总述
空中加油机是专门用来在飞行中为其它飞机补充燃油的飞机。加油机多由大型运输机、战略轰炸机改装而成。空中加油机可使受油机增大航程，延长续航时间，增加有效载重，以提高航空兵的作战能力。
空中加油机的加油设备大都装在机身尾部，少数装在机翼下面的吊舱内，由飞行员或加油员操纵。加油设备主要有插头锥套式和伸缩管式2种。
世界上第一架空中加油机1923年在美国诞生。1923年8月27日，在美国加利福尼亚州的圣地亚哥湾上空，两架飞机在编队飞行，从在前上方飞行的飞机上垂下一根10空中加油机多米长的软管，后面飞机的后座飞行员站起身来用手捉住飘曳不定的软管，把它接在自己飞机的油箱上。在前后总共37小时的飞行中，两架飞机互相共加注了678加仑汽油和润滑油。这是航空史上第一次空中加油试验，那第一架空中加油机的代号为DH-4M。这时的加油过程全由人力操作，加油机高于受油机，靠高度差加油。这种加油方式很难实际应用。
发展
早期的空中加油都是由手工操作的，犹如进行惊险的空中特技表演，因此不可能得到普及。1933年，苏联一架TB-1式轰炸机采用A。H。扎帕诺万内研制的加油设备，成功地给一架P-5侦察机进行了空中加油。1934年，美国也研制出了空中加油设备。
在第二次世界大战期间，空中加油技术开始用于实战。战争中，美、英两国的许多轰炸机在大西洋上空进行空中加油，然后再对德国本上进行远程奔袭。
20世纪40年代中期，英国首先研制出“绞盘软管”式空中加油设备，安装在早期的空中加油机上。1948年底，美国空军从英国购买了全套空中加油设备，安装在自己的加油机上，组建了一个KB-29和KB-50加油机中队。
1949年3月2日，美国B-50轰炸机经KB-29M加油机的4次空中加油，实现了环球一周的不着陆飞行，航程达37532千米。此举标志着空中加油技术达到了一个新的水平。
20世纪50年代初，美国研制出更先进的硬管式（即伸缩套管式）空中加油设备。不久，苏联也研制出类似的加油设备。1957年1月，美国空军的5架B-52战略轰炸机从加利福尼亚州卡斯尔空军基地起飞，在加油机的支援下，作环球飞行。整个航程历时45小时15分钟。为保障这次实施全球空中打击的演练，美国空军共出动了98架KC-97加油机。此举在世界上曾引起极大的轰动。
20世纪80年代初，美国研制了新型KC-10A空中加油机，伸缩管主管长8米多，套管长6米多，套管伸出后，伸缩管的最大长度为14米多；总载油量16.1万千克，飞行半径3540千米，可输油90700千克。在60～80年代的几次局部战争中，美、英等国空军都使用过空中加油机。
随着空中加油技术的不断完善，加油机的作用越来越引起了人们的极大兴趣。许多航空专家把它称作是航空史上的里程碑。因此，在以后的几十年中，这种长翅膀的加油站在飞机家族中迅速庞大起来，并在许多次战争中立下了赫赫战功。
作用
对提高航空兵部队战斗力主要表现在五个方面：
增大飞机作战半径
作战半径是衡量战机乃至空军作战能力的重要指标之一。为了提高飞机的作战半径，人们总是尽可能地增大飞机的载油量，但过大的油料载荷，只能以牺牲飞机的其他性能空中加油机为代价。采取空中加油，就能较好地解决这一矛盾。
经过一次空中加油，轰炸机的作战半径可以增加25～30%；战斗机的作战半径可增加30～40%；运输机的航程差不多可增加一倍。如果实施多次空中加油，作战飞机就可以做到“全球到达，全球作战”。
此外，有了空中加油，还可以将轰炸机和强击机基地部署得尽可能远离前线，以减少受袭击机会，并缓解前线机场的压力。
增大飞机有效载荷
由于飞机的“最大载荷系数”和“最大起飞重量”是一定的，所以载油量和载弹量始终是一对矛盾。
使用空中加油手段后，就使这一矛盾迎刃而解。飞机可以最大限度地载弹，从而提高作战效能。据专家分析，8架F-117A战斗机配备两架空中加油机就能完成相当于75架飞机编队所能完成的任务。
此外，在高原和高温地区活动的直升机，可依靠空中加油，减少载油量，以改善其悬停性能和提高在复杂地形上的飞行安全性能。
