2022年6月，美國空軍第18后勤戰(zhàn)備中隊的飛行員正在日本嘉手納空軍基地首次使用多功能集成伙伴設(shè)備加油(Versatile Integrating Partner Equipment Refueling，VIPER)套件為多種型號的飛機(jī)加油。該團(tuán)隊使用新設(shè)備為來訪的KC-46 Pegasus飛機(jī)和當(dāng)?shù)伛v扎的F-15C Eagles飛機(jī)加油。此前在2021年10月，美國空軍就已經(jīng)嘗試使用VIPER套件對B1-B Lancer轟炸機(jī)進(jìn)行熱加油試驗，這之前VIPER則只用于對F-16戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行加油。如今VIPER熱加油系統(tǒng)已經(jīng)成為美國空軍及其盟友的指定通用加油系統(tǒng)。

VIPER與熱加油

熱加油(hot pit refueling)就是在戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)不停車的情況下，進(jìn)行加油、掛彈，由此縮短戰(zhàn)機(jī)再次出動的時間，進(jìn)而提高戰(zhàn)機(jī)的升空頻次，達(dá)到戰(zhàn)力翻倍。

傳統(tǒng)的冷加油過程中，飛行器完成完整的冷啟動環(huán)節(jié)，通常需要包括氣源車、電源車、空調(diào)車等保障裝備和對應(yīng)的地勤操作人員實施地面支持，需要大量設(shè)備和人力支持，并且消耗很多時間，因此熱加油相比冷加油，在節(jié)省時間以及人力物力方面很具有優(yōu)勢。此外，很多傳統(tǒng)的航空發(fā)動機(jī)在設(shè)計時并沒有高原啟動需求。這導(dǎo)致大量飛行器在海拔2500-3000米以上的機(jī)場使用時，發(fā)動機(jī)難以正常完成冷啟動，需要地面提供大量壓縮空氣噴射至進(jìn)氣口等措施輔助，所以熱加油技術(shù)在高原等特殊場景具有更加重要的戰(zhàn)略意義。不過熱加油技術(shù)相比冷加油，其風(fēng)險性更高，對地勤人員的操作要求更高，并且飛機(jī)和地面設(shè)施也需要做對應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。

美國空軍的B-1B在北極圈內(nèi)的挪威空軍基地降落進(jìn)行熱加油

熱加油看似先進(jìn)，但不屬于高新技術(shù)。美國空軍很早就掌握了該項技術(shù)，且平時訓(xùn)練時經(jīng)常演練，美軍的B-2、B-1B轟炸機(jī)，F(xiàn)-15、F-22戰(zhàn)斗機(jī)都曾經(jīng)出現(xiàn)過熱加油訓(xùn)練的相關(guān)新聞，相關(guān)訓(xùn)練已經(jīng)常態(tài)化，我國空軍也在2010年后具備了熱加油能力。具有熱加油能力的空軍部隊能夠在同樣的時間內(nèi)組織更多架次的飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)，將戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)效能發(fā)揮到最大。

不過以往美軍的熱加油操作針對不同機(jī)型，需要有對應(yīng)的基礎(chǔ)配套設(shè)備，因此如果飛機(jī)降落在擁有燃油但是沒有配套設(shè)備的機(jī)場，依然無法直接對飛機(jī)進(jìn)行加油，需要專門運輸相應(yīng)的配套加油車進(jìn)行相應(yīng)的適配工作，才能進(jìn)行加油，這無形中降低了戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)效能，并且對復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境的應(yīng)變能力變差。

美軍使用VIPER對戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行加油，極大減少需要的地面人員數(shù)量

如今VIPER打破了美國空軍對于熱加油地面配套設(shè)施的依賴，這種設(shè)備相比原本的地面加油設(shè)備，體積小巧且配置簡單便捷，其最大的特點是其通用性，可以適配各種機(jī)型，快速直接地提高了美軍與其盟軍的聯(lián)合作戰(zhàn)能力。該設(shè)備將美國空軍的熱加油能力提高到了一個新的層次。

VIPER技術(shù)特點

根據(jù)美國空軍的采購合同文件所述，VIPER套件的尺寸為0.99×2.01米(39×79英寸)，最高點為48.3厘米(19英寸)，重158.76千克(350磅)。2個VIPER套件將占用一個463L主托盤。VIPER套件100%對運輸無害且無特殊處理要求。

