سوخت گیری هوایی (Air to Air Refuelling = AAR) روشی موثر برای افزایش دوام پرواز و برد هواپیما است. ایده این روش ابتدا در سال 1917 توسط الکساندر دی سورسکی (Alexander de Seversky) مطرح شده و سپس در دهه 1920 به شکل استفاده از شلنگ 15 متری و شیر جریان دستی به نمایش گذاشته شد. از آن پس این روش بطور پیوسته مورد مطالعه و توسعه قرار گرفته و با هدف افزایش طول مدت پروازها بکار گرفته شده است که نتیجه آن، اولین پرواز بدون توقف به دور کره زمین در سال 1949 بوده است. در خلال جنگ جهانی دوم برنامه هایی برای بکارگیری این روش تدوین شد لیکن این برنامه ها ادامه نیافته و اولین مورد استفاده نظامی از سوخت گیری هوایی در خلال جنگ کره از دهه 1950 بدین سو اتفاق افتاد.
در سالهای اخیر توجه روزافزونی به سوخت گیری خودکار هواپیماهای بدون سرنشین شده است. در طی دهه گذشته مقالات زیادی درباره جنبه های نظری و عملی خودکارسازی فرایند سوخت گیری هوایی منتشر شده که زمینه هایی مانند کنترل هواپیما، سیستم های حسگر و یکپارچه سازی آنها را پوشش داده اند. برای توسعه و ارزیابی نظریات موجود مدلهای شبیه سازی متعددی ایجاد شده که از مدلهای پارامتری ساده گرفته تا نمایش فیزیکی پیچیده هواپیما، اغتشاشات آیرودینامیکی و جوی و تجهیزات سوخت گیری هوایی را شامل می شده اند.
روش های سوخت رسانی
روش‌های سوخت‌رسانی هوایی عبارتند از «روش میله‌پروازی» و روش «میله و مهار چتری». معمولاً هواپیماها، با توجه به مأموریت‌های تعیین‌شده، از یکی از این دو روش استفاده می‌کنند. با این وجود، غلاف‌های سوختگیری می‌توانند با هواپیماهای تولیدشده هم یکسان‌سازی شوند؛ البته درصورتی‌که از روش میله و مهار چتری استفاده شود.
روش آوند یا میله‌پروازی، (همچنین میله و میله‌گیر) (boom and receptacle)، ظرفیت انتقال سوخت بالا و خوبی را فراهم می‌آورد، اما نیازمند یک جایگاه متصدی و یک ظرف طراحی‌شدهٔ ویژه است. در این روش از یک لولهٔ تلسکوپیِ سخت و انعطاف‌ناپذیر به نام «آوند» استفاده می‌شود که در زیر آن دو بال کوچک وجود دارند و آن را در زاویه‌های محدودی هدایت می‌کنند و متصدی داخل هواپیمای سوخت‌رسان، آن را به داخل میله‌گیر هواپیمای سوختگیر متصل می‌کند. این نوع روش سوخت‌رسانی عموماً برای سوخت‌رسانی به یک هواپیما صورت می‌گیرد و عموماً هواپیماهای گیرنده از نوع دوربرد هستند یا بزرگ‌تر از هواپیماهای جنگندهٔ معمولی هستند.
روش کاوند و قیف یا میله و مهار چتری یک روش سوخت‌رسانی با قابلیت سوخت‌رسانی همزمان به چند هواپیماست. در این روش، یک شلنگ به نام «کاوند» به مخزن آئرودینامیکی وصل شده و آن هم به تانکر سوخت متصل است و قسمت دیگر شلنگ به نام که چترشکل است و با میلهٔ خارج‌شده از جنگنده یا دیگر هواپیماها اتصال برقرار می‌کند و عمل سوختگیری هوایی AAR یا IFR صورت می‌گیرد. قسمت مهار چتری یا «قیف» به‌شکل توپ بدمینتون است. هواپیمای گیرندهٔ سوخت، دارای یک میلهٔ سخت است که در دماغهٔ هواپیما یا در بدنه نصب می‌شود که درهنگام استفاده نشدن از آن به داخل واپس کشیده می‌شود. هواپیمای سوخت‌رسان به‌صورت مستقیم و تراز پرواز می‌کند و شلنگ یا مهار چتری را خارج می‌کند، که تعدادشان می‌تواند بیش از دو شلنگ باشد. این عمل اجازه می‌دهد تا جنگنده به رابط سوختگیر متصل شود. جنگنده در عقبِ سوخت‌رسان پرواز می‌کند و مهار چتری را تعقیب می‌کند. فاصلهٔ سوختگیر تا سوخت‌رسان فاصلهٔ معینی است و این فاصله به اندازهٔ طول شلنگ است.
رقص میان زمین و هوا:
تصور کنید با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت در حال حرکت در اتوبان هستید و آمپر بنزین نشان می‌دهد که سوخت ماشین در حال به اتمام رسیدن است.
