美空军KC-X未来空中加油机

摘自《空运/加油机季刊》2007年第1期
作者格雷戈里P.库克，美空军退役上校。
编译：知远/于君

序
老式的KC-135加油机将近服役了近半个世纪，即使如此，它还将继续作为美空军的主力加油机在现在及可预见未来的作战行动中支持美国及其盟国空军。由于KC-135空中加油机机正在老化，美空军急需KC-X新型空中加油机对其替换。目前，KC-X未来空中加油机已经成为美空军当前最优先采购项目。虽然，美空军还未确定KC-X加油机将由谁来制造，但是已将其命名为KC-45A。目前，空军没有正式宣布KC-45A的名字，但是该名称已经开始出现在空军官方的简报上，并且军方发言人证实了该名称。据猜测，美空军采用该名称是避免与竞争空军加油机生产合同的波音公司的KC-767和诺斯罗普?格鲁门公司的KC-30任何一个名称有关联。
美空军2006年12月15日向工业部门发布一份方案征询书，该文件详述了新型加油机未来要履行的任务、作战能力和系统要求。KC-X加油机项目启动了美空军加油机部队更新计划，从2012年开始，美空军每年将采购15-20架新型加油机。在采购179架加油机后，美空军将做出决定是继续采购同一机型，还是通过其它项目采购另外机型的加油机。
按照上述时间进度，更换530架KC-135加油机可能需要50年的时间，总费用达数百亿美元。在2006年时，KC-135飞机的平均机龄就达46年，使其继续服役至2050年将会导致部分飞机机龄达90年之久，这在航空史上是史无前例的。不过，现在谁也无法回答这些飞机能够安全有效飞行多长时间的问题。另外在KC-135加油机更换期间，飞机制造技术和美空军对空中加油的需求会发生巨大改变，美国国家安全环境、军事战略和作战概念也会发生变化。正如21世纪头10年的世界安全环境与KC-135开始服役前50年有着巨大的不同的是，未来40至50年后世界安全环境与现在也会极不相同。类似这样的众多问题影响美国采购加油机的战略。
KC-135加油机的历史
KC-135加油机的最终设计和装备数量源自美军实施和支持遏制战略的需要。KC-135改装自波音707商用客机，在20世纪50年代末至60年代初这一段时间里，美空军共制造了732架KC-135，每年建造约75至100架。冷战期间，KC-135加油机30%的时间用于核警戒待命。冷战后，美空军将加油机的任务扩展至支援战机的全球作战行动。此时，KC-135加油机的数量虽然减少至530架，但却承担着美空军约90%的空中加油任务。
KC-135加油机携带20万磅油，在使用伸缩套管时可为空军战机加油，使用漏斗形接头时为海军、陆战队和盟军战机加油。部分KC-135加油机也安装了受油装置，能在空中接受加油。除了运输油料外，KC-135还能运输35000磅货物，能通过货舱的侧门装载6个463L标准货盘。根据油料负载和内部配置，KC-135最多可运输83000磅货物或80名乘客。美空军自接受第一架KC-135加油机后对其进行了大规模结构性修理和升级，包括换装新型发动机和航空电子设备。现在装备的约四分之一KC-135加油机为E型机，剩余四分之三已经升级为R型机。美空军对许多KC-135R型加油机实施多点加油系统改进计划，安装了翼梢吊舱，可使飞机同时为两架安装了受油探管的飞机加油。经过升级的航空电子和通信设备可使该型机在全球作战行动中自由航行，充当空中数据链。20世纪90年代，美空军为50架KC-135安装了货物辊式传送设备，充分发挥它的货物运输能力。但是，该型机从未真正大范围发挥这种功能。
美空军还装备了59架平均机龄为20年的KC-10加油运输机。KC-10加油机能运输35.6万磅油料，几乎为KC-135的2倍。该型机可以同时使用伸缩套管和2个翼梢探管锥套系统为大多数军用飞机加油。每架KC-10都安装了空中受油装备，从而提升其航程和续航力。除运输油料外，每架KC-10加油机还能运输75人和17万磅货物。因此，KC-10加油机为美国防部提供约12%的成建制空运能力。美空军目前计划让KC-10服役至2040年。
加油机需求分析