高度不足50厘米的VIPER套件

運輸方便

從VIPER的尺寸數(shù)據(jù)可以看到，VIPER相比笨重的地面加油車，體積非常小巧，可以方便地進(jìn)行空運，因此理論上可以滿足運輸機(jī)起落的機(jī)場都可以部署，并且一個463L主托盤就可以運輸兩套設(shè)備。463L主托盤是美軍標(biāo)準(zhǔn)化的貨盤，用于運輸軍用航空貨運。它是集裝箱的主要空運貨盤，美國空軍設(shè)計用于在當(dāng)今的軍用空運機(jī)以及許多民用飛機(jī)上進(jìn)行裝卸。美國現(xiàn)役的所有運輸機(jī)都具備463L主托盤的運輸能力，就連最小的西科斯基CH-53K貨運直升機(jī)都可以攜帶兩個463L主托盤，而較大的貨運飛機(jī)則可運輸超過幾個463L主托盤，因此VIPER的運輸對運輸機(jī)運力要求很低，并且使用通用化主托盤就可以裝載。VIPER對運輸環(huán)境要求也不高，因為其使用當(dāng)?shù)貦C(jī)場過濾燃料源，不需要危險貨物分類，因此可以快速運輸，而且成本只是加油卡車的一小部分。

VIPER與加油車的對比

配置快捷

據(jù)美國空軍相關(guān)發(fā)言人表示，空軍通常會以每輛空運80000美元或每輛陸路14000美元的費用將加油卡車送到空軍基地，等待時間在3到10天之間。作為非危險材料單元，VIPER套件可在10分鐘內(nèi)排空燃料，重量僅為加油卡車的六分之一。美國空軍第480 EFS燃料管理飛行運營主管Jason Yunker表示，VIPER套件不需要任何燃料采樣，因為它本身就是一個帶軟管的適配器，設(shè)置套件并完全部署它以準(zhǔn)備好熱加油，只需要10分鐘或更短的時間。這種部署效率大大減少了任務(wù)響應(yīng)時間，為美國國防部及其北約伙伴和盟國提供了靈活性。在2021年10月，美國第9遠(yuǎn)征炸彈中隊在德國斯潘達(dá)勒姆空軍基地為B-1B Lancer轟炸機(jī)加油，第52后勤戰(zhàn)備中隊的飛行員在40分鐘內(nèi)為兩架B-1B Lancer飛機(jī)加油約4500加侖燃料。

地面人員正在將VIPER與地面加油車連接

成本低廉

VIPER套件是由美國空軍的兩位飛行員以空軍此前已有的材料和設(shè)備設(shè)計而成，并且由唯一一家商業(yè)公司作為供應(yīng)商，研發(fā)成本極低。該套件在2021年的美國空軍Spark Tank競賽中被評為“粉絲最愛”并入圍決賽的前五名，該競賽鼓勵飛行員提出創(chuàng)新想法以解決操作問題，VIPER開發(fā)團(tuán)隊后續(xù)獲得了120萬美元來完成該項目。

美國空軍在2021年10月測試VIPER時，就已經(jīng)擁有了兩套完整的套件設(shè)備，在2021年底，美國空軍繼續(xù)向歐洲和太平洋的不同地點分發(fā)額外的23個VIPER套件，將這種快速、集成的能力部署到全球各地。這直接消除了美國將加油車運送到其他基地和國家以實現(xiàn)加油能力的需求，預(yù)計每年僅在燃料卡車運輸方面就可以為美國空軍歐洲-非洲部隊節(jié)省近130萬美元，而且這還不包括與額外支持團(tuán)隊相關(guān)的成本。此外，使用VIPER快速加油套件減少了運輸危險貨物的需求，從而節(jié)省了燃料、設(shè)備和相關(guān)軍費，同時減少了美國空軍的環(huán)境足跡。

VIPER供應(yīng)商

根據(jù)美國空軍采購合同F(xiàn)A568221Q5061的信息，美國空軍有唯一來源要求從唯一一家制造設(shè)備的公司采購VIPER套件，以便與北約合作伙伴飛機(jī)實現(xiàn)熱加油能力。Griswold Industries公司以“Cla-Val”的名義開展業(yè)務(wù)，目前是VIPER套件的唯一制造商。此外，他們的閥門設(shè)備是唯一獲準(zhǔn)在美國空軍飛機(jī)上使用的型號。在美國空軍批準(zhǔn)其他制造商或零件編號之前，沒有其他來源可以滿足政府的需求。

Griswold Industries公司是美國一家自動控制閥設(shè)計和制造商。從減壓閥和泄壓閥到雨淋閥、空氣閥等，Griswold Industries制造并提供各種解決方案，其產(chǎn)品涉及市政供水公司、高層建筑承包商、消防承包商、造船商、商業(yè)機(jī)場、軍事空軍基地、世界各地的海軍、主要石油公司和獨立生產(chǎn)商等等。在航空加油領(lǐng)域，Griswold Industries公司設(shè)計和制造用于軍用燃料系統(tǒng)的全系列航空燃料控制閥。每個閥門在系統(tǒng)中執(zhí)行獨特的功能，包括流量限制、喘振保護(hù)、燃料切斷、液位控制、背壓控制、減壓。Griswold Industries公司的軍用地面加油產(chǎn)品線包括翼下加油噴嘴、單點適配器、耦合器、消火栓坑閥、快速斷開裝置，相關(guān)產(chǎn)品尤其適配熱加油。