درست جلوی چشمتان یک کامیون حمل سوخت حرکت می‌کند و شلنگی بزرگ از آن آویزان شده که به یک مخزن، حدودا چند متر بالاتر از سطح زمین متصل است.
به تانکر نزدیک می‌شوید، یک لوله از گلگیر جلویی اتومبیل‌تان بیرون می‌آید. اگر در کنترل وسیله نقلیه مهارت نشان دهید و به درستی لوله را درون سبد کامیون جای دهید، سوخت از درون کامیون حمل سوخت روانه باک بنزین‌تان می‌شود.
حالا این پروسه را به ارتفاع ۳۰ هزار پایی از سطح زمین انتقال دهید، درحالی که با سرعت بیشتر از ۳۰۰ مایل بر ساعت حرکت می‌کنید، تلاطم هوایی وجود دارد، شب است و آب و هوا هم چندان مساعد نیست - ضمنا این امکان هم وجود ندارد که در صورت اتمام سوخت، در کنار جاده متوقف شوید.
سوختگیری هوایی کاری استاندارد و رایج است، اما در عین حال کاری چالش‌برانگیز و خطرناک نیز برای نیروهای هوایی سراسر جهان به حساب می‌آید. هدف از این کار همواره این بوده که به جای چندین توقف در مسیرِ رسیدن به هدف، برد هواگردها افزایش یابد - و این فاکتوری است که همواره در برنامه‌ریزی و اجرای ماموریت‌های مختلف در نظر گرفته می‌شود.
یک اختراع بریتانیایی دیگر
پژوهشگران ارتش بریتانیا در طول تاریخ معاصر دست به چندین و چند ابداع مختلف زده‌اند که همگی تغییری اساسی در چهره تسلیحات نظامی به وجود آورده‌اند. این دانشمندان، مهندسان و محققان دست به ابداعاتی مانند تانک، رادار و موتورهای جت زدند. اگر هواگردها منجنیق‌هایی دارند که آنها را به هوا پرتاب می‌کنند و همینطور عرشه‌های پروازی که آنها را هنگام فرود در جای خود نگه می‌دارند، همگی به لطف ابداعات مبتکران بریتانیایی است.
اما احتمالا مهم‌ترین اختراع آنها -خصوصا از نگاه خلبانانی که حین پرواز سوخت‌شان به اتمام می‌رسد- سوختگیری هوایی در میانه زمین و آسمان باشد.
در نخستین روزهای پرواز با هواپیما، برجسته‌ترین جلبانان شروع به آزمون و خطا با روش‌های مختلف انتقال سوخت از یک هواگرد به هواگرد دیگر کرده بودند. دو هواپیمای دو باله که با سرعتی آرام پرواز می‌کردند به یکدیگر نزدیک می‌شدند، یکی در بالای دیگری و شلنگ سوخت برای هواپیمای زیری به پایین انداخته می‌شد.
به محض اینکه شلنگ به دست یکی از مسافرین هواپیمای پایینی می‌رسید و به درستی به مخزن سوخت در کاکپیت سرباز متصل می‌شد، باقی کار را گرانش انجام می‌داد و جریان سوخت از «تانکر» به «مخزن دریافت‌کننده» سرازیر می‌شد.
اگرچه این آزمون و خطاها -تا حدی- عملی بودند، نخستین راهکار واقعی سوختگیری در هوا توسط مبتکر بریتانیایی، آلن کابهام، در دهه ۱۹۳۰ میلادی توسعه یافت.
کابهام در ابتدا سیستم «سیکل شلنگ» را در ذهن داشت که اساسا ورژن ارتقایافته همان آزمون و خطاهای قبلی بود که این بار یک مکانیزم قلاب هم -برای اتصال بهتر به مخزن سوخت دریافت‌کننده- داشت.
در اواخر دهه ۱۹۴۰ میلادی، نیروی هوایی ایالات متحده از این سیستم الگوبرداری کرد تا بمب‌افکن‌ها و سایر هواپیماهایش قادر به پیمایش مسافت بیشتری در حین ماموریت‌های نظامی باشند.
میله و دروگ در تقابل با Flying Boom
محدودیت‌های اساسی سیستم سیکل شلنگ -که یکی از آنها نیاز به حرکت هواپیماها با سرعت پایین در جریان ماموریت‌ها بود- باعث شد شرکت Flight Refuelling Ltd که متعلق به کابهام بود نخستین سیستم عملی میله و دروگ (Drogue) را توسعه دهد.
با این اختراع، دیگر اکثر هواگردها می‌توانستند به لوله‌ای دراز -یا همان میله- مجهز باشند که خلبان هواپیمای دریافت‌کننده آن را به انتهای شلنگ -یا همان دروگ- متصل می‌کرد.
