A400M
这次航展参观的最后一架加油机就是A400M，机号54+30，今年6月27日才从空客塞维利亚工厂转场交付德国空军，是德国目前已交付的31架A400M中的第二新机，来自下萨克森州文斯托夫空军基地（Wunstorf AFB）的第62空中运输联队 - 德国空军唯一营运A400M的单位。
德国空军是A400M的最大用户，共订购了53架，比法国空军多3架。目前全部8个用户国家的总订购量是174架，交付83架，接近一半。
严格来说A400M并不是一架加油机，它的主业还是战略、战术运输，空中加油只能算是副业。让我们先走围绕A400M转一圈看看细节。
A400M的机身截面大体上是个圆形，但在机头部分却明显呈现出上小下大的梨形，和C-5、安-124的机头截面类似，不过要圆钝得多。这样的设计可以把驾驶舱部分的截面缩小，增强流线型，减小湿表面积，降低飞行阻力。
机头顶部左侧的空中受油探杆是可以快速装卸的，如果任务中不需接受空中加油可以拆除以减轻重量，降低阻力。
机头四周遍布各种大气数据传感器，不过我注意到机身上所有的标识、警告语都是用英语标注的，并没有为德国空军改成德语，而旁边的台风战斗机模型上却出现了双语标识。
> “台风”模型上黄色箭头里的警示符号是德语“紧急救援”，下面的说明是英德双语。
不得不说空客的制造工艺真的非常精湛，A400M的蒙皮光洁细致不说，一个总温传感器都做得跟艺术品似的，加热警告符号比A350上的还要醒目。
> 前登机门旁边的两个攻角传感器是安装在空速管的皮托管座顶端的，合二为一
我一直不理解为什么A400M机头雷达罩顶部要有这个凹下的部分，作成平直的不是更方便。
直到最近查资料才明白，这个部位是预留给前视红外视觉增强系统（EVS）的。据亲自试飞过A400M的英国《航空周刊》记者介绍，EVS系统可以将低能见度条件下的清晰红外地貌图像投影叠加到HUD上，而无需在座舱内佩戴个人夜视仪，对低空战术飞行帮助很大（咱们运-20也具备同样的能力）。
但这是个选装件，要另外掏钱购买，不像运-20是标配。实际上所有A400M用户在购买的时候都是从“通用标准”型开始的，然后再像买车一样从一个选项清单上勾选更多功能和设备。比如德国就只为全部53架A400M中的24架配备了前视红外探头，来参展的这架就没有。英国则为了运输30吨重的“小猎犬”战斗工程车而特别加强了货舱地板。
> 上图这架空客的002号原型机就配备了前视红外系统，孔径相当大，驾驶舱里的两块大型衍射平显也清晰可见
A400M能够跻身世界先进军用运输机之列，最大的功臣就是四台目前西方功率最大的TP400-D6涡桨发动机，单台功率达到11065轴马力，由欧洲航发巨头罗·罗、斯奈克玛、MTU和ITP组成的欧洲涡桨国际公司生产，其核心机衍生自“阵风”战斗机的M88涡扇发动机。
法国Ratier-Figeac公司设计制造的8叶大弯度螺旋桨直径5.3米，桨叶采用碳纤维大梁和复合材料蒙皮，表面涂敷聚氨脂防腐层，桨叶前缘包复镍保护层。
A400M在世界上首次将螺旋桨控制系统整合到全权限数字式发动机控制系统中，自动变距、自动调整转速、自动顺桨，在各种飞行状态下始终保持螺旋桨的最佳运转效率，并具有过速保护、喘振监测和恢复能力，是目前最先进的涡桨动力系统。
> 发动机短舱维修口盖特写，上面清晰标注了打开和关闭各个锁扣的不同顺序
> 发动机喷管的加工工艺非常精湛，整齐排列着无数六边形的微小凸起，我猜想是为了增加散热面积，减小红外辐射信号
