發展歷史
空中加油早在20世紀30年代中期，空中加油技術首先由英國考伯漢爵士用於跨大西洋商業航空飛行。
二戰結束後，空中加油在軍事上的運用越來越普遍。冷戰時期，空中加油已成為核威懾的主要保障手段。此後，空中加油幾乎被所有大國用作向遙遠地區部署轟炸機、運輸機、戰鬥機的主要手段。
由於空中加油技術對遠征機動作戰十分重要，目前世界上已有31個國家裝備空中加油機。
美國是使用加油機最多的國家。目前美空軍共裝備600餘架空中加油機，其中大部分為KC-135，美國海軍陸戰隊裝備75架KC-130；其次是英國，共裝備20架VC10和6架”三星”500型加油機；第三位是俄羅斯，裝備21架伊爾-76加油機。
主要作用
空中加油增加飛機航程及作戰半徑
為了加大飛機航程，除了提高飛機和發動機的性能外，只能增加機載油量，而飛機重量與飛行性能又是一個長期困擾飛機設計的矛盾。利用空中加油就可以使這一矛盾得到合理解決。
一般情況下，進行一次空中加油，轟炸機作戰半徑可增加25%一30%，戰鬥機增加30%一40%，運輸機的航程可增加一倍，如果進行多次空中加油，則作戰半徑和航程可以增加到機上貯氧量及飛行員體力能達到的最大範圍。增加航程還可以使作戰飛機遠距離迅速轉移，實施突襲或戰略布防。
直升機一般航程較短，進行空中加油則可使之完成遠海作業、緊急救援或其它特殊任務。
增加飛機留空時間
增加飛機留空時間對預警機及擔任巡邏的飛機有特殊意義。在現代戰爭中，為取得制空權，需要在戰區保持不間斷的巡邏或空中警戒，利用空中加油可以增加續航時間並大大減少出動架次。
對艦載機來說，當出現艦面不能著陸的緊急情況時，可對返航的飛機進行空中加油，使其留空待命或轉飛備降場。
增加機載設備或飛機有效載重
在飛機起飛重量受到限制的情況下，可以減少載油量，裝載更多的武器彈藥或特種設備，起飛後再進行空中加油，完成之後的作戰任務。
主要形式
空中加油系統分軟管一錐管式（簡稱軟式）及伸縮管式（簡稱硬式）兩大類。
軟式空中加油
空中加油美國海軍和大多數其它國家普遍採用軟式空中加油技術。
系統的主要設備是加油吊艙或加油平台。吊艙掛在加油機左右翼下，有些加油機還可以裝在機身後部外側。加油平台裝在機身尾艙或彈艙內。吊艙包括動力裝置、軟管收放及回響系統、輸油系統和控制系統四部分。
動力裝置一般採用衝壓空氣渦輪，該裝置能夠在迎面氣流作用下驅動液壓泵或燃油泵鏇轉，提供輸油及收放軟管所需的動力。另外，有些小型吊艙不設動力裝置而從加油機取得液壓源或電源。
軟管收放及回響系統用於不加油時貯存加油軟管，加油時放出及收回軟管，保持軟管一定的張力，防止軟管過度鬆弛而甩動或張力過大而導致加油機和受油機意外脫開。
輸油系統包括加油泵、調壓系統、加油軟管及錐套（加油接頭、穩定傘及整流罩的總稱）。輸油系統靠作用在錐套上的氣動力使軟管放到全拖曳位置，穩定傘保持加油接頭穩定並作為受油機對接時瞄準的“靶子”。受油機的受油接頭進入穩定傘內即可沿傘的骨架滑入加油接頭並與之嚙合及鎖定。來自加油機的壓燃油經吊艙加油泵增壓後經輸油系統、加油接頭、受油插頭進入受油機。調壓系統對加油泵的工作狀態進行適時控制，以保持加油接頭入口壓力在規定範圍內（通常為0.34±0.03MPa）變化，既可獲得最高的加油率，又使受油機處於安全壓力狀態工作。加油完畢後受油機減速，當軟管放至全拖曳位置，軟管張力超過一定值時，加油接頭與受油插頭即脫開。