延长执勤机留空时间
巡逻机、预警机、侦察机等执行特殊勤务的飞机，往往需要较长的留空时间。要想保持较长的执勤时间，出动的架次就多，如果使用空中加油，少量的飞机就可以完成较多的任务。预警机之所以能十几小时甚至更长时间地留空执行任务，主要依靠空中加油。
提高快速机动能力
加油机的支援，使各类飞机得以实施远距离不着陆飞行，减少了空中加油机对中途机场的依赖，避免了转场起降带来的延误和不便，大大提高了航空兵的远程机动和快速反应能力。
目前，美空军装备的约700架加油机，可保证其600余架战略轰炸机和1000多架战斗机同时出海作战。
救援缺油飞机
对因缺油断油而可能失事的飞机，进行空中紧急加油，就可使其顺利返航。越南战争中，被接应的飞机有上千架。特别是为直升机实施空中加油，提高了其救援效率，从而挽救了4000多名美军官兵的生命。
海湾战争的第一天，美军一架加油机及时救援了一架即将断油的F-117隐形战斗机。据称，西方国家运用空中加油，救援了许多濒临断油的飞机，挽回损失达几亿美元。
工作原理
空中加油系统
空中加油系统包括空中加油机的加油装置和受油机的受油装置。
加油装置分为“加油平台”和“加油吊舱”两种。“加油平台”通常装在机身尾部，“加油吊舱”通常悬挂在机翼下面。由飞行员或加油员操作。储油箱分别组装在机身、机翼内。受油机上安装的受油装置，通常由接油器（即受油机伸出的探头）、导管和防溢流自封装置组成。接油器的进油口是进油单向活门。进油单向活门由伺服机构打开，或者由固定在接油器上的定位销及止动器械相互作用打开。接油器插入加油机放出的给油器后，用皮碗、压入的液体密封物或充气密封物密封。此外，其他管路与地面压力加油系统共用。
空中加油方式
空中加油的方式有软管加油和硬管加油两种。
其一，软管加油系统。主要由输油管卷盘装置、压力供应机构和电控指示空中加油机装置等组成。
在加油机上，装有一条16～30米的可收放的软管，软管末端有呈伞状的锥套，内有加油接头。受油飞机机头上装有一个伸缩式肘形探管受油器。加油时，加油机在受油机前上方飞行，由飞行员或加油员打开输油软管卷盘的锁定机构，伸出锥套，锥套受气流作用而展开，将输油软管拖出。
与此同时，受油机飞行员调整飞行速度、航向和高度，待受油管插进锥套内时，油路自动接通，开始加油。软管加油装置结构简单、便于拆装，每套装置每分钟可输油1600升，一架加油机可安装数套，能同时为数架飞机加油。
吊舱式软管加油系统还可以由战斗机或攻击机携带，对同类飞机实施“伙伴加油”。但软管加油时，由于受空中气流影响软管会产生飘荡，输油效率较低，一般适用于给机动性高、加油量少的战斗机加油。
其二，硬管加油系统。主要由伸缩管、压力加油机构和电控指示监控装置等组成。伸缩管包括主管和套管，主管外壁装有升降索和稳定舵。
伸缩管式加油设备一般装在加油机身尾部下方。加油时，加油机利用升降索放下伸缩管，稳定舵在气流作用下，将伸缩管沿垂直和水平方向稳定在一定的空间范围内，套管从主管内伸出。与此同时，受油机完成与加油机的对接，开始加油。
由于输油管是硬的，稳定性好，容易与受油机对接，输油效率比较高，每分钟最多可输油6500升。但它的制造技术比较复杂，同一时间内只能对一架受油机加油，一般只有大型加油机才能装备这类设备（如KC-10和KC-135）。
目前仅有美国掌握了硬管加油制造技术，美国空军装备的战机也均采用硬管加油。美海军由于航母甲板面积有限，装备的加油机均由航母用的战术飞机发展而来（30吨左右），因此美国海军和海军陆战队的飞机仍采用软管加油。
操作过程
空中加油是一个复杂的过程，加油程序一般有四个阶段。
会合
空中加油两机会合有四种方式。
一是同航线会合，就是加油机和受油机在同一航线上的某处进行会合。
二是定时会合，要求加油机和受油机定出加油协调要求和特定会合时间，按时在空中指定空域会合。
三是对飞会合，就是两架飞机正面飞行，相互靠拢，然后受油机按加油机前进方向作180度转弯，把航向转到加油机方向，并在前方约5千米处做好加油准备。
