坦空军服役后,巴空军根据南亚环境与作战需求,对歼-6进行了多达140多项改进,包括整合西方航电、弹射座椅、武器系统(如“响尾蛇”空空导弹、法制68毫米火箭发射器),还有一个很有特点的改进,就是增加了机腹的保形油箱,增加了歼-6的作战半径。

巴空军歼-6机腹隆起

经过改进的歼-6上能打米格、下能轰坦克,成为维护国家安全的一把利剑,服役到2002年才退出现役。与歼-6同时期的强-5原本在机腹藏有小型内部弹舱,强-5发展到使用激光制导炸弹的强-5E与强-5G后,直接取消了鸡肋的内部弹舱,安装了类似歼-6的保形油箱,用于增加作战半径。

强-5G取消了机腹内部弹舱 换装外凸的保形油箱

运用保形油箱的西方二代战斗机也非常多,比如英国“闪电”,此“闪电”非彼“闪电”F-35,也非击落山本五十六的“双身恶魔”P-38,而是那个机头进气、发动机上下排列的知名“丑角”。早期型“闪电”只有一个微微隆起的小腹,到后期型,已全然不顾形象,变成大腹便便了。

英伦双丑之一 掠夺者攻击机

英伦双丑之二 闪电战斗机(后期型) 与后面的F-15相比 货比货得扔

此外,英国掠夺者攻击机、巴西空军的F-5EM、以色列曾经感兴趣的F-4X都曾安装保形油箱。还有更绝的,为增加巡航导弹射程,俄罗斯给Kh-55及后继型号Kh-55(X-55CM)巡航导弹也加装了220升保形油箱,燃油耗尽后该油箱可抛落。

Kh-55弹体前部的凸起是可抛落的220升保形油箱

最强保形油箱:F-15所用FAST包

如果问哪型飞机将保形油箱用到了极致,毫无疑问首推F-15。如篇首所言,86年以色列空军参加长途奔袭并担任支援任务的F-15已经装备了保形油箱。实际上,1981年初,以色列空军的F-15A/B已获得了保形油箱,与随后到来的F-15C/D一起兼负远程打击、侦查等任务,并逐步替代F-4E投掷精确制导武器。

F-15所用FAST包

虽然早期的F-15也拥有对地攻击能力,具备超强挂载的基因,但“炸弹卡车”声名鹊起还得从F-15E“攻击鹰”算起。在F-15服役12周年之际(1986年),为替代F-111,麦克唐纳-道格拉斯公司在F-15基础上设计出以对地攻击任务为主、兼具对空作战能力的双座战斗轰炸机,型号为F-15E。

保形油箱内部实际给电子设备留出了可利用空间

之前,F-15已对保形油箱进行了尝试,两个细长形铝制油箱紧贴进气道外壁挂装,每个油箱提供3.226立方米可用空间,可装载3228升燃油。因油箱内部采用隔舱化设计,除燃油外,还可加装电子设备。早期的(每个)保形油箱下面只安装了2个挂架,用于替代进气道下方被遮挡的半埋挂架,飞机常规载弹量还是4中+4近+3个副油箱。

F-15所用FAST包2

但到了F-15E,保形油箱上的挂架被重新设计:最下方安装了一体式挂架,整合了3个小型挂架,一体式挂架外侧(上方)又增加了3个独立挂架,6个挂架挂载能力均为454千克(1000磅)。加上进气道下方靠前位置增加的2个吊舱挂架,F-15E挂架数量已增至21个(翼下3联复合挂架×2、保形油箱下6×2、机腹下3个)。F-15E换装了“油弹兼顾”的新款保形油箱,“炸弹卡车”的气质逐步显现。

注意油箱下2排挂架

每个油箱可增加载油量3214升,值得一提的是在保形油箱满油的情况下,F-15E依然可以做出9G最大过载机动。虽然名叫油箱,F-15的CFT实际上是一种与机身紧密贴合的模块化吊舱,既可以装燃油,也可以混装电子设备、武器,还能将电子吊舱、传感器整合进去,于是它还有另外一个名字FAST包,也就是燃油和传感器战术包。