值得一提的是，普通多螺旋桨飞机的螺旋桨旋转方向都是一致的，而A400M的左外侧和右内侧螺旋桨是顺时针旋转，型号为FH386，左内侧和右外侧螺旋桨是逆时针旋转，型号为FH385。这样的对转配置好处很多：可以抵消螺旋桨旋转的附加扭矩，降低振动和噪音；改善操纵性，减小垂尾和平尾面积，降低机体结构重量；如果一侧发动机发生故障，还可以减少偏航力矩。
先进的发动机和螺旋桨组合给A400M带来强大的飞行能力，飞行速度范围很广，既可以在高空以0.72马赫飞行8900公里 - 非常接近涡扇运输机的性能，也可以用200公里/小时的速度进行低空空投 - 这是涡桨战术运输机才具备的能力。
> 在著名的威尔士马赫谷进行超低空飞行训练的英国A400M机群
A400M没有配备C-17、运-20那样复杂的机翼增升系统，实际上连前缘襟翼都没有，但是巨大涡桨桨盘产生的高速滑流直接吹拂过机翼表面可以提供更大的升力，使它具备非常出色的短距起降能力。
A400M起飞重量100吨时的海平面软质跑道起飞距离为980米，同样条件下的着陆距离为770米。作为对比，最新型的C-130J-30配备4637轴马力的罗·罗AE 2100D3涡桨发动机和GE 6叶桨，起飞重量61.2吨时的起飞距离为1003米，着陆距离为945米。
> 2018年12月10日，一架皇家空军的A400M在西威尔士的潘伯里海滩进行了首次海滩起降试验
A400M可以依靠螺旋桨变距实现减速甚至倒退，不需要喷气式运输机上复杂的反推系统。它可在60×60米的停机坪上无障碍滑行，可在28.6米宽的跑道上原地掉头，最大起飞重量下仍可在2%的坡度上倒退，地面机动性非常好。
不过新技术总是会遇到新问题。2015年5月9日，土耳其订购的第3架A400M - 全部A400M中的第22架在首飞起飞11分钟后坠毁在塞维利亚郊外。
事发前7个月，发动机制造商欧洲涡桨国际公司（EPI）就已警告空客和欧洲航空安全局，A400M的软件安装错误可能导致发动机数据丢失，而飞行员在起飞前无法收到任何警告。
但当时饱受超重、载荷不足、超支和拖延困扰的空客为了加快交付进度并没有过于在意。空客和EPI就应该由谁来安装发动机控制软件有分歧：EPI认为它根据民事规则拥有软件安装权，因为A400M是一种拥有欧洲民用认证的军机；空客则搬出了军事管辖权坚持由自己的团队安装软件。最终，该机由空客工作人员安装了发动机软件，首次安装失败时三个发动机的数据被擦除，这些文件在随后的上传过程中也从未被恢复，而且没有任何警告。
首飞升空后，飞控系统由于缺少数据，无法理解该如何控制发动机。按设计，在软件发生故障时发动机将维持在两个状态：最大推力或者怠速。当时的情况下无数据的三台发动机被冻结在最大功率状态，使该机越飞越快，不断爬升。
但是对此毫无所知的空管命令保持在1500英尺高度，机组服从命令减小了推力，于是发动机被转入另一个状态 - 怠速，三台发动机在瞬间失去推力，飞机被第四台发动机推动向左急转坠向地面。事故造成6名机组中4人死亡、2人重伤。
> 飞行轨迹显示起飞10分钟后高度和速度都发生了剧烈波动
这起事故显示当一些较小的弱点积聚在一起时将产生严重的飞行安全风险。
2016年5月，空客又发现两台顺时针旋转的发动机减速箱存在齿轮裂纹风险，属于重大制造缺陷。在打了补丁之后A400M机队继续运营，但安全检查间隔被大大缩小到原定的1/7，除此之外还有可靠性差、故障率高、振动过大等问题，严重降低了现役飞机的妥善率。这些问题只能在服役使用过程中积累更多经验，逐步解决。