很久以来，美空军就急于更换KC-135型机。即使KC-135经过多次改装和升级能满足不断发展的作战需要，但是这些飞机在制造时就没有把飞机的服役期限作为一项关键的采购目标。由于多年来该型机整体的低使用率使美空军在一开始认为该型机可以使用较长的时间，但是飞机机体腐蚀等其它问题引起空军对该型能否长期使用产生怀疑。目前美国内的几个主要研究机构对该型机的安全、费用和作战问题都进行了研究，但是无法回答飞机能安全有效飞行多长时间等一些问题。这些研究包括2004年国会总审计局关于空中加油的报告，国防科学局2004年关于空中加油的报告，空军2005年加油机需求研究，兰德公司2006年的方案分析。
总审计局关于空中加油报告。2004年总审计局一份报告指出，2003年到2017年，KC-135加油机作战和保障费用将会增长130%，即从22亿美元会增加到51亿美元，年均增长率达6.2%。报告建议美国防部进行一份需求研究以确定目前和预期的空中加油需求。
国防科学局关于空中加油报告。2004年5月，国防科学局提交独立评估，分析空中加油机部队现状以及加油机能力建设方案。该报告反驳了空军需要紧急更换KC-135加油机的请求，并建议空军考虑几种加油机改进方案，包括采购使用过的飞机将其改装成空中加油机，为KC-135加油机换装新型发动机，将空中加油服务外包给承包商。国防科学局认为由大型战略加油机和小型战术加油机组成的混成加油机部队将是一支高作战效率的部队。
此外，国防科学局报告指出，未来的新任务、新作战模式和作战环境可能会改变美空军对未来空中加油能力的需求及其空中加油的性质。例如，根据作战空中巡逻飞机覆盖的城市和区域，以及巡逻行动的持续时间，国土防御任务需要100架KC-135加油机。报告也指出由于美陆军减少成建制的火力打击部队，相应增加了陆军对空中精确火力打击的需求，从而推动空中加油能力的需求。另外，美国实施远距离海上作战行动，或将加油任务移交至战区内小型战术加油机，避免在少量空军基地中集中部署大量的大型加油机，这也相应改变了美军对加油机的需求。最后，国防科技局的报告指出，由于地缘政治发生巨大变化或受油机部队结构发生精简也可能导致对加油机的需求的减少。
空军2005年加油机需求方案。美空军2005年加油机需求方案强调了美空军目前面临加油机和空勤人员数量的短缺，不能满足全球加油任务需求，更不用说支持全球反恐作战和国土防御行动。该报告估计空军至少需要600架KC-135型加油机，并预测未来对空中加油机的需求会增加。该报告指出，美空军已经减少了三分之二的前沿基地，并且主要的海外中途基地已经减少了69%。为了在这种条件下保持美军同等作战水平，美军部队必须更频繁进行远距离部署，这增加了对空中加油的需求。最近的几场战争反映了在目前地缘政治和全球态势条件下加油机的重要性。在伊拉克和阿富汗，美军用飞机在战区里只能利用少量的前沿基地或邻国基地进行远距离投送部队，作战和保障飞机必须飞行很远的距离才能达到战区，极大地增加了对空中加油设备的需求。
兰德公司的方案分析。2004年受空军委托，兰德公司分析KC-135加油机更换战略，包括制造新型加油机，采购商用机并将其改装成加油机，将空中加油任务外包给私人承包商。在该报告中，兰德公司将加油机分成以下四类：小型机，最大起飞总重量为30万磅；中型机，最大起飞总重量为30至55万磅；大型机，最大起飞总重量为55至100万磅。超大型，最大起飞总重量为100万磅以上。兰德公司的研究报告认为空客330和340，波音767、787、777和747都是适合的机种，因为这几种机型的成本效益都非常相近，作为竞争备选机型都不应将他们排除在外。兰德公司的研究排除了几种成本效益不高的方案，包括采购小型飞机，根据需要研究新型飞机，将使用过的飞机改装成加油机，寻求无人加油机或隐形加油机，将加油任务外包给私人承包商。研究指出空军决定何时更换加油机与更换的费用关系不是太大。
加油机更换计划