模块化的FAST包

为降低飞行阻力,保形油箱气动外形都经过特别优化,F-15E的CFT恰好填补进气道外壁与翼根之间的空间,与飞机的外形融为一体,油箱与机身之间的缝隙还用密封条填补(默认装上就不卸了)。有研究显示, F-15安装保形油箱后,亚音速飞行时几乎不增加飞行阻力,超音速飞行时阻力增加不大,不影响飞机的载荷系数与最大速度。

F-15所用FAST包3

保形油箱,新款F-16的标志

相较于F-15这种双发重型战斗机,保形油箱对于轻/中型战斗机意义更加明显。上个世纪90年代,以色列再次采购攻击机时,洛马为迎和以色列需要,为参与竞标的F-16ES也加装了保形油箱,虽然F-16ES败于波音的F-15I,但为F-16加装保形油箱的设计被BLock 50以后的用户认可,中东土豪阿联酋的F-16E/F,还有巴基斯坦、新加坡新购的F-16均装有保形油箱,机背一对保形油箱俨然已是后期型F-16的标志。

背上两个凸起已成为后期型F-16的标志

F-15I确实很好,好货注定不便宜,迫于成本压力,以色列还是引进了F-16I,符合以色列口味的F-16保形油箱终于装备这支空中劲旅。F-16ES的一对保形油箱还比较原始,到了F-16E/F,油箱气动外形得以优化,以色列飞行员称,与F-15I相比,F-16I保形油箱安装在机背,对机动性的影响更小。这对油箱由3段组合而成,容积1703升(450加仑),可为F-16增加1.4吨燃油。

一套完整的保形油箱

保形油箱分段安装

如今,洛·马又拿出一款F-16,积极参与印度中轻型战斗机项目(20多年前就开始吹的LCA真是不争气的阿斗),并赋予该机型新的代号F-21。为解决F-16硬式空中加油系统与印度伊尔-78加油机不兼容的问题,洛·马在保形油箱上动起了心思,把受油锥和保形油箱结合起来,开发一款带受油锥的保形油箱。

制造中的保形油箱

不要小看保形油箱,它可是一个多国合作项目:洛·马作为项目发起方,负责总体设计、集成和战斗机改装;印度的印度斯坦航空技术有限公司负责油箱设计和与受油锥集成;英国Cobham公司负责伸缩式受油杆的设计与集成;F-15CFT外包商以色列航空工业公司IAI提供技术咨询。安装该油箱的F-16已进行了几十次空中加油试验,项目进展良好。安装了该油箱的F-16,载油量增加1.3吨,航程增加了500公里上下,速度只因重量、阻力增大降低了20千米/小时。

向印度推销的F-21战斗机 注意受油管位置

带受油锥的保形油箱软管加油试验

保形油箱的未来,依然有用武之地

作为一种经过战火检验的“战机伴侣”,保形油箱满足了很多现实需要,虽然四代战斗机进入隐身时代,保形油箱依然可以通过优化设计满足隐身需要;对于未来与F-22、F-35并肩作战的F-15X、F/A-18E/F Block III,安装保形油箱减少了使用传统副油箱的机会,反而提升了战机的隐身能力。

超级大黄蜂的保形油箱1


超级大黄蜂的保形油箱2

作为保形油箱的第一拥趸,以色列早在2007年就启动了下一代战机F-35保形油箱的研发工作,该油箱由IAI与以色列埃尔比特系统公司合作完成。一种是自带“保形效果(优化气动)”的翼下副油箱,最大款单个容量2270升(600加仑),可使F-35总载油量增加约40%;另一种是类似F-16的机背保形油箱,洛·马对这种保形油箱嗤之以鼻,小编对这款神器还是很期待的。

以色列保形油箱款F-35模型