Jednym z najważniejszych wyzwań przed jakim stali konstruktorzy samolotów w pierwszych latach ich istnienia, była długotrwałość lotu. Początkowo samoloty mogły przebywać w powietrzu zaledwie kilka godzin, przez co przy niezbyt porywających prędkościach jakie osiągały oznaczało, że nie mogły latać zbyt daleko. Idea tankowania w powietrzu zrodziła się krótko po I wojnie światowej i chociaż początkowo nie zyskała popularności, dzisiaj sprawa wygląda zupełnie inaczej.
Geneza
Krótko po zakończeniu I wojny światowej wielu konstruktorów i pionierów lotnictwa zaczęło zastanawiać się jak zwiększyć zasięg ówczesnych samolotów bez konieczności lądowania. Tworzono wiele koncepcji, ale wszystkie sprowadzały się do możliwości tankowania samolotu w powietrzu podczas lotu.
W 1921 roku Amerykanin, Wesley May postanowił przeprowadzić takie tankowanie. Sposób w jaki to zrobił, był… bardzo oryginalny. Wykorzystał samolot Lincoln Standard jako „tankowiec”, oraz Curtiss JN-4 jako maszynę do zatankowania. Aby uzupełnić paliwo w drugiej maszynie May przeszedł po skrzydle z Lincolna na JN-4 i wlał paliwo do baku z kanistra, który miał przy sobie na plecach.
Próba miała miejsce 12 listopada 1921 roku i zakończyła się sukcesem. Uznaje się ją za pierwsze w historii tankowanie w powietrzu. Z drugiej strony, ze względu na zastosowaną metodę, jej wpływ na dalszy rozwój tego pomysłu był znikomy.
Pierwsze prawdziwe tankowanie w powietrzu
Zastosowana przez Maya technika tankowania w powietrzu nie była zbyt praktyczna. Dopiero w 1923 roku zrodziła się koncepcja, która była znacznie bardziej praktyczna i bezpieczniejsza od zastosowanej przez Maya. Polegała ona na spuszczeniu z jednego samolotu gumowego węża, który po złapaniu przez załogę drugiej maszyny miał być podłączony do zbiornika paliwa.
Do próby wykorzystano dwa samoloty Airco DH.4B, odpowiednio przerobione. Załogę tankowca stanowili Virgil Hine i Frank W. Seifert. W drugim samolocie znaleźli się natomiast Lowell H. Smith i John P. Richter.
Przeprowadzono ją 27 czerwca 1923 roku. Po spuszczeniu węża i podłączeniu go do zbiornika w drugiej maszynie, paliwo były przelewane grawitacyjnie. Cała operacja zakończyła się olbrzymim sukcesem. Ten sam zespół na tych samych maszynach powtórzył operację 25 października 1923 roku, lecąc z miejscowości Sumas w stanie Waszyngton do San Diego. Podczas trwającego 37 godzin i 15 minut lotu, przeprowadzono 14 tankowań bez międzylądowania (jedynie samolot-tankowiec wracał na lotnisko w celu uzupełnienia paliwa). Łącznie zatankowano aż 2600 litrów benzyny lotniczej i 140 litrów oleju silnikowego.
Dalsze próby
Chociaż pierwsze tankowanie w powietrzu, przeprowadzone przez amerykanów było wielkim sukcesem, pomysł nie zyskał większego zainteresowania. W kolejnych latach zarówno w USA jak i w Europie kilkukrotnie podjęto próby podobnych operacji, ale były to pojedyncze przypadki.
Wartym wspomnienia jest lot Louisa Crooya i Victora Groenena przeprowadzony między 1-4 czerwca 1928 roku w Belgii. Wykorzystując samoloty Airco DH-9 ustanowili oni rekord przebywania w powietrzu wynoszący 60 godzin i 7 minut.
Kolejną i jedną z ważniejszych prób tankowania rozpoczęto 1 stycznia 1929 roku. Składająca się z 3 maszyn grupa, dowodzona przez Carla A. Spaatza postawiła sobie za cel pobicie belgijskiego rekordu długotrwałości lotu. Wykorzystano dwa samoloty Douglas C-1 jako powietrzne tankowce, oraz jednego Atlantic C-2A o nazwie własnej Question Mark jako odbiorcę paliwa.
Wszystkie maszyny odpowiednio przebudowano. C-1 otrzymały specjalne włazy w podłodze, przez które spuszczano wąż, natomiast C-2A otrzymał właz w górnej części kadłuba, przez który wprowadzano go do wnętrza samolotu i podłączano do zbiornika na paliwo, z którego później przepompowywano je do właściwych zbiorników w skrzydłach.
Lot trwał 150 godzin i 14 minut. Wykonano 42 tankowania w dzień i w nocy. Chociaż pobito rekord, Question Mark musiał lądować z powodu awarii jednego z silników.
