Tiếp dầu trên không là kỹ thuật bay cực khó, đòi hỏi sự hiệp đồng chuẩn xác giữa máy bay tiếp dầu và máy bay được tiếp dầu: thời gian, địa điểm, cự ly, độ cao, tốc độ. Thường trên máy bay tiếp dầu sẽ có một 'hoa tiêu' phía sau máy bay để 'căn' và chỉnh ống tiếp dầu. Thời gian tiếp dầu trên không cho mỗi máy bay rất ngắn nên tốc độ và lưu lượng dầu tiếp mỗi lần rất lớn.
Trên thế giới chỉ có một vài lực lượng không quân có khả năng thực hiện tiếp dầu trên không, như Airbus A400M của Không quân Pháp, Tây Ban Nha và Đức; Boeing KC-46 Pegasus của Không quân Mỹ; Ilyushin Il-78 Midas của Không quân Nga… Tuy nhiên, một số máy bay như tiêm kích F/A-18 Super Hornet của Hải quân Mỹ cũng có thể vừa làm nhiệm vụ chiến đấu, vừa có thể tiếp nhiên liệu trên không cho các máy bay khác.
Quy trình tiếp dầu được chia làm 4 bước căn bản. Bước đầu tiên là hai máy bay tiếp cận nhau ở độ cao nhất định, máy bay tiếp nhiên liệu phải bay cao hơn chiếc nhận nhiên liệu. Bước thứ hai là máy bay tiếp nhiên liệu thả ống ra và kết nối vào bộ phận nhiên liệu của chiếc kia. Bước thứ ba là tiếp nhiên liệu. Bước cuối cùng là máy bay tiếp nhiên liệu kết thúc tiếp nhiên liệu, máy bay nhận nhiên liệu nhả ống để máy bay tiếp nhiên liệu thu ống sau đó hai máy bay cơ động rời nhau ra.
Trong quy trình trên, bước thứ ba là khó khăn nhất bởi nó đòi hỏi hai máy bay phải bay cùng tốc độ, hướng và góc lượn. Ngày nay, nhờ ứng dụng máy tính cùng các thiết bị vận hành thủy lực và cảm biến nên phi công và người vận hành dễ dàng theo dõi mức nhiên liệu bổ sung và thời điểm dừng. Nếu có sự cố trong lúc tiếp nhiên liệu, thiết bị điều khiển sẽ tự động đóng van để nhiên liệu không thoát ra ngoài.
Các phương pháp chính
Dùng dây cáp kéo vòi bơm
Máy bay Boeing B-50 Superfortress Lucky Lady II của Không quân Mỹ thực hiện tiếp nhiên liệu bằng phương pháp dùng dây cáp kéo vòi bơm năm 1949. Ảnh: US Air Force.
Hệ thống ống cứng
Nhân viên đang theo dõi quá trình tiếp nhiên liệu bên trong máy bay KC-135. Ảnh: US Air Force.
Thiết bị này là một ống thép nhỏ, dài, có thể di chuyển linh hoạt nhờ khớp vạn năng. Để thực hiện việc tiếp nhiên liệu, máy bay tiếp nhiên liệu và máy bay nhận nhiên liệu phải bay theo đội hình. Máy bay nhận nhiên liệu di chuyển đến phía sau máy bay tiếp nhiên liệu. Một người điều khiển bên trong máy bay tiếp nhiên liệu khởi động hệ thống đưa ống ra ngoài và cắm vào thùng nhiên liệu của máy bay nhận nhiên liệu. Đầu ống có một van đĩa để ngăn không cho nhiên liệu thoát ra ngoài cho đến khi ống vào đúng vị trí.
Thông qua một khoang kính bên trong máy bay, người này sẽ theo dõi và điều chỉnh ống trong suốt quá trình tiếp nhiên liệu. Trong khi đó, phi công của máy bay nhận nhiên liệu phải đảm bảo khoảng cách an toàn giữa hai máy bay. Nếu máy bay nhận nhiên liệu bay xa hoặc gần hơn máy tiếp nhiên liệu thì người điều khiển ống tiếp nhiên liệu sẽ cảnh báo cho phi công của máy bay nhận nhiên liệu. Khi hoàn thành xong, ống lại được thu về bên trong máy bay tiếp nhiên liệu.
Tốc độ bơm nhiên liệu khoảng 3.800 lít/phút. Mỗi lần, máy bay chỉ có thể tiếp nhiên liệu cho một máy bay khác với cơ chế này.
Hệ thống ống-đầu hút
Máy bay Ilyushin Il-78MKI tiếp nhiên liệu trên không cho hai tiêm kích Mirage 2000 của Không quân Ấn Độ. Ảnh: Defense News.
Phương pháp tiếp nhiên liệu này sử dụng ống mềm, linh hoạt. Đầu ống lắp van và một cái phễu. Tương tự như cách phía trên, máy bay nhận nhiên liệu di chuyển đến phía sau máy bay tiếp nhiên liệu. Khi thực hiện tiếp nhiên liệu, máy bay tiếp nhiên liệu sẽ thả ống ra. Khi ống đạt đến độ dài an toàn, phi công điều khiển máy bay nhận nhiên liệu tiến đến gần và đưa đầu dò (được đặt nhô ra phía trên mũi hoặc thân máy bay để tạo kết nối) vào đúng bên trong phễu. Khi đó, phễu sẽ khóa lại, hai bên mở van để máy bay tiếp nhiên liệu bơm nhiên liệu.
Kết hợp ống cứng và ống mềm
Máy bay KC-135 tiếp nhiên liệu cho máy bay vận tải C-17 Globemaster III của Không quân Mỹ. Ảnh: US Air Force.
Một số máy bay tiếp nhiên liệu được lắp đặt cả hệ thống ống cứng và hệ thống ống-đầu hút. Chúng đều được bố trí ở phía sau đuôi nên mỗi lần tiếp nhiên liệu chỉ có thể sử dụng 1 hệ thống, hoặc ống cứng hoặc ống mềm.