從飛機設計的角度　看戰機副油箱和適型油箱的功用

對於戰機而言，飛行的靈活性會影響空戰的勝敗與否，它的重要性可說是攸關生死。也就是說在設計階段，戰機的機動性，幾乎是個不能妥協的東西。

我們都知道，飛機飛行本來就需要油，帶足夠多的油以達到某種基本的航程與續航力是必要的；可問題是，帶越多的油，等於是讓飛機扛更多的重量，今天同樣是空戰，若我方比對手多扛2、3噸的油在飛，導致推重比下降、翼負載上升，這就會讓我方處於很大的劣勢。

所以如何應對這樣的情況？其實各型戰機的內燃油都帶不多，導致在不掛副油箱的情況下續航力可能只有1~2小時上下，重型戰機可能可以到3、4個小時，這就是為了讓其有很良好的空戰機動性——可說是戰機設計的初衷，也是那個基本上完全不能妥協的指標。但實際上戰機又需要一個足夠的打擊距離，那怎麼辦？只好加掛副油箱。

戰機在飛往戰場的途中就燒副油箱的油，副油箱的油燒完之後就能拋棄副油箱以減少阻力和重量，或者在副油箱還沒燒完的情況下遭遇敵機、需要馬上開始空戰，也會丟掉副油箱。這和民航機就有很大的差別，民航機都是出發前就把需要用的油都加好、加足，但戰鬥機既想要那個航程或續航力，又想在必要時能夠靈活機動，就採取加掛副油箱這種取巧的方式。

副油箱在燒完時就可以拋棄，所以它可以視為是一個單程（而非來回）使用的額外油箱、用光裡面的燃油後「可拋棄」的油箱，它和機內油箱的差別就是機內油箱燒完了不可拋棄，但副油箱燒完以後就可以拋棄，貢獻完航程後完全不會讓飛機持續付出重量或阻力的代價。

這邊小小的總結一下，副油箱就是戰鬥機「實際上需要那個航程／打擊半徑」，但又「不想持續性的付出有個油箱在那邊所造成的重量與阻力代價」，或者說「仍要保持隨時能夠發揮出高度機動性的能力」的一個「可拋棄式油箱」的靈活方案。

特別值得注意的是，副油箱的容積，佔整架飛機內燃油的容積很大的比例。甚至可以說，掛了左右機翼下方和機腹下方共三個副油箱之後，燃油搭載量幾乎是多了一倍。

反過來說就是，戰機機體內部的油箱空間其實非常有限，當它掛著三個副油箱起飛時，可以說它有一半的油箱容積都是屬於可拋棄式的那種副油箱。這就又回到前面提過的，戰機是用來打空戰的，靈活性是生死攸關的指標，戰鬥機屬於靈活飛行類的飛機，不是民航機或運輸機那種運輸類的飛機，所以它就不可能當那種「大量燃油的carrier」。如果今天敵方把他的飛機設計成在機內搭載的燃油量更少，那在氣動外型、發動機推力等一切技術指標都一樣的情況下，敵方的飛機就可以設計得比我方的還靈活，這是非常致命的。所以後來大家就都把戰機的內燃油空間設計得夠用就好，然後靠使用副油箱、空中加油機這些變通的方式，使他們的戰機又能符合某種打擊半徑的需求。

此外，值得一提的是，就從氣動外型來說，第二、第三代戰機開始越來越強調高速／超音速飛行性能，第四、第五代機至少都還要讓戰機「保有超音速飛行的能力」，因此機翼的展弦比都不會像二戰時的飛機或民航機那麼高，從氣動外型設計來說，在次音速巡航時本身就是比較耗油的。從發動機的角度來說也是，低旁通比渦扇發動機是為了超音速飛行而優化的，且設計著重在提高推力與推重比，燃油消耗率並非首要考量，且它在次音速巡航階段的燃油效率一定不如民航機那種高旁通比渦扇發動機的設計。

副油箱降低阻力的外型設計。（作者攝）

若我們參考實際數據，F-16C Block 50機體的內載燃油量是3986公升，它的翼下副油箱容積是1400公升、機身中線副油箱的容積是1135升。也就是說，如果掛兩個翼下副油箱，則它的燃油的總搭載量會從3986升增加6786升，增幅達到約70.25%，如果再加掛中線的機腹油箱，那總燃油量會來到7921升，增幅達到約98.72%。只不過燃油搭載量增加多少不代表航程或續航力就增加多少，因為飛機在滿油的重載狀態下，耗油率會較燃油所剩不多時的輕載狀態更高。但不論如何，載更多油的確是可以增加打擊半徑和滯空時間的。

最後來分析幾個關於副油箱的特點，首先副油箱會占用掛架（比如F-16機腹下方的掛架如果掛了副油箱就不能掛AN/ALQ-184電戰莢艙），而且其佔用的掛架時常會是原本可以掛載對地對海武器的重載掛架，也就是說副油箱和一些重型武器時常存在「搶掛架」的情形，這在掛架較少的輕型或中型戰機上尤為明顯，比如F-CK-1機腹中線只能在兩枚天劍二與副油箱之間二選一、颱風戰機掛了兩枚暴風陰影或金牛座巡航飛彈後就不能掛翼下副油箱。

第二，掛著副油箱的情況下，甚至有些戰機在只搭載機內燃油但機內燃油全滿的情況下，會限制最大的G值（如早期型號的Su-27）。

第三，第五代匿蹤戰機不能掛副油箱，除非未來有匿蹤外型設計且拋棄時可連匿蹤掛架一起拋棄的副油箱服役。

第四，很多戰機一開始是為空優而設計，空對空飛彈相對來說比較輕，但後來逐漸往多功能的方向發展，要掛各種很重的對地對海武器，又要有一定的打擊範圍，又可能有發動機的升級導致推力更大重量更重也更耗油……，因此就有很多飛機在這個階段除了副油箱之外還會開始考量是否加裝適型油箱。比如F-15C和F-16早期型是空優戰機不需要適型油箱，但到F-15E、F-16E/F開始，越來越著重對地攻擊，就紛紛裝上適型油箱了（補充：F-16的適型油箱容量為1703升），所以大家可以觀察到，適型油箱的出現大多是一款戰機衍伸到後來變成越來越著重對地對海攻擊時才出現的，某種程度上來說，這是飛機本身在設計上的光譜從著重靈活飛行的飛機（空優戰機）往運載型的飛機（攻擊機、轟炸機）移動。

副油箱和重型武器會存在「搶掛架」的情形。（作者攝）

副油箱的油量和航程/續航力有關，但它的燃油的「重量」這一因子又和機動性／航程續航力等有關（重量本來就是飛機所受的四個力：升力、阻力、推力、重力的其中之一），戰機又很看重推重比和翼負載，然後許多戰機在掛三個副油箱後燃油攜帶量可以差到非常之多，再說攜帶多少燃油導致不同的重量又會導致機體結構強度上最多能承受飛到機個G的問題，所以分析起來才會這樣互相連結、牽一髮而動全身，這正是飛機設計需要有各方考量、會互相牽制並在最終必須取得妥協的一種體現。

※作者畢業於國立成功大學航空太空工程學系、航空太空所導航與控制組，著有「飛機設計與運作原理」、「戰鬥機設計與運作原理」。