Wyjątkowy lot wykonano między 11 czerwca a 4 lipca 1930 roku nad Chicago. Wykorzystując dwa samoloty Stinson SM-1 jako tankowiec i odbiorcę paliwa, bracia John, Kenneth, Albert i Walter Hunter ustanowili kolejny rekord, przebywając w powietrzu 553 godziny i 40 minut!
Elastyczny przewód paliwowy
W latach 30-tych wykonano jeszcze kilka rekordowych lotów, ale technika tankowania w powietrzu nie rozwijała się zbyt szybko. Zwykle był to spuszczony z jednego samolotu wąż, który wkładano do zbiornika drugiej maszyny i czekana aż paliwo samo spłynie.
Nieco odmienną koncepcję zaprezentował w 1935 roku Alan Cobham, który stworzył podstawy pod współczesny system tankowania w powietrzu. Po spuszczeniu na specjalnym wysięgniku węża, drugi samolot chwytał go i poprzez wciągnięcie specjalnej linki, podpinano go do wlewu paliwa. Dalej jednak polegano na grawitacyjnym przepływie paliwa.
Chociaż wydawałoby się, że II wojna światowa będzie idealnym momentem na rozwój techniki tankowania w powietrzu, tak się nie stało. Wręcz przeciwnie, w latach 1939-1945 zupełnie zapomniano o pomyśle tankowania w powietrzu. Co najwyżej ograniczano się do uzupełniania paliwa w locie z kanistrów przewożonych przez dany samolot (jak np. podczas Rajdu Doolittlea).
Dopiero kilka lat po zakończeniu wojny powrócono do tego pomysłu. Tym razem sięgnięto po pomysł Cobhama, który udoskonalono. Po pierwsze zamiast spuszczać wąż, stworzono specjalny elastyczny wysięgnik, który „łapano” za pomocą sondy z elektromagnetycznym zatrzaskiem w tankowanym samolocie. Wprowadzono również pompy, przyspieszające przekazywanie paliwa.
Lata 1948-1949 można uznać za początek prawdziwych powietrznych tankowców. Pierwszą praktyczną próbę wykorzystującą wspomniany mechanizm przeprowadzono 4 kwietnia 1949 roku. Była to jednak tylko próba „na sucho” bez tankowania. Dopiero 24 kwietnia przeprowadzono normalne tankowanie. Wykorzystano specjalnie zmodyfikowany samolot Avro Lancaster w roli tankowca i samolot myśliwski Gloster Meteor jako odbiorcę.
Sztywny przewód paliwowy
System elastycznego węża do podawania paliwa nie był idealny. Ze względu na swoja giętkość, sporym problemem było odpowiednie trafienie sondą w końcówkę węża. Zdano sobie z tego sprawę jeszcze zanim mechanizm elastycznego węża wypróbowano w praktyce. W związku z tym amerykańskie lotnictwo zleciło prace nad nowym, bardziej przewidywalnym i wydajniejszym mechanizmem.
Tak powstał system sztywnego przewodu paliwowego. Opracowano go w 1948 roku i natychmiast skierowano na próby. System ten składał się z specjalnego teleskopowego wysięgnika zamontowanego w przegubie w tylnej, dolnej części kadłuba latającej cysterny. Tankowany samolot miał natomiast podobnie jak w przypadku elastycznego przewodu, specjalny chwytak z zatrzaskiem, który przyczepiano do końcówki wysięgnika.
Przegub w którym zamontowano wysięgnik zapewniał wystarczające pole manewru, aby cała konstrukcja nie wyłamała się wraz z ruchem samolotów. Rozwiązanie to pozwoliło na zwiększenie wydajności systemu tankowania oraz umożliwiło przeprowadzanie tego typu operacji na dużych wysokościach, gdzie gumowy wąż stawał się zbyt kruchy z powodu niskich temperatur.
Początek nowej ery
To właśnie system sztywnego przewodu paliwowego stworzony przez amerykanów stał się jednym z najważniejszych i najpopularniejszych. W kolejnych latach udoskonalano go i rozwijano. Nie oznacza to jednak, że elastyczny przewód paliwowy nie jest stosowany. Wręcz przeciwnie, wykorzystuje się go w wielu tankowcach do dnia dzisiejszego.
Współcześnie bardzo wiele maszyn wojskowych na całym świecie korzysta z systemu tankowania w powietrzu. Pozwala to na nie tylko prowadzenie lotów na bardzo duże odległości, ale również na wykonywanie misji ratunkowych.
22 kwietnia 2015 roku miało miejsce pierwsze samodzielne tankowanie w powietrzu samolotu bezzałogowego. X-47B pobrał paliwo z latającej cysterny Omega K-707.
Z drugiej strony od samego początku, tankowanie w powietrzu skierowane było do wojska i to tylko maszyny bojowe wykorzystują takie rozwiązanie.