控制系統用於控制全系統自動完成加油全過程。
加油平台工作原理與吊艙基本相同，只是沒有流線型外殼，並且可以直接從加油機獲取動力。由於其外形及空間尺寸限制不嚴，故一般軟管較粗較長，加油率也高於吊艙，適合給大型飛機加油。如翼下掛吊艙，機身內裝加油平台，則可同時給3架飛機加油。
軟式加油系統的優點是：吊艙為獨立裝置，普通飛機改裝成加油機比較方便，取下吊艙仍可執行原型飛機的作戰任務；該系統可以不設專門的加油員；可以同時給2~3架飛機加油；可以給直升機加油。缺點是：加油率低於硬式加油系統；要求受油機飛行員掌握超密集編隊技術及對接技術；氣流不穩定時難以進行空中加油。
硬式空中加油
美國空軍主要採用硬式加油系統。
硬式加油系統的主體是安裝在加油機尾部的伸縮套管，其根部用萬向鉸與加油機尾部承力結構相連。伸縮套管本身由內、外套管組成，它相當於液壓作動筒，在液壓作用下內管（相當於活塞桿）可沿外管滑動，構成可伸縮的燃油通路。內管端部裝有加油接嘴，外管上裝有小翼，加油員操縱小翼可使伸縮套管在一定錐角範圍內繞根部作俯仰或橫向運動。
不加油時，伸縮套管縮至最短，並由加油機尾部的鋼索提升到緊貼機身尾部。加油時，放下伸縮套管，受油機進入對接範圍後，加油員目視操縱小翼及伸縮內管，使加油接嘴插入受油機背部的受油插座並鎖定。加油過程中受油機可在一定範圍內機動，隨動系統使伸縮套管作相應運動，保持受油機和加油機的嚙合狀態。通過加油接嘴及受油插座上的互感線圈，可進行加油機和受油機之間的信號聯絡。加油完畢後，加油員操縱縮回內管拔出加油接嘴，受油機脫離。目前已有部分加油機裝了攝像系統，加油員可通過顯示屏進行遙控。
硬式加油系統的優點是：加油率高，一般可以達到4000升/分鐘；可以給大型飛機加油；對受油機機動性要求不高。缺點是：要設專門的加油員；每次只能給一架飛機加油；不能給直升機加油。
其他形式
根據使用實踐及多機種協同作戰的需要，目前世界上又出現了兩種軟硬式結合的加油機：一種是在一架飛機的尾部裝伸縮套管，兩翼下再掛吊艙，構成軟硬式三點加油機；另一種是把伸縮套管端部的加油接嘴換成帶一小段軟管的錐管，使硬式加油機在必要時可臨時改裝，給裝有軟式受油系統的飛機加油。
技術分類
空中加油軟管-浮錨式
軟管式空中加油設備亦稱為軟管-浮錨式（Probe & Drogue）加油系統，是英國空中加油有限公司在繼承前人經驗的基礎上所研發出來的，於 1949 年問世。採用此種方式進行空中加油，受油機的設備非常簡單，只要在機首或機翼前緣裝一根固定的或可伸縮的受油管即可。而加油機的加油設備則由絞盤、一條 22 至 30 米長的軟管和一個漏斗式浮錨所組成。浮錨呈漏斗狀，且重量輕，上面裝有機械自鎖機構。當受油管伸進浮錨後，浮錨上的機構自動鎖緊受油管口使之與輸油軟管相銜接，軟管則由絞盤控制放出和回收。
