早在1923年6月27日，洛克威爾 ·H·史密斯上尉和約翰·P·裡希特中尉便嘗試了首次空中加油。後來工程師在1949年研發出首套軟管加油系統。雖然不久後，波音便研發出硬管加油技術，但是它需要加油機必須是大型飛機作為載體，才能裝載足夠的燃油，並在完成飛行任務時向受油機加油。此後數十年中也只有美國採用這種加油方式，2004年12月，EADS和CASA聯手打破了波音的壟斷，向澳洲出售了5架具備硬管式加油系統的空客A330型加油機。

硬管加油系統相比軟管加油系統而言，其優點是耐壓性好，能採用增壓裝置提升輸油速度，這會讓輸油效率較高，每分鐘輸油量能達到6500升（這也是對軟管最大的優勢所在，軟管每分鐘輸油約1500升）！而且硬管加油系統穩定性較高，可控性也較好，受油機更容易對接。但是缺點也相當明顯，例如系統裝置相對複雜，對製造的要求更高，成本也更高。

硬管加油系統主要由美國波音研發，它主要由伸縮管、壓力加油裝置、控制舵和監控裝置組成。通常安裝在加油機身尾部下端。其中硬質伸縮管包括套管和主管道，主管平時處於收起狀態，並貼在機身尾部，其外部還有升降索和穩定舵。主管道內則有伸縮套管。加油程式開始後，加油機會使用升降索放下套管，控制舵則呈現V字形，在氣流的作用下，將伸縮套管沿水平和垂直方向控制在一定範圍內。

早期硬管式加油系統屬於美國波音獨家產品，別無分號。波音最先將其應用在KC-29P和KC-97上。後來的KC-135和KC-10加油機同樣使用硬管加油系統。現在硬管式加油並非美國獨家掌握，例如澳洲空軍的KC-330使用的硬管式加油系統全重5噸，加油速率也能達到5455升/分。

與浮錨式加油方式不同，硬杆式又稱飛桁式，早不為美國所獨享，歐洲空客公司也掌握了這一技術，晚發於人卻實現領先，得益於平臺優秀，最大起飛重量235噸的A330，一躍而成為目前最先進的空中加油機。能領美國之先，所以需要是最大的技術促動，誰都一樣。

世上空中加油機上千架，而具備硬杆式加油裝置的飛機大多集中在美國一家。發展得早，1949年在波音公司研發成功後，裝備了諸多機型，如KC-135和KC-10，目前共有500多架，得於大量使用，使美國作戰飛機的航程能力大為提高。遠端空軍因為有了大量空中加油機，才真正擁有了遠端之名，遠離大洋彼岸，卻離世界最近。用得好，大量使用，推動技術不斷進步，他國沒有的技術，總能在美軍找到身影，獨享硬杆式技術，已是幾十年的時光。

英國在發明軟管式加油技術以後，美國在使用中發現，加油速率不高，每分鐘只有1000多升，因此突破了硬杆式加油技術，全套系統自重就有5噸，也只有大飛機可以使用。可見全面的工業基礎，是實現空中加油機進步的關鍵。在民用大飛機一超獨大的時光中，其空中加油機發展了一型又一型，其中以KC135數量居多，高達500多架，現在已老，又打造了一型KC46，以波音767為平臺。然要大量更新，又需要再次斥巨資替代。

中國長期缺乏大飛機平臺，因此空中加油技術也受限制。當我們感到了作戰需求時，開始向空中加油發力，始以轟-6為平臺，加裝了軟管式加油系統，每分鐘大約1500升的樣子，需要尋求新的加油系統，且載油量據悉只有50噸。相比A330 MRTT，飛行2000公里之外還具備68噸的補油能力，4000公里外除載貨45噸，還能具備為6架戰鬥機補油，要迎頭趕上，需要再經過若干年努力。尤其是硬杆式加油技術方面，還需尋求技術突破。

現在有了運-20，發展硬杆式加油系統，也有了飛機平臺選擇。有見央視公開報道的畫面。因此，購買3架伊爾-78，極具技術實驗性質，有搞好技術儲備的意思，可見硬杆式加油裝置，已與我們不再遙遠，當有一天看到我們的運油-20，實現硬杆式加油時，也不必感到驚訝。