四是待机会合，就是由空中预警机与加油机、受油机进行通信联络，并向加油机发出航向和速度指令，同时引导受油机与加油机会合，直到受油机飞行员能用雷达或目视发现加油机为止，然后，受油机再进入受油位置。无论采用何种会合方式，受油机均应比加油机高度低60米。
对接
对接是空中加油的一个关键环节，必须严格按照技术要求和操作程序进行。受油机带弹时，应采取严格的安全措施。受油机带有射击武器时，尤应注意安全，除加油和通话开关外，飞行员不得触及其他电子开关。
加油
加油时装在吊舱内的燃油泵将加油箱内的燃油经输油管输往受油机各油箱，加油机上的加油控制板能随时将输出的油量以及加油压力和其他加油附件的工作情况显示出来。受油机上各油箱的附件情况也在一定位置上显示出来。
加油时，受油机与加油机的高度、速度、相对位置都必须严格保持不变。当受油机加进一部分燃油后，飞机重量就会增加，而加油机重量又会减轻，两机必须随时调整飞机的速度和姿态，以保证顺利实施加油。
解散
解散是加油的最后一个程序，受油机受油完毕后，各油箱加油开关自动关闭，加油结束信号灯亮，受油机减速脱离退出加油。加油机由于加油管中燃油停止流动，由吊舱的相应机构控制油泵停止工作，并在座舱的加油控制板上显示，由传动机构收回加油管。
设施
加油机的机身下层机舱全为油箱，上层机舱可装载人员、物资。故其任务航程中除执行加油任务外，并兼任运输机执行运输任务。
虽不论空中加油机是采用上述任一种的空中加油设备或作业方式，现代化的空中加油作业仍然需要飞行员正确且细心的操作，需要加油机与受油机的配合协调，才能安全完成加油任务。
空中加油技术的运用，改变了以往人们只能从战机的内载油量、航程来确定其执行任务种类的传统观念，使人们对空中加油机支援战机的作战能力有了新的认识，空中加油技术在未来的战争中仍将发挥其重要的作用。
至目前为止，发展成熟的空中加油技术可分为下述三项。
其一，软管-浮锚式。软管式空中加油设备亦称为软管-浮锚式加油系统，是英国空中加油有限公司在继承前人经验的基础上所研发出来的，于1949年问世。
采用此种方式进行空中加油，受油机的设备非常简单，只要在机首或机翼前缘装一根固定的或可伸缩的受油管即可。而加油机的加油设备则由绞盘、一条22至30米长的软管和一个漏斗式浮锚所组成。浮锚呈漏斗状，且重量轻，上面装有机械自锁机构。当受油管伸进浮锚后，浮锚上的机构自动锁紧受油管口使之与输油软管相衔接，软管则由绞盘控制放出和回收。
实际的加油过程是：在空中加油时，加油机内的操作人员将软管放出机外，软管下的黄褐色信号灯闪亮。
受油机的飞行员收到准备妥当的信号后，便调整自己的航空器位置将受油管放入浮锚内，只要自锁机构锁紧完成衔接后，燃油便自动输送至受油机。由于受油机与加油机的速度差及高度差都有严格的规定，因此受油机飞行员的操纵动作必须十分稳定准确。
若加油过程一切正常，黄褐色信号灯就会自动熄灭，若遇到紧急情形时红色警告灯就会闪亮，告诉受油机的飞行员进行位置调整。
加油作业结束后受油机将减速，当加油机与受油机的速度差达到一定数值时，在张力作用下，输油软管和受油管就会自动脱离，燃油输送自动切断，然后受油机和加油机的距离和高度差逐渐拉大，受油机到达安全距离后再向另一侧滚转自加油作业编队脱离，而加油机就可继续给下一架战机加油或是回收加油软管。
其二，软管-浮锚式。加油系统经过逐步改进，运作性能不断提高，其优点是一架大型加油机上可装置数套加油设备，可以同时给几架战机加油。由于加油机与受油机存在相对运动，采用具有柔性的软管衔接安全性好。
缺点是对大气乱流相当敏感，衔接时比较困难，对飞行员的操作技术要求高；其次是输油速度慢，约为每分钟1500升左右，因此给大型军机加油时需要较长的作业时间。
目前美国海军与英国海空军军用航空器采用此种方式执行空军加油任务，操作机种有洛马公司的S-3B、洛马公司的KC-130、波音公司的707-200.