در سال ۱۹۴۹ میلادی، جت جنگنده Meteor که به نیروی هوایی سلطنتی بریتانیا تعلق داشت توانست برای بیشتر از ۱۲ ساعت در هوا باقی بماند و به این ترتیب، نخستین آزمایش سیستم جدید Flight Refuelling شدیدا موفقیت‌آمیز از آب درآمد.
درحالی که این شرکت به توسعه هرچه بیشتر سیستم میله و دروگ خود ادامه داد، در آن سوی اقیانوس اطلس، نیروی هوایی آمریکا به دنبال سیستم سوخت‌گیری‌ای بود که بتواند حجم بسیار زیادی از سوخت را به جت‌های بمب‌افکن عظیمش انتقال دهد.
برای دستیابی به این مهم، شرکت بویینگ سیستم سوختگیری هوایی «Flying Boom» را توسعه داد. در این سیستم، به جای اینکه خلبان نیازمند انجام تمام کار باشد، اپراتوری مخصوص محل قرارگیری Boom را در تانکر تنظیم می‌کرد و آن را در نقطه صحیح جای می‌زد.
به این ترتیب، اگرچه نیروی هوایی ایالات متحده در برخی از نخستین جت‌های جنگنده تاکتیکال خود از سیستم میله و دروگ استفاده کرد، اما در نهایت این سیستم Flying Boom بود که به استانداردی در تمام ماموریت‌های نظامی این کشور تبدیل شد. از سوی دیگر اما خلبانان نیروی دریایی آمریکا همچنان سیستم میله و دروگ را ترجیح دادند و تا همین امروز از آن استفاده می‌کنند.
نیروهای هوایی دیگر کشورهای جهان نیز معمولا از ترکیبی از این دو سیستم استفاده می‌کنند. سیستم Flying Boom برای هواپیماهای تجاری و باری استفاده می‌شود و سیستم میله و دروگ برای هواگردهای نظامی.
مخزن‌های هوایی
نخستین تانکرهای هوایی جهان، هواپیماهای بویینگ KB-29 و KB-50 (هواگردهایی متعلق به دوران جنگ جهانی دوم) بودند و حرف «K» در نام آنها، به تانکر بودنشان اشاره دارد. بعد از آنها هم هواپیمای فرایت KC-97 از راه رسید که هم جثه بزرگ‌تری داشت هم سرعت بیشتری.
اما در دهه ۱۹۵۰ میلادی، این هواپیماهای ملخی و قوت گرفته از پیستون دیگر آنقدر سریع پرواز می‌کردند که می‌تواستند در امنیت تمام، به جت‌های جنگنده و بمب‌افکن آن دوران سوخت برسانند. جنگنده‌ها با سرعتی کم و در ارتفاع پایین پرواز می‌کردند و به این ترتیب، سرعت‌شان با بیشترین سرعت تانکرها برابری می‌کرد.
در همان زمان، نیاز به یک تانکر سریع با موتور جت احساس می‌شد و بویینگ هواپیمای KC-135 را به عنوان راه حل این مشکل تدارک دید. در ابتدای سال ۱۹۵۷ میلادی، بالغ بر ۸۰۰ هواپیمای سوخت‌رسان به نیروی هوایی آمریکا تحویل داده شد که ورژن‌هایی به‌روزرسانی شده از آنها همراه با موتورهای جدید همین حالا در ناوگان این کشور یافت می‌شوند.
جت‌لاینتر مسافربری خواهر KC-135، یعنی بویینگ ۷۰۷ نمادین هم توسط بسیاری از نیروهای هوایی دستکاری و به سیستم میله و دروگ مجهز شد.
در دهه ۱۹۸۰، نیروی هوای آمریکا هواپیمای McDonnell Douglas KC-10 Extender را نیز به ناوگان خود افزود که ورژنی متفاوت از هواپیمای مسافربری DC-10 بود و در سوختگیری هوایی کاربرد داشت. بویینگ ۷۶۷ هم در ارتش بسیاری از کشورها به عنوان تانکر حمل سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جدیدترین تانکرهای جهان، یعنی Airbus A330 MRTT و همینطور بویینگ KC-46 هم به صورت خاص به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نیازهای اساسی عملیات‌های هوایی دوران مدرن را برطرف سازند. بویینگ ضمنا مشغول توسعه هواپیمای MQ-25 Stingray است که برای نخستین بار، سوخت‌رسانی هوایی را در هواپیمایی بدون سرنشین امکان‌پذیر خواهد کرد.
برای اینکه عملیات‌های Flying Boom شکلی کاملا خودکار به خود بگیرند، ایرباس اخیرا از نخستین سیستم سوخت‌رسانی خودکار میان هواپیمای A330 MRTT خودش و جنگنده F-16 نیروی هوایی پرتغال رونمایی کرد. این سیستم که قرار است حجم کار اپراتور Boom را کمتر کرده و امنیت را افزایش دهد، بعد از دریافت جوازهای لازم، در سال ۲۰۲۱ میلادی آغاز به کار می‌کند.