硬杆式加油，速率高，受氣流影響小，對接要比軟管式加油簡單，整套系統由伸縮式油杆，壓力加油機和監控系統組成，過去需要後艙的加油機實施控制，現在則把監控系統設在了飛機駕艙內，整個加油過程，可以說纖毫畢現。是技術進步的結果，也是不斷滿足空軍遠端作戰需要的產物。

硬管可允許發生的位移非常小，一旦超出其允許範圍，就有可能發生破裂漏油。下面我就從力學的角度，稍微詳細解析下硬管加油技術難點。

戰鬥機不像客機，對機動性要求很高，這就決定了其油箱容量較小，從而減輕整機的重量，獲得更高的機動性，這就造成了續航能力的下降。於是，空中加油應運而生，既保證了戰鬥機的機動性，又提高了其續航能力。

在討論加油之前，首先的弄清楚飛機在空中的狀態。如上圖，分別為偏航、橫滾和俯仰，即可以饒三個座標軸進行旋轉。此外，飛機還可以沿著三個座標軸進行平行移動。從力學上來說，我們稱飛機具有6個自由度（三個位移和三個旋轉）。在空中，飛機完全是自由的狀態，氣流的影響對飛機的狀態就非常大，飛機的6個自由度時時刻刻都在發生改變。

在加油的過程中，飛機的受力如上圖，有向上的升力、向下的自重、前進的推力和空氣的阻力。此外，油管結構對飛機的力不可忽視。在加油的過程中，這個力才是最重要的力，如圖斜箭頭所示。

油氣管道的建設中，除了末端的加油加氣部分，傳輸部分全部都是硬管道。我們在汽車加油站加油，連線加油槍的就是軟管。實際上，硬管、軟管的優缺點非常明顯。

對於軟管來講，可活動的範圍更大，在空中加油的時候對兩者的同步性要求可以降低。但是，軟管無法做的太粗（太粗的軟管結構承載能力不行），影響了加油效率。所以，在生活中，軟管僅用來末端輸入，而不是用來傳輸。硬管可以提供更大的流量，提高加油的效率。但是很顯然，硬管太硬，無法自由移動，氣流容易使之產生較大的應力，從而發生破壞。此外，軟管容易受氣流影響，被吹的飄來飄去。

透過上面的分析，硬管加油的技術難點已經躍然紙上。由於飛機具有六個自由度，氣流很容易影響飛機的位置。在加油的過程中，加油機和戰鬥機始終不可避免地發生相對位移。這個相對位移，對硬管來水是致命的。因為，硬管要求的允許相對位移比起軟管要小的多。

不過，硬管實際上也是可以調整角度的，在左右和上下兩個方向上可以調整，以便能夠捕捉到戰鬥機。因此，在加油的過程中，這兩個方向是可以旋轉運動的，並不是完全固定不動，這樣也可以降低硬管內可能產生的應力。另外，硬管本身也並非絕對剛體，它是個半剛體，其允許發生的位移要比我們普通金屬的位移大一些。

正是由於硬管的這些特殊要求，對硬管本身的材料有著非常高的要求。它必須具備較高的強度，也具備較好的柔度，通常情況下，這兩者是矛盾的。這是難點一，材料方面。難點二，製造方面，這跟硬管絕對是非常重要的一個結構。在製造生產的過程中，需要較高的精度，降低製造缺陷，這對製造工藝提出新要求。難點三，控制方面，由於硬管可允許位移較小，要求加油機和戰鬥機的相對位移也要較小。所以對飛機的操控系統要求比較嚴格，能夠始終保持兩者的同步。

由於飛機在空中是一種自由的運動狀態，具有六個自由度。氣流對飛機的影響較大，在加油的過程中，加油機和戰鬥機非常容易發生相對位移，當這個相對位移過大時，就容易使得硬管內部的應力過大，發生破裂。所以這就要求硬管自身材質就比較好，具備較好的強度和柔度；要求硬管生產具有較高的精度，避免製造缺陷；也要求飛機的控制系統能夠隨時調整飛機的姿態，降低相對位移。

我相信很多人都知道噴氣式發動機噴出的氣流會改變空氣的流場。這一點在現實中有很多的應用。

比如民用機場，根據起飛客機的大小不同，下一架飛機起飛的間隔時間會有所不同。這個叫“尾流間隔”，目前最大的客機A-380，它的尾流間隔是3-4分鐘，也就是說這條跑道起飛一架A-380，那麼下一架飛機必須等待3-40分鐘的時間才能起飛。