第三，飞桁式伸缩桁杆式。飞桁式伸缩桁杆式空中加油设备亦称“飞桁”式加油装置，也称为硬式加油设备（与软管-浮锚式加油相对应），由美国波音飞机公司所研发成功，紧随在英国的软管式加油设备之后，于1949年12月开始使用。
加油机的尾部结构装有一具由两截可伸缩的刚性伸缩管所组成的加油桁杆与操作人员控制舱，其结构与机尾结构合而为一，在控制舱的操作人员是在机上趴着操作的。
加油桁杆平时为收起状态，进行空中加油作业时将其伸出。在加油桁杆的中间装有V形操作面，后缘间的夹角约130度左右，V形操作面的作用类似于航空器的升降舵，操纵它可使加油桁杆在一定范围内移动。
受油机欲加油时须参考加油机机腹之黄色参考线，及加油机操作员指示调整速度及位置。在进行空中加油作业时，加油机上的操作员通过信号指挥受油机接近已伸出的加油桁杆。
当两机之间的距离很近时，相对位置保持不变，然后操纵V形操作面小翼，并通过加油桁杆的长短伸缩，到达适当位置后使之与受油机上的受油管衔接。
由于有加油员的操作，所以使用飞桁式的空中加油设备时，受油机飞行员的操作相对于使用软管-浮锚式空中加油设备时要更容易些。一旦两者衔接好，加油桁杆便自动锁定开始给受油机输送燃油。
加油作业完毕后的两机分离，可由飞行员控制，受油机的速度可放慢或是加油机的飞行速度提高，使加油桁杆自动开锁，燃油输送自动切断，两机于是自加油作业编队脱离。
第四，混合式。美国空军为波音公司的KC-135系列的加油桁杆尾端发展一套漏斗式浮锚加油软管改装套件，视任务性质（受油机受油系统）加装。波音公司的KC-10于设计时即考虑任务性质，于机尾加油桁结构处装置了两套管线。
现状
美国
美国加油机数量居世界第一，频频向亚太地区部署美国是目前世界上拥有加油机最多的国家，主要型号有：一是KC-135E“同温层油船”空中加油机。该机加油速度为3400升/分钟，采用插头锥套式加油设备，一次最多可为30架小型飞机同时加油。
二是KC-10A“致远”空中加油机。由美国麦道公司在DC-1O-30CF运输机的基础上制造的加油/货运两用机，是美国空军近年来使用的主要空中加油机之一，是目前世界上最大、功能最齐全、加油能力最强的加油机。
三是KC-130“大力士”加油机。它是由洛克西德-马丁公司生产的。目前，美军在日本普天间机场共部署了12架F型和R型的KC-130空中加油机。其中，F型KC-130加油机是从1962年开始使用的祖母机。因此美军急需对其进行更换。
四是KA-6D“入侵者”加油机。由美国诺斯罗普-格鲁曼公司生产。
五是KC-130J空中加油机。该新型空中加油机针对可垂直起降的MV一22鹗式偏转翼直升机特点，性能在现型机的基础上有了很大提高。KC-130J型机飞行半径达800/千米，可搭载3.2万升燃料是现型机的1.5倍，加油速度是现型机的4倍。
此外，该新型机的最高时速、续航距离、夜间飞行能力等性能也都有大幅的提高。根据1996年关于冲绳的特别行动委员会所达成的共识，日美两国政府将把部署于普天间机场的KC-130加油机转移至位于山口县的岩国基地。作为交换条件，岩国市要求美国部分返还岩国基地。由于基地返还谈判没有取得进展，目前并没有实现KC-130加油机的转移任务。
俄罗斯
俄罗斯是仅次于美国的世界第二大空中加油机拥有国。俄空军远程航空兵拥有40余架伊尔-78（20架）、图一16和米-4型加油机，海军航空兵约有30多架图-16加油机。
伊尔-78“大富翁”空中加油机由俄罗斯伊柳申设计局制造，是苏联70年代中期开始改装的一种空中加油机，由伊尔-76军用运输机改成，1978年交付使用，目前装备数量为20架。该机主要用于给远程飞机、前线飞机和军用运输机空中加油，同时还可用作运输机，并可用作地面加油车向机动机场紧急运送燃油。它采用三点式空中加油系统，技术先进，性能优良，能为战术和战略飞机实施空中加油，是俄罗斯空军主力加油机。该机可同时为3架飞机加油。
英国
加油机数量居世界第三。英国未来战略加油机项目将采购30架加油机，用于替代24架老龄VC-10和10架皇家空军目前正在使用的洛克希德·马丁公司生产的L10-11.