實際的加油過程是：在空中加油時，加油機內的操作人員將軟管放出機外，軟管下的黃褐色信號燈閃亮。受油機的飛行員收到準備妥當的信號後，便調整自己的航空器位置將受油管放入浮錨內，只要自鎖機構鎖緊完成銜接後，燃油便自動輸送至受油機。由於受油機與加油機的速度差及高度差都有嚴格的規定，因此受油機飛行員的操縱動作必須十分穩定準確。若加油過程一切正常，黃褐色信號燈就會自動熄滅，若遇到緊急情形時紅色警告燈就會閃亮，告訴受油機的飛行員進行位置調整。加油作業結束後受油機將減速，當加油機與受油機的速度差達到一定數值時，在張力作用下，輸油軟管和受油管就會自動脫離，燃油輸送自動切斷，然後受油機和加油機的距離和高度差逐漸拉大，受油機到達安全距離後再向另一側滾轉自加油作業編隊脫離，而加油機就可繼續給下一架戰機加油或是回收加油軟管。
軟管-浮錨式加油系統經過逐步改進，運作性能不斷提高，其優點是一架大型加油機上可裝置數套加油設備，可以同時給幾架戰機加油。由於加油機與受油機存在相對運動，採用具有柔性的軟管銜接安全性好。缺點是對大氣亂流相當敏感，銜接時比較困難，對飛行員的操作技術要求高；其次是輸油速度慢，約為每分鐘1 500升左右，因此給大型軍機加油時需要較長的作業時間。目前美國海軍與數國海空軍軍用航空器採用此種方式執行空軍加油任務，操作機種有洛馬公司的 S-3B、洛馬公司的 KC-130、波音公司的707-200。
空中加油飛桁式
伸縮桁桿式空中加油設備亦稱“飛桁（Flying Boom）”式加油裝置，也稱為硬式加油設備（與軟管-浮錨式加油相對應），由美國波音（Boeing）飛機公司所研發成功，緊隨在英國的軟管式加油設備之後，於 1949 年 12 月開始使用。加油機的尾部結構裝有一具由兩截可伸縮的剛性伸縮管所組成的加油桁桿與操作人員控制艙，其結構與機尾結構合而為一，在控制艙的操作人員是在機上趴著操作的。加油桁桿平時為收起狀態，進行空中加油作業時將其伸出。在加油桁桿的中間裝有V形操作面，後緣間的夾角約 130 度左右，V形操作面的作用類似於航空器的升降舵，操縱它可使加油桁桿在一定範圍內移動。例如美國 KC-135 加油機上的飛桁式空中加油設備，其內管的伸縮距離為 6 米，上下活動範圍各為 54 度角，橫向活動範圍為 34 度角，並且由專職的加油操作人員進行操作。
受油機欲加油時須參考加油機機腹之黃色參考線，及加油機操作員指示調整速度及位置。在進行空中加油作業時，加油機上的操作員通過信號指揮受油機接近已伸出的加油桁桿。當兩機之間的距離很近時，相對位置保持不變，然後操縱V形操作面小翼，並通過加油桁桿的長短伸縮，到達適當位置後使之與受油機上的受油管銜接。由於有加油員的操作，所以使用飛桁式的空中加油設備時，受油機飛行員的操作相對於使用軟管-浮錨式空中加油設備時要更容易些。一旦兩者銜接好，加油桁桿便自動鎖定開始給受油機輸送燃油。加油作業完畢後的兩機分離，可由飛行員控制，受油機的速度可放慢或是加油機的飛行速度提高，使加油桁桿自動開鎖，燃油輸送自動切斷，兩機於是自加油作業編隊脫離。
採用飛桁式加油設備，具有輸油速度快，可達到每分鐘 6,000 升左右，因為是使用剛性桿，所以對空氣亂流不大敏感，並有銜接操縱方便等優點。其缺點是一次只能給一架戰機加油，通用性差，並且需要有受過專業訓練的加油操作員。目前美國空軍軍用航空器大部分採用此種方式執行空中加油任務，操作機種有波音公司的 KC-135E/R 與 KC-10。