2006年4月，美空军航空系统中心发布一份KC-135加油机的替换平台的信息需求。根据兰德公司的方案分析研究，航空系统中心重点研究了30-100万磅最大起飞总重量的商用飞机改装成加油机的方案。美空军根据这些信息制定了KC-X加油机的方案征询书，并向工业部门发布。工业部门计划在2007年2月向空军提交建议，根据预定计划，空军应在2007年2月至7月应作出决定，选择出机型。但是美国空军再次推迟其对加油机的选择，并且计划将合同时间推迟到2008年2月。
KC-X加油机项目源自于空军更换现有加油机的长期努力。根据计划，加油机的交付工作从2012年开始，每年预期交付为15至20架。按这个速度，空军需要数十年时间才能完成更换现有KC-135加油机。方案征询书指出，在更换三分之一KC-135加油机后，空军将决定是否继续根据这项方案制造KC-X加油机，还是根据另外的研究项目如KC-Y和KC-Z项目采购其它的加油机。KC-X项目计划是在15-20年期间制造179架加油机，其中前4架用于试验，余下175架用于作战加油。目前的计划预计加油机更换计划需要50年时间才能完成。按一对一更换比例，空军每年接受15架飞机都需要35年时间，即最早到2047年才能将全部KC-135加油机更换完毕。到那时，至少有超过90年机龄的KC-135加油机仍在部队服役，这在航空史上是史无前例的。
考虑到这些，空军最优先的事项是尽早启动项目，采购飞机。商用成品飞机是实现这个目标的最灵活方案。两个公司提供的机型目前能满足方案征询书的要求，一个波音公司，另一个是诺思罗普.格鲁曼/欧洲航空防务北美伙伴公司，他们现有几个商业飞机机型在改装后能满足KC-X加油机的要求，包括波音767、777、787和747飞机，以及空客A-330和A-340。诺思罗普.格鲁曼公司和欧洲航空防务公司合作根据空客A-330提供KC-30概念型加油机。波音推出KC-767空中加油机。KC-767A与KC-135R有着同样的油料运输能力，但是体积更大，重量更重，也更省油料，并还有额外的空间运输货物和乘客。KC-30比KC-135和KC-767A要大，油料携带能力要大20%，货物和乘客搭载能力也要大一些。
KC-X任务要求
方案征询书指出KC-X加油机的主要任务是常规空中加油，支持联合部队、盟军和盟军空军的全球攻击、空运、部署、维持、运用、再部署、本土防御和战区保障等任务。特殊空中加油任务包括支持特种部队和美核作战部队。在执行空中加油任务过程中，KC-X加油机需要是世界范围内全天时、全天候情形下为美军及盟军的受油机包括无人机进行空中加油。方案征询书指出KC-X加油机独有的灵活性将使其能够执行大量的次要任务，同时不影响空中加油这一主要任务。这些次要任务包括货物/人员运输、空中医疗撤运、指挥、控制和通信等任务。
KC-X加油机方案征询书向各备选机型提出了技术性能要求。KC-X加油机具有在世界范围内的通信、导航、监视/空中交通管制等能力，能够在同一架次中采用伸缩套管、探管锥套同时进行多点加油。同时，它自身也能进行空中受油。它将具有强大的独特的货物、人员运输和医疗撤运能力。KC-X在装备自卫系统时能在中度威胁环境里飞行，安装夜视镜和图像系统执行特殊任务。
可靠性和可维护性。方案征询书要求KC-X加油机任务执行率至少为90-92%，架次率应比KC-135高出8-29%。经过4小时的地面维护后的可靠性至少在95%以上。后方保养率应在5%。目前，KC-135的任务执行率在77%以下，后方保养率为17%，并且相关的费用正在上升。根据方案征询书，KC-X加油机必须能够在海平面以上、长度为7000英尺干燥、硬跑道上以最大总起飞重量起飞。根据空军的要求，KC-X加油机的服役寿命为40年，每年飞行时间为750至1000小时。
运输能力。KC-X加油机的货舱门和货舱应该宽敞，方便463L标准货盘在飞机上自由装卸和移动，它应安装一个遥控动力系统，从而将满载的463L货盘从装卸机上牵引到机舱中，并且能够使其在机舱内前后移动。KC-X至少能够运输6个463L货盘和50名乘客，与KC-135的运载量相当。