飞机不仅要满足英方关键的空中加油要求，同时还可在和平时期用作部队和货物运输。这项价值130亿英镑、历时27年的合同将是英国历史上最大的一笔私人筹措资金项目。
目前有两家公司参与竞标，TISC外，另一家是由EADS、泰莱斯和罗·罗组成的空中加油机集团，该公司提供的候选机是空客A330-200.
英国空军现有3个空中加油机中队，主要加油机机型为自制的vc-10K“胜利者”。
一是英军VC-10K空中加油机。该机是英国1978年在VC-10和超VC-10运输机基础上改装而成的，是英国皇家空军的主要加油机种，现装备5架VC-10K-2R4架VC一10K-3型。
其用途和特点：主要用于空中加油；采用软管式加油；加油点数多，带3套加油设备；航程大，加油半径大。
二是英军“胜利者”K·2型空中加油机。该机是英国在“胜利者”中程战略轰炸机基础上改进的空中加油机。1972年3月首飞，共装备24架。
其用途和特点：用于空中加油；采用两侧翼根进气；航程和加油半径较大，能带3套加油设备。
印度
开始装备伊尔-78空中加油机。2003年3月1日，乌兹别克斯坦在首都塔什干机场向印度空军交付首批两架伊尔—78空中加油机。这两架加油机将首先部署在印度的阿格拉机场，待6架伊尔-78空中加油机全部交付完毕后，将组成一个空中加油机中队，长期部署在印度的那格普尔机场。
2001年2月，印度与乌兹别克斯坦签署协议，购买6架伊尔-78空中加油机。此后，印空军选派飞行员和技术人员赴乌学习伊尔-78空中加油机的驾驶、空中加油及维护与保养技术。
随着伊尔一78空中加油机的引进和装备，印空军作战能力将成倍增加：增加作战飞机的航程，大大提高对敌纵深目标打击能力；不需要在易被敌方攻击的前沿机场部署更多的作战飞机，许多飞机可实现纵深部署，确保飞机的安全。
在对敌作战中，从纵深机场起飞的作战飞机不必在前沿机场降落加油，可在进入敌领空前进行空中加油，既提高了作战行动的隐蔽性，又可节省大量飞机在前沿机场降落和起飞消耗的燃油。
延长作战飞机的滞空时间，可以在不着陆的情况下多次加油完成更多的作战任务，节省执行作战任务的时间，提高作战效率。目前，印空军多种战斗机、战斗轰炸机和运输机具有或在改装后具有空中受油能力。
日本
扩大加油机数量。目前，日本防卫厅正在考虑推迟发展其海上巡逻机P-3C的接替机种方案，以便集中使用日益紧缩的财力，采办一种空中加油/运输联合机种。
日本海上自卫队的P-3C由日本川崎公司特许生产，总共生产101架，去年交付了最后一架。
日本航宇工业界过去一直在推进国产海上巡逻机设计，并认为这种设计应该与日本新运输机C-X的设计结合起来进行。为了维持川崎公司的P-3生产线，公司想对P-3进行现代化改造，空中加油/运输联合机种可能是它的一种选择。
日本航空自卫队也想优先发展空中加油机，并取代其役龄已达30年的C-1运输机。日本防卫厅则倾向于选择波音公司提出的波音767的空中加油，运输的衍生型，这与它最近提供给日本的4架以波音767为平台的空中预警机具有相当大的通用性。其它可选择的方案包括欧洲空中客车公司的A310、波音公司的C-17和洛克希德-马丁公司的C-130J。
随着日本不断加紧扩充其军事实力和扩大活动领域，不断向海外施加军事影响，“军事大国”欲望暴涨，因此在自卫队防务预算中专门增拨了空中加油机采购经费。
目前，日本已经拥有12至19架空中加油机，机型可能是KC-10A加油/运输两用机。使得日本战斗机的作战半径得到扩大。用于日本军方加油机计划的波音767客机也于2005年6月8日飞抵美国，开始接受改造工作。
首架KC-767空中加油机已于2006年12月交付航空自卫队。包括F-15J/DJ、F-2A/B及F-4EJ在内的日本主力战机的作战范围将因此而倍增。
现在，日本的加油机以波音767客机为基础，并同时具有运输机的功能，可搭载200人和4辆小型军用卡车。在加油方式方面，日本加油机将采用和美国空军相同的伸缩套管方式，能在一个空中加油集合点为8架战斗机补充燃料。