混合式
美國空軍為波音公司的 KC-135 系列的加油桁桿尾端發展一套漏斗式浮錨加油軟管改裝套件，視任務性質（受油機受油系統）加裝。波音公司的 KC-10 於設計時即考慮任務性質，於機尾加油桁結構處裝置了兩套管線。
技術套用
正為 X35E 加油機空中加油技術使用得更為廣泛，空中加油機頻頻出現在一些區域戰爭中，如英阿馬島之戰、美國入侵巴拿馬以及1991年的海灣戰爭，空中加油機都發揮了重要作用。在1985年4月15日，美國空軍的18架 F-111 戰鬥轟炸機及 3 架 EF-111電子反制機，自駐紮於英國的空軍基地出發，途經北大西洋、直布羅陀海峽，穿越地中海上空到達利比亞，順利執行轟炸任務。從起飛到降落，連續飛行1萬多公里，經過了6次空中加油，才使這次長程攻擊任務得以圓滿成功。
據統計資料顯示，現在全球現役的空中加油機有上千架，擁有加油機的國家也有十幾國，例如美國、俄羅斯、英國、法國、沙烏地阿拉伯、以色列等。其中美國是名副其實的空中加油機大國，其運算元量占全球空中加油機總數的四分之三。美國陸海空三軍使用的空中加油機主要有波音公司的 KC-135E/R 與 KC-10、洛馬公司 KS-3B 與 KC-130H 等，這些加油機都曾在海灣戰爭中使用過。長期以來能夠獨立發展空中加油機及技術的國家主要是美國、英國和俄羅斯，其他國家或地區主要是使用他們的成品和設備，如最近採購 KC-135 空中加油機的新加坡。
運用實例
1985年4月15日，美國空軍的18架F-111戰鬥轟炸機及3架EF-111電子反制機，自駐紮於英國的空軍基地出發，途經北大西洋、直布羅陀海峽，穿越地中海上空到達利比亞，順利執行轟炸任務。從起飛到降落，連續飛行1萬多公里，經過了6次空中加油，才使這次長程攻擊任務得以圓滿成功。
美國海軍陸戰隊的KC-130加油機，利用硬式空中加油法為陸戰隊戰機執行加油任務。其後的CH-53空中加油機則使用軟式空中加油，需要設定一條長過鏇翼的受油管。
2012年3月9日，駐紮在美國加利福尼亞州墨菲特聯邦機場的加州空軍國民警衛隊第129救援隊接到海岸警衛隊來電：中國漁船“福遠漁871”號上有兩名漁民在一場大火中被嚴重燒傷，急需救治。“福遠漁871”號在距離墨西哥阿卡普爾科沿岸約1150公里的太平洋上。考慮到路途遙遠，傷者需要緊急醫治，129救援隊接受了這一任務。
129救援隊的“鋪路鷹”救援直升機擁有可收縮的空中加油探管，實施遠距離水上救援是129救援隊的長項。接下來，維護人員為救援任務準備了兩架“戰鬥陰影”飛機和兩架“鋪路鷹”直升機。“鋪路鷹”直升機飛離墨菲特機場，前往位於加州西南部聖迭戈的海軍航空兵北島航空站時，後勤人員緊鑼密鼓地往“戰鬥陰影”上運送救援設備。
3月11日，兩架“戰鬥陰影”飛離墨菲特機場，其中一架飛往“福遠漁871”號所在的海域，另一架向南飛去，以便為“鋪路鷹”空中加油——此時，兩架“鋪路鷹”直升機已從北島航空站出發，飛往墨西哥阿卡普爾科的阿瓦瑞茲將軍國際機場。到達漁船所在海域後，4位救援人員從“戰鬥陰影”傘降到海面，然後登上一艘載有醫用補給的充氣橡皮艇，駕著它駛近漁船，上船為受傷的漁民治療。