瑕不掩瑜，A400M虽然整体气动设计略为保守，但在应用材料、制造工艺、航电系统等各方面都体现了当今军用运输机领域的最高水平。该机的复合材料比例接近40%，机翼、尾翼、舱门、起落架整流罩都大量采用复合材料，大幅度减轻了飞机重量。机翼碳纤维复合材料占结构重量比例达到85%，结构寿命大于3万飞行小时。
> A400M的跳伞舱门前也安装了C-17那样的开孔扰流板
> 它的主起落架布置方式和运-20如出一辙，两侧主起落架可以分别调节不同的高度，在不平坦的地形中保持机身水平，以缩短野战机场的装卸时间
> 2016年12月9日，法国空军的A400M在马里进行了红土野战跑道起降试验
A400M的货舱长度为17.71米（不含5.4米长的尾跳板），略短于运-20的20米，地板宽4米，高度在中央翼盒前为3.85米，之后为4米，和运-20几乎一样。
宽敞的货舱具备很大的装载灵活性，携带方案包括2架“阿帕奇”或2架“虎”式武装直升机、1架拆掉后发动机舱的支奴干、116名全副武装的伞兵、66副担架加25名医护兵、2辆“斯崔克”轮式装甲车等。当然最大载重量只有37吨，远不及喷气式的运-20，所以它不具备运输主战坦克的能力，仅能运载一辆“武士”步兵战车。
特别提一句，德国空勤的身材都非常高大，货舱里接待参观者的几名汉斯身高都在1米9以上，只能仰望。他们的英语非常流利，稍微带一点点德国口音，但是比咖喱味的印度英语要好很多。
> 尾跳板特写，表面采用喷丸工艺加工有非常细腻的小凹坑以增加摩擦力，是我见过最漂亮的一块尾跳板（当然我还没见过运-20的）
> 机尾的洗手池和两个厕所，做工比C-17、伊尔-76的厕所高档很多，但没有任何遮挡措施
> 货舱照明（左）和货物限定（右）控制面板
> 货舱壁两侧固定了种类繁多的工具，不过一如传说中的德国厨房一样，布置得井井有条，体现出德国人的严谨和纪律性
> 机尾头顶上还有一个应急逃生舱门，全机内部照明都采用LED
A400M的垂尾和T型平尾都是单片式舵面，技术水平上不及运-20和C-17的两段式，平尾根部也有朝下的照明灯。
A400M的尾椎是所有军用运输机中最扁平的，底部非常平坦，对两扇式尾门的安装非常有利，尾门可以做得很薄，节省结构重量。伊尔-76那样圆筒型的尾椎带来很大的弧度，尾门底部就非常厚重。
A400M像C-17一样装有2副尾鳍改善流场，但是在尾椎上没有发现任何导弹告警装置。由此也可以看出对于无需在战区高威胁环境执行任务的运输机，比如新入役的A400M和运-20，主被动自卫系统的优先级远没有飞机自身的可靠性和可维护性高，可以根据需要在升级时再添加。
> 今年6月19日，空客刚刚获得了一份为期4年的合同，在德国A400M的辅助防御子系统中整合J-MUSIC™定向红外对抗系统，以增强战区生存能力
A400M为3人制机组，正副驾驶员加装卸长，在副驾驶员身后还有一个坐席，在执行特殊任务时可以增加一名机组乘员。
> 2017年6月19日搭乘法国空军A400M参观巴黎航展的马克龙总统就坐在这个第三机组席上
> 装卸长工作站在前登机门内的左侧
在左侧主起落架整流罩前部我发现一个上下开的活门，上面写着RAT DOOR - 字面上翻译就是老鼠门。
正好逮住一个从尾门过来回驾驶舱的空勤，他比较矮，1米7多点的样子，看上去没有那么高冷。我问他这个舱门里是什么，他很热情地解答了，里面是可伸缩的冲压空气涡轮 - Ram Air Turbine（RAT），当飞机动力系统故障失去能源时可以伸出来依靠空气动力驱动应急发电。
这个设备我是知道的，只是不知道它的缩写是“耗子”。其实大多数民航机和很多军机、甚至小型飞机都装有这样的应急设备，但不到危急时刻它是不露头的。