Griswold Industries公司地面加油組件的相關(guān)產(chǎn)品

Griswold Industries公司的354GF 型閥門用于控制通過翼下加油噴嘴輸送到飛機(jī)的燃油壓力，旨在用于各種形式的飛機(jī)加油車輛，集中體現(xiàn)了Griswold Industries公司的閥門技術(shù)實力。

Cla-Val 354GF 型在線壓力控制閥

354GF 型在線壓力控制閥是一種由外部閉鎖裝置控制的直接作用活塞閥。當(dāng)應(yīng)用停止信號時，閥門打開以向下游輸送燃料。354GF 型在線壓力控制閥提供了一種控制(調(diào)節(jié))加油車輛遠(yuǎn)程傳感點(例如文丘里管)燃油壓力的方法。354GF 不僅可以控制輸送壓力，還可以快速反應(yīng)以控制壓力波動。先導(dǎo)塊內(nèi)的組件可確保穩(wěn)定的壓力調(diào)節(jié)而不會出現(xiàn)波動，但可以通過使 354GF 快速關(guān)閉以將輸送壓力波動限制在 120 psig 以下來對輸送壓力的波動做出反應(yīng)。這種簡單而有效的設(shè)計取代了競爭產(chǎn)品上使用的復(fù)雜伺服系統(tǒng)的需求。作為一項附加功能，354GF 在線壓力控制閥在先導(dǎo)塊上有一個手動放氣閥，可以輕松地將放氣軟管連接到該閥上，這樣閥門中的排氣就不會導(dǎo)致燃油泄漏。

Cla-Val  354GF 型在線壓力控制閥尺寸參數(shù)

從2021年美國空軍已有的VIPER系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，美軍目前自己裝配的VIPER系統(tǒng)已經(jīng)使用了Griswold Industries公司的各種配件系統(tǒng)，但是，核心的壓力控制閥使用的還是傳統(tǒng)的型號，上面密布大量復(fù)雜的管線結(jié)構(gòu)，根據(jù)比照推測其核心閥門為Griswold Industries公司的某型流量控制閥。從VIPER的照片中可以發(fā)現(xiàn)其外框架的簡單焊接痕跡，這也說明其前期組裝的系統(tǒng)確實是飛行員利用空軍已有的加油零件設(shè)計組裝而成，其外框架結(jié)構(gòu)是為了在463L主托盤的運輸過程中方便固定并保護(hù)脆弱的閥門結(jié)構(gòu)。

雖然現(xiàn)有照片中展現(xiàn)的結(jié)構(gòu)十分簡陋，但是隨著美國空軍的供應(yīng)商合同的確認(rèn)，Griswold Industries公司在后續(xù)供貨之后一定會對VIPER系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，除了應(yīng)用更好的外殼結(jié)構(gòu)外，推測其內(nèi)部使用的閥門也會升級成為可以遠(yuǎn)程控制的在線壓力控制閥。不過是否升級可能最終還需要美國空軍考慮，空軍可能會考慮到可靠性和易維護(hù)性等因素，不會選擇結(jié)構(gòu)過于封閉的閥門系統(tǒng)。

VIPER系統(tǒng)上處處可見的“Cla-Val”字樣

Cla-Val流量控制閥

VIPER應(yīng)用狀況

2021年1月，德國斯潘達(dá)勒姆空軍基地的第 52 戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊創(chuàng)新小組中，Jason Yunker和Tim Peters兩位軍士長提出了快速加油雪橇的新概念，用于改進(jìn)空軍的常規(guī)維護(hù)流程。他們設(shè)計的套件被選為2021年美國空軍Spark Tank競賽決賽選手之一，該套件即VIPER系統(tǒng)套件。VIPER套件與此前的空軍設(shè)備不同，因為它減輕了運輸設(shè)備對危險貨物運輸?shù)囊?，以支持熱加油作業(yè)。最終VIPER套件獲得了Spark Tank競賽的第五名，以及120萬美元的后續(xù)開發(fā)費用。

使用VIPER為F-16戰(zhàn)斗機(jī)熱加油

2021年8月，分配到德國斯潘達(dá)勒姆空軍基地第 52 戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊的飛行員通過VIPER套件利用德國的加油設(shè)備為兩架美國F-16戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行熱加油，標(biāo)志著美國國防部首次部署 VIPER 套件，以支持與伙伴國家一起為發(fā)動機(jī)仍在運轉(zhuǎn)的飛機(jī)快速加油。