這個“尾流間隔”的問題在空中加油中也有所體現。

硬管加油的操作模式和軟管加油是完全不同的，硬式加油管上有兩片小翼面

第一步是受油機接近加油機，飛到加油機的屁股下面。

進入加油位置。

然後加油機的操作員在飛機上操控加油管上的翼面，使加油管插入受油機的受油口。

透過調整這兩片翼面的角度，從而控制整個加油管。

由於受油機在加油機的屁股下面，處於尾流流場之中，所以加油管的具體操作方式，需要考慮到兩架飛機以這種姿態飛行時空氣流場的特徵。要做很多實驗才行。

比如當年B-2就專門針對美軍的各個加油機型號做過對應的硬管加油實驗。

這個就是硬管加油的加油管操縱員視角。

比起隨便找個洞然後受油機往裡面插的硬管加油，軟管加油確實要容易一些，主要是對平臺要求少，加油元件的重量更小。

所以美軍也不是說只有硬管加油。具體而言，是空軍用硬管，海軍用軟管。因為海軍的艦載機對重量要更敏感一些。所以具體是硬管還是軟管，主要還是取決於具體需求。

美國空軍畢竟是一支戰略空軍，很喜歡玩大機群作戰，連預警機都要求具備空中加油的能力。這麼大的飛機拿軟管加油就顯得太慢了，在戰區加個油的時間可以死好幾次了，硬管加油是軟管的四倍，所以美國空軍用硬管。

硬管加油技術的主要優勢就在於輸油速度很快，至少為軟管是加油的兩倍，這樣對大型飛機的加油就是非常有利的，像戰略轟炸機每次加油的流量都非常大，如果使用軟管加油的話會，推拖很長時間，使用了硬管加油就顯得非常快速了，美國空軍擁有大量的大型飛機，對空中加油任務需求也是非常大的，所以說美華人樂於使用硬管式加油。

硬管式加油的方式，其他國家也能夠掌握硬管式加油，但是仍依賴於軟管加油，除了美國以外，擁有大量重大型轟炸機等大型機的國家很少，沒有那麼急切的需求，所以才給人形成了一個這個印象，只有美國才採用，其實其他國家也一樣可以，甚至部分國家也擁有硬管制加油的條件了。

硬管加油技術的難點主要在:保證加油機和受油機保持相同的速度，且受油機相對加油機之間的擾動幅度的限度並沒有軟管加油大。目前來說，硬管加油技術並不是美國一家掌握，歐洲的空客A330MRTT也具有硬管加油能力，同時也有軟管加油能力。

硬管加油技術和軟管加油技術正好相反，硬管加油技術的主動權掌握在加油機手中，而軟管加油技術的主動權掌握在受油機手中。

硬管加油技術比較考驗受油機飛行員和加油機操作員之間的配合默契程度，其實，隨著科技的發展，硬管加油技術有了一系列的輔助裝置:攝像頭識圖程式判讀，受油機機身上及加油口的標示圖案，程式干預飛控，自動對準，控制加油時飛行狀態。有了這些輔助技術，硬管加油技術就變得簡單了一點，但還離不開操作員的控制。

硬管加油管頭與受油機的介面處，設有一個萬向節，可以允許戰鬥機在小幅度範圍內相對加油機有位移。加油杆是可以上下左右活動的，其上下活動範圍為±54 度，橫向活動範圍為 ±34 度。也就是說加油杆可以在以上下108°，左右68度的菱形中自由活動。

目前來說，硬管加油技術最成熟的還是美國，畢竟該技術是由美國波音公司在1949年率先研發出來的。美國之所以大力發展硬管加油技術，主要是其加油機較多。即便是一架加油機只能對一架飛機進行加油，那也沒什麼影響。數百架的空中加油機，在空中等著，總不會同時數百架戰機進行加油吧。

事實上，中國也應該掌握了空中加油的技術，只不過受制於沒有合適的載機，一直沒有將硬管加油付諸於實踐。主要是硬管加油的那一套裝置根本不能安裝在轟-6轟炸機上，不過隨著運20的服役，改裝為大型加油機也得提上日程，以解決中國空中加油力量短缺的難題。(圖片來自網路)

其實對大國來說沒有難度，但沒有什麼需求罷了。中國如果需要，分分鐘就行。軟硬各有好處，但目前中國對硬的需求不大。