机组、乘客、病人的支持力。方案征询书指出KC-X加油机应有3至6个机组人员休息室，能够支持15名机组人员、最大搭载数量人员和医疗撤远病人的卫生和食物需求。该机至少能搭载50名病人，包括16名担架病人和34名能走动的病人。
通信和信息系统。KC-X加油机的关键性能参数要求其能够支持美空军指挥和控制卫星星座，能全面连接全球信息栅格和网络中心战设施，能够进行全球联接和协同。此外，加油机还需要保留升级空间，从而使用未来采用数据通信的通信和情报系统。KC-X加油机的指挥和控制将通过目前的指挥和控制信道以及具有数据传送能力的未来系统实施。在执行任务期间，KC-X将能够接受多平台传送的信息流，如预警机和其它任务飞机等指挥、控制、情报、监视、侦察、情报平台的信息。
KC-X加油机可以支援联合部队指挥官，通过机上的模块组件为其指供空中网络能力、指挥和控制能力和战场感知能力。由于机上安装了各种模块组件，飞机能够执行通信中继或其它特定的任务。这些系统将使联合部队指挥官利用KC-X加油机上的高级通信路由能力直接与作战部队通信。另外，来自情报搜集平台或其它作战飞机提供的情报可以通过机上的网络系统转发给联合部队指挥官。KC-X加油机上包括飞机驾驶舱、加油控制区和货物区域都安装了与全球信息栅格相联结的局域网络。
电力系统。飞机驾驶舱和厨房区都安装有大量的110伏直流电源插座，可以供当前或未来的任何电力需求。机舱左右两侧和病人保障区也都安装有插座以满足乘客和医疗撤运的需求。
自卫系统。在全球执行空中加油任务会受生化武器、电磁脉冲武器、激光和射频武器等武器的威胁。而最大可能的威胁来自于光电雷达、红外地空导弹、防空高炮和制空战斗机。其中，最高威胁来自于远程射频地空导弹和远程射频空对空导弹。虽然KC-X一般不会在高度威胁环境中活动，但是KC-X也必须能够使用自我保护措施和机上防御系统在中等威胁的环境中活动。
编制和作战原则问题
过去，美空军一直不愿意使用同一种飞机同时执行空运、空中加油和其它任务。KC-10加油机虽然作为双用途加油运输机使用，但是它和KC-135加油机并不执行常规的货物运输任务。KC-10最初称为先进加油运输机，但是编制优先权和管理实践使得该型机的空运能力从未得到全面使用。在众多机动力研究报告中，KC-10所做出的运输贡献经常受到忽视。虽然造成这种局面的原因包括空中加油部队和空运部队的编制是分开的，以及位于世界各地的机场缺少兼容的货物装卸机。但是其中关键的一个因素KC-10加油运输机数量有限，使其成为一种高需求、低密度设备。KC-X加油机将来是否会遭受同等命运现不得而知。
美军高级领导人一直强调新型加油机的空运能力。即使提升加油机的运输人员和货物的能力需要改变飞机结构和增加系统，同时增加了成本，这对加油机的适应性和灵活性来说也是一种明智的投资。这也是对加油机能力的轻微权衡，因为额外的结构和系统重量会减少每架加油机运输的油料量。空军KC-X方案征询书已经明确要提升空运能力，看来空军已经接受了这种需求。
空中机动能力的优化。毫无疑问，KC-X加油机具有提升美空军空中加油和空运的整体能力的潜力，但是改变作战原则，使KC-X加油机发挥其多种能力的优势是一项完全不同的事务。除了将加油机合成到空中加油管理和指令系统外，美空军应努力将KC-X全面综合到空运管理和指令系统中。这将在KC-X空中加油任务需求降低时，更大程度利用它的空运能力。
KC-X加油机能够低成本、运距离有效地运送人员和货物。专门军用运输机主要运送各种体积的军用装备，将他们直接运送到作战区域，这突出了军事效率。运输滚装物资，实施空降，短距起飞，运送超规格、特大号尺寸的货物都是军事空运的独特的需求。虽然KC-X加油机能比C-17运输机运送更多的货物，但是它缺少C-17、C-5和C-130等军用运输机独有的性能。但是KC-X有着自己的优势。KC-X加油机能运送20至32个货盘，200至280名乘客，80至120个医疗撤运担架。C-17运输机只能运输18个货盘，102人。C-5运输机能运输36个货盘和73名人员。KC-10能运输27个货盘或17个货盘加75名乘客。由于KC-X加油机具有如此强大的运输能力，有人可能担心强调KC-X的空运能力会转移C-17、C-5、C-130等运输机的任务和采购优先权，但是在实际中KC-X将只是作为空运力量的补充，并更好优化空中机动部队整体运用。