使用VIPER為B1-B轟炸機(jī)熱加油

2021年10月，德國斯潘達(dá)勒姆空軍基地的兩架 B1-B Lancer 轟炸機(jī)首次使用VIPER套件進(jìn)行熱加油，第 52 后勤戰(zhàn)備中隊的飛行員在 40 分鐘內(nèi)為每架飛機(jī)加油約 4500 加侖燃料。熱加油對于美國來說并不是什么新鮮事，但能夠使用 375 磅重的工具包進(jìn)行加油，適用于任何美國空軍飛機(jī)和外國盟國的基礎(chǔ)設(shè)施，是美國后勤規(guī)劃者夢寐以求的東西。VIPER 系統(tǒng)直接消除將美國加油卡車運送到其他基地和國家以實現(xiàn)相同目的的需要。在此之前，該套件僅用于歐洲的 F-16 戰(zhàn)斗機(jī)。

使用VIPER為KC-46加油

2022年6月，日本嘉手納空軍基地的美國空軍第 18 后勤戰(zhàn)備中隊 (LRS) 的飛行員使用VIPER套件為當(dāng)?shù)伛v扎的 F-15C Eagles和來訪的KC-46 Pegasus 飛機(jī)加油。該過程旨在提高使用 VIPER 套件的熟練程度，并增強美國空軍的加油能力。新套件可以為美國空軍在整個歐洲的運營節(jié)省約 17000 美元，在整個太平洋地區(qū)節(jié)省約 100 萬美元。

總結(jié)

VIPER系統(tǒng)對于整個美國空軍的后勤維護(hù)體系來說，其實并不能算作一次巨大的技術(shù)更替，本質(zhì)上只是對其已有設(shè)備的整合利用，但是其開發(fā)和應(yīng)用過程中，體現(xiàn)出了美軍目前對于軍事后勤技術(shù)開發(fā)的許多思路。

從開發(fā)過程來看，VIPER的套件體現(xiàn)出的依然是美軍近年來對于研發(fā)成本的重視。近年來美軍的經(jīng)費分配中，為了應(yīng)對美國設(shè)定的假想敵的武器裝備發(fā)展，其在許多新型武器裝備的研發(fā)項目上投入經(jīng)費比例越來越高，與之對應(yīng)的則是在傳統(tǒng)裝備的維護(hù)和更新等方面的經(jīng)費比例逐年縮減。為了應(yīng)對這一情況，美軍變換思路，鼓勵在軍隊中的人員自主創(chuàng)新，以降低維護(hù)成本為目的，積極開發(fā)新的技術(shù)和設(shè)備，VIPER參加的Spark Tank競賽正是在這種背景下誕生出的比賽。這種開發(fā)模式，相比傳統(tǒng)的部隊內(nèi)提出相關(guān)需求，軍隊發(fā)布合同信息尋找供應(yīng)商，再通過供應(yīng)商競標(biāo)的流程，無論是研發(fā)周期，研發(fā)經(jīng)費，還是研發(fā)成果的適用性以及相關(guān)風(fēng)險，都更具優(yōu)越性。而VIPER的開發(fā)目的也是為了降低空軍地面后勤的維護(hù)和運輸成本。

從設(shè)計思路來看，通用性同樣是美軍近年開發(fā)新裝備，以及更新已有裝備時的核心思想之一，其本質(zhì)上也是降低成本的思維體現(xiàn)。VIPER套件目前已有報道的應(yīng)用機(jī)型有F-16、B1-B、KC-46等，涵蓋多種機(jī)型，后續(xù)必將擴(kuò)展到更多型號。我軍雖然目前已經(jīng)具備了熱加油的技術(shù)，但是在熱加油過程中依然需要依賴加油車以及其它復(fù)雜的地勤保障設(shè)備，因此VIPER套件對于我國也有一定借鑒意義。

從應(yīng)用部署來看，VIPER 套件能夠在不同基地使用任何燃料基礎(chǔ)設(shè)施對飛機(jī)進(jìn)行快速熱加油的能力，與美軍提出的敏捷作戰(zhàn)部署(ACE) 理念相一致。近年來美軍針對敏捷作戰(zhàn)部署進(jìn)行了一系列的相關(guān)改革，并且開展了密集的軍事演習(xí)以進(jìn)行相關(guān)能力的訓(xùn)練，VIPER套件的出現(xiàn)無疑使其敏捷作戰(zhàn)部署能力如虎添翼。目前VIPER已有對KC-46等空中加油機(jī)進(jìn)行加油的相關(guān)訓(xùn)練案例，并且由于其小巧的體積，實際上美軍許多運輸機(jī)甚至加油機(jī)(KC-46: 18個463L托盤，KC-135: 6個463L托盤)都具備運輸條件，如此一來，可以長時間航行的空中加油機(jī)再攜帶可以適配任何機(jī)場加油設(shè)備的熱加油適配器，美空軍未來的可部署和活動范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。（北京藍(lán)德信息科技有限公司 研究員 張杰）