> A350机腹放出的RAT
> 瑞典雷式战斗机的“耗子”
接着我就问A400M可以空中加油吧（明知故问）。他说可以，只要在机翼上挂上加油吊舱就可以加油。我说刚才看了KC-10，机尾有加油操作间，A400M没有，那怎么进行操作呢？他说通过机身侧面的摄像头进行监控，在驾驶舱里操作，还指给我看摄像头的位置。
> 机翼外侧两条对齐标志线之间的加油吊舱挂点
> 安装在挂架下方的Cobham 908E型加油吊舱，来自马来西亚空军的A400M
> 翼下机身侧面的加油监控摄像头
我在网上没有找到A400M加油操作站的照片，航展上也没有开放驾驶舱，不过我估计加油操作就是在那个第三乘员坐席上进行的。
A400M还能在机尾安装第三个中轴线加油系统，采用的是Cobham 808E型鼓式软管单元 - Hose Drum Unit (HDU)，被放置在固定于尾门跳板中央的一个标准货盘上，这样就可以同时为3架战术飞机进行空中加油，效率提高50%。
两侧908E加油吊舱的加油速率为1202升/分钟，比A310 MRTT的907E慢近1/3，HDU的速率则为1814升/分钟，比907E快100升/分钟。但是采用HDU构型必须更换一个特殊的尾门，上面有一个圆柱形密封装置，以便释放出软管后保持机舱的气密性。
所有的A400M都已经在机体里预留了空中加油所需的管线，利用简单的外场工具可以在两个小时内把2个加油吊舱和HDU安装好。不过这两样设备也都是选装件，和加油控制系统一样得另外掏钱。
> 西班牙空军的两架F-18在同时进行空中加油训练
> 空客的两架原型机利用HDU进行伙伴加油试验
因为是兼职，A400M的空中加油能力并不算强，它的总内油量只有50.5吨，在货舱地板的货盘上还可以安装2个附加油箱，增加11.3吨燃油，航程463公里时的最大供油量为44.9吨，2315公里时则只有23.1吨，仅比轰油-6高出一点。
但是A400M有一个令空客非常自豪的优势，就是可以为所有采用软管加油系统的飞机进行加油，从高空2倍音速的台风战斗机到低空时速不足200公里的直升机都可以胜任，目前世界上具备这种能力的现役飞机只有A400M一家；另一种可能拥有这一能力的安-70已经胎死腹中。
> 早期试验表面，常规的24米软管受到A400M扰流板产生的涡流影响较不稳定，上下飞舞的软管和锥套对直升机的旋翼构成威胁，所以必须采用加长到36.5米的特殊软管才能为直升机加油
最后上一张比较特别的照片，下午我准备离开航展的时候，雨已经停了，德国机组在A400M的机头上展开一面巨大的德国国旗。回到家在电脑上才发现旗子底下还四仰八叉地躺着一位汉斯，这是爱国呢还是军纪涣散呢？看来如今德国军备废弛是有原因的。
KC-46与A330 MRTT
最后来说一说两种没到场的加油机：波音的KC-46和空客的A330 MRTT，这对曾经厮杀得有你没我的竞争对手。
关于美国空军新一代加油机选型的多次反转和恩恩怨怨这里就不细说了，在737的前世今生（下）这篇文章里曾经提到过一点深层次的原因。从上图就可以看出其实两者本不是一个量级的对手，A330 MRTT的体量对应的至少是787-8或者777-200的级别。
我没亲眼见过A330 MRTT，但在波音机场见过KC-46。今天想介绍的不是它们之间的差异和优劣，而是它们的共性。这两种专业加油机无论是飞机构型、加油装置的布局、油箱的配置还是先进的加油控制方式都非常接近，从中可以探究一下未来加油机的发展趋势。