在不执行空中加油任务时，KC-X加油机将是一种有效运送人员、病人、货盘和散装货物的战略运输机。它将减轻负担过重的美空军空运部队的负担，使专门军用运输机注重特殊装备的空运需求。如使用C-5和C-17更有效运送滚动、超规格和特大尺寸的货物，出动C-17向条件恶劣的机场实施作战投送任务。在防御系统和自我保护措施的保护下，KC-X将能向中等威胁环境中和作战区运送人员和货物，而这些区域是民用承包运输机不敢去的。
另外，美空军空运供需能力不平衡的问题可能会因为KC-X的装备部队而得到解决，近几年，美军对空运能力的需求超过了供应，除了在战时和一定阶段的行动中，美空军从未充分运用加油机的空运能力。如果能实现加油机的高使用率，动态分派加油机执行空运任务，或将空运和加油任务接合，将会实现空中机动行动的革命化，使系统更好地应对加油和空运的需求。
飞机停放和油料考虑。兰德公司的方案分析报告指出美空军在选择备选机型时应考虑飞机的尺寸问题。因为备选机型对飞机停放区的要求不同，能够起降的机场也不同。在某些战区，加油机可能受机场停放区域、跑道长度和和可用的油料的限制。小型飞机占用的地方小，但携带的油料也少，不得不依赖前沿地区的油料。大型飞机能携带更多的油料可以抵销战区油料不足的问题。
混成部队。国防科学局关于空中加油的报告指出，美空军至少选择两种不同机型的加油机才可能实现最佳成本效益。因为某一机型出现重大的不曾预料的问题就可能使单一机型组成的加油机全部停飞。此外，美空军的一些任务必须由大批量的加油机去执行，特别是在战斗机作战过程中的加油任务。美空军的另外一些任务由数量少，但运输力更强的加油机去执行会更有效，如为战略轰炸机执行任务时加油或战斗机在执行部署任务时的加油。兰德公司的方案分析研究报告指出，由两种机型构成的混成部队相对成本效益高，因此加油机没有理由排除采购空客、波音公司两种飞机的可能性。总之，执行战略和部署任务的大型加油机和执行作战任务的小型战术加油机的混成可能是美空军长期考虑的一种方案。美空军使用KC-135和KC-10反映出拥有两型加油机的价值。现在的问题是需要在混成的部队中增加大型飞机的比例。根据目前的需求和对KC-10的使用来看，美空军目前没有足够的大型双用途加油运输机。
作战使用
KC-135加油机的运用为KC-X加油机在未来40至50年的作战运用提供经验。在未来，随着技术发展，由商用飞机改装成加油运输机可以作为机载激光和其它动能武器平台、作为无人机的母舰、发射航空器的平台，或履行其它尚未确定的任务。KC-X加油机的航程远、续航力高、能够进行空中加油和较高的货物和人员处理能力，再加上网络中心通信能力，采用开放式技术和通信结构，通过永久性的改装或在机身内外加装模块式组件，KC-X加油机可能正在发展成为一种真正的多任务飞机。通过在空中接受加油可以使其在作战阵位上实施更持久的空中作战行动，其执行任务的时间可以天或周计算。随着KC-X及其后续飞机的采购，加油机不再执行单一任务表明大型飞机在作战行动中的作用可能会得到扩展。
结语
空中加油是美空军最重要的一种能力，美空军必须保证这种重要的能力得以持续。虽然KC-X项目主要是对现有空中加油机的更换，但是这种飞机的能够履行的作战任务在研制过程中得得以充分考虑是绝对必要的。只是在一对一的基础上对KC-135进行简单的更换是不会提高美国长期的作战能力，美空军不应限制KC-X加油机的任务，虽然空中加油这一主要任务推动了美空军对KC-X需求，美空军必须坚持全面开发飞机的潜能使其在未来50至75年间能履行其它的任务。这样做产生的费用是一种有意义的投资。因为在一开始加油机就具有更大的灵活性和适应性会提高飞机的整体效用，会为美军提供更大价值。美空军的下一步需要考虑的是KC-X加油机潜在的编制和作战原则的影响。最后，只要不把它视为是另一种加油机，KC-X及其后续飞机可能会真正改革未来空中作战及联合作战的性质。