首先就是软硬兼顾。除了英国等不装备硬管受油作战飞机的少数欧洲国家为采购的A330 MRTT配备的是全软管系统，其它采用美制空军战机的国家装备的A330 MRTT都同时安装了翼下的软管加油吊舱和机尾硬杆加油系统，拓展了受油机种的范围，增加了任务弹性和出动效率。
> 澳大利亚空军的KC-30A同时为B-1B和本国空军的F-18F加油
当然这并不算是很新的概念，后20架KC-10和新升级批次的KC-135上早已经采用了这样的模式，但在新一代加油机上这种混合构型从设计之初就已经被固化了下来。KC-46更是像KC-10那样在机尾硬杆旁边配备了第3套软管系统，可以同时为3架海军飞机加油。
> KC-46同时为F-16和F-18加油
其次是全数字化操纵方式。2种新加油机都不再设机尾加油操作室，即使是硬管加油也在驾驶舱内采用全权限电传操纵，工作站配备视觉增强系统，依靠多块大屏幕实时监控飞机后半球的加油状况，剩余油量、油箱分配、加油速率、环控指标等信息都集中显示在最下方的多功能显示屏上，自动化程度很高。
> A330 MRTT的加油工作站
KC-46更是开创先河地采用了立体显示系统，由机腹下方的光电系统生成三维图像，加油操作员佩戴着iMAX那样的立体眼镜进行操作，对距离和空间位置的判断更加直观。当然目前该系统还有不少问题，仍在完善之中。
> 大型游戏街机一般的KC-46加油工作站，采用双工位，显示屏上是裸眼看重影的立体图像
最后是多任务能力。因为机体空间大，又是客机构型，除了空中加油外，2架飞机都同时承担人员、货物运输任务，尤其是注重航空医疗撤运能力。
> A330 MRTT客舱的全担架医疗布局
> McConnell基地内的用于培训的KC-46货舱模型
> 最初是趴着操作（KC-135）
> 然后是坐着操作（KC-10）
> 如今是看着屏幕操作（KC-46）
上篇介绍的KC-10、KC-135、A310 MRTT和这篇里的KC-46、A330 MRTT都是由民航客机改装的专业加油机，采用高地板、地板下大容量油箱、永久性加油设备的构型，航程远、速度快、后勤维修体系完善、运营成本低，还能一机多能兼顾人员物资运输。
而A400M则是军用运输机构型，机身粗壮阻力大，载油量偏小，必须在货舱携带临时性的附加油箱，低地板大容积的货舱对加油来说利用效率很低，加油航程也比较近，费效比不高，只能作为空中加油力量的补充而难以成为主力。
由此想到中国空军的加油机体系，目前只有不堪重负的轰油-6、区区3架伊尔-78和正在研制试飞中的运油-20。它们都是专业军用机改装而来，面临A400M同样的问题，但是我们没有其它更合适的平台可选择，只能先解决有无问题，中长期来说只有等到C929级别的民机成熟之后才有机会改装成更高效的加油机。
在话说运-20（下）里我插了这幅CG图，有资深朋友和我提出这个画面估计是看不到了。很多研究都表面硬杆加油对战略轰炸机、运输机这一类大型飞机效率更高；而在为大编队战术机群进行集体加油时，硬杆一次只能为一架受油机加油，如果是软管则可同时为2-3架飞机加油，硬杆加油2.3倍的速率优势将不复存在。以目前中国军机的研制体系、使用习惯和装备数量，专门为现役战术飞机再开发一种硬杆加油改型的可能性并不高。运油-20的硬杆加油型肯定会装备，但那很可能是为全新的战略级飞机准备的。
下篇将介绍空中加油的具体过程和规则，解读一下编队加油的移动方向、信号灯的颜色和加油杆上彩色条纹的长度。
相关文章：
话说空中加油（上）
话说运-20（下）
737的前世今生（下）
