无人机自主空中加油技术现状及发展趋势

无人机在现代战争中扮演着越来越重要的作用,广泛运用于情报搜集、目标定位和精确打击等任务。但是由于其具有载重少和油量小的特点,限制了自身的搭载能力和作战半径。自主空中加油技术的发展,不仅能够有效地提高无人机装备的搭载水平和续航能力,同时也能增强其在极端天气情况下的飞行能力。本文主要从无人机的发展、空中自主加油技术、国内外研究现状和未来发展方向等方面对自主空中加油技术的发展现状进行了综述,并对现有的技术特点进行了分析和梳理,对自主空中加油技术的发展趋势进行了展望。     

空中加油任务试验训练方法研究

空中加油任务如空中穿针引线,其难度不言而喻,同时危险性也很高。为降低风险、方便飞行员训练、节省训练成本、加速飞行员对空中加油技巧的掌握,需要采用模拟器地面训练。文中基于飞行训练模拟器提出了1种空中加油任务试验训练方法,将空中加油任务训练分解为4个难度不同的训练科目,以便于飞行员对加油流程、加油技巧的快速掌握,最后给出了训练后空中加油任务的操纵技巧。     

美空军未来发展方向的几点考虑

在今年美国空军建军50周年纪念活动中,美国防部长、空军部长及空军参谋长都撰写了专门纪念文章.最近美国防部正在进行的《四年防务评审》(QDR)对美空军在美国总体军事力量中的地位、规模和空军本身的现状进行了评审.另外,在美参谋长联席会议主席沙利卡什维利亲自主持制订的《2010年总体预想》(JointVision 2010)中,对美空军21世纪的前景也作了比较具体的考虑.通过这些文件可以了解美空军在未来的发展过程中,将进行一些重大变革.首先,在战略任务方面,美空首架出厂的F-22战斗机     

诺斯罗普·格鲁门公司获得KQ—X计划研制合同

7月1日.DARPA宣布授予诺斯罗普·格鲁门公司一项价值3300万美元合同．用于验证一架“全球鹰”无人机通过伙伴加油技术．自主完成空中加油。这项计划命名为KQ-X，旨在验证两架无人机之间实现空中加油的技术可行性。     

发展无人机和建设空中远征部队在美空军未来建设中占有很高优先权

就发展无人机而言,美空军认为,除了仍要继续发展用于侦察和情报搜集任务的军用无人机之外,近期内应把开发无人机在无线电中继和压制敌方空防力量方面的应用技术放在最优先的位置.这包括研究装在战场UAV上的先进通信设备和研制攻击型UAV,例如美空军目前正考虑用攻击机改装无人攻击机的方案.如用F-16和正在研制中的联合攻击机(JSF)改装无     

美空军用KC-10为F-22空中加油

最近,洛克希德马丁公司和美国空军的试验机组人员首次在爱德华空军基地成功地完成了用ＫＣ—１０为Ｆ—２２战斗机进行空中加油的鉴定试验。试验过程中,这架ＫＣ—１０共计Ｅ厂４个起落,每次３Ｊ、时,其中有两次实际实施了模拟的（没有实际加油）空中加油鉴定试验,总共与Ｆ—２２进行了２５０次加受油管的对接试验。美空军用KC-10为F-22空中加油     

空中加油电驱动响应技术研究

从空中加油响应能力需求入手,分析了国外典型加油设备软管响应驱动方案,提炼出加油设备响应能力的设计要点,建立软管驱动系统模型。通过对国外某加油设备的仿真分析,指出电驱动式传动系统在空中加油响应能力方面的巨大优越性,为国内空中加油系统设计研究工作提供参考。     

空中加油:从有人到无人的跨越

美国研究机构开发的自主空中加油验证系统,依赖精确的 GPS、惯性导航和视频跟踪等技术以及先进的自动控制算法,成功进行了无人机的空中自主加油验证试验,实现了空中加油技术从有人到无人的跨越,此项技术在无人作战飞机上将有广阔的应用前景。     

仿鹰眼-中脑机制的无人机空中加油显著性检测

空中加油是提高无人机（UAV）空中持续作战能力的重要技术，其中对加油锥套的检测和识别是实现空中加油的首要任务。针对空中加油快速、准确的目标检测难题，结合鹰眼敏锐的视觉机制，设计了一种仿鹰眼-中脑机制的显著性检测算法，采用仿鹰眼颜色拮抗和明暗适应机制模型从加油锥套视频序列中提取多通道图像特征，为适应锥套在图像中的面积，模拟仿鹰中脑网络门控机制对多通道特征显著图进行空间门控处理，模拟仿鹰中脑网络增益机制对显著图进行增强处理。通过公开数据集和空中加油试飞数据集分别进行了测试，仿真对比实验结果验证了所提出的显著性检测算法可在设定显著目标面积占比的条件下有效抑制背景影响，并能检测到空中加油的锥套目标。     

软管连接约束下的加油机/无人机编队跟踪控制

在自主空中加油任务中,针对受油无人机（UAV）与加油机对接后形成的软管约束下的编队跟踪控制问题,提出一种基于领航-跟随的加油编队跟踪控制方法。首先,建立软管约束下加油编队运动学/动力学模型。然后设计非奇异终端滑模编队快速收敛控制器,以满足软管约束下加油编队的快速收敛需求;再考虑复杂气流和软管未知扰动,结合扩张状态观测器和PI型动态逆控制,设计无人机轨迹跟踪控制器,并基于Lyapunov稳定性分析证明闭环系统可实现有限时间的快速稳定。最后,通过数值仿真来验证所设计加油编队控制方法的有效性。     

插头-锥管式空中加油系统加油过程载荷研究

插头-锥管式空中加油系统加油过程载荷是空中加油系统设计的重要战技指标,直接决定着空中加油系统、受油装置、机体结构设计的成败与否。通过对插头-锥管式空中加油系统加油过程载荷形式、研究现状的调研,提出了加油过程载荷研究的关键技术,给出了对应解决措施,为后续研究提供方法和依据,并给出了相关建议。     

无人机自主空中加油技术探究

作为提高无人机作战效能的有效手段,无人机自主空中加油技术近年来已成为了无人机研究领域的重要发展方向.本文在总结国外无人机自主空中加油技术发展的基础上,指出了基于"插头-锥管"的无人机自主空中加油的关键技术和发展方向,对于研究无人机空中加油技术具有一定的借鉴意义.     

无人机自主空中加油技术研究新进展

无人机自主空中加油技术（AAR）是目前无人机自主化和智能化研究领域的一个热点。目前，美国多家研究机构已经取得了AAR技术阶段性的研究成果，美国军方表示，不仅要开发出有人驾驶加油机对无人机的空中加油技术，还要开发出无人机对无人机的空中加油技术（UAV--UAVAAR）。     

无人机软管式自主空中加油视觉导航技术

近年来,机器视觉技术的迅速发展给无人机自主空中加油提供了一种新思路,克服了传统GPS动态适应能力差的不足。基于双目视觉,提出了一种实用的无人机自主空中加油导航方案,并提出了一种利用深度学习进行检测跟踪配合几何约束进行位姿计算的技术。根据加油机和受油机距离的不同,将导航分为远端导航和近端导航。全程对加油锥套进行检测和跟踪,并在近端进行锥套位姿计算。实验结果表明,该算法满足加油的鲁棒性要求,稳定跟踪锁定目标距离范围大于40m。当与目标距离小于10m时,距离误差优于±10cm。说明本文提出的方法具有较强的应用前景。     

硬式空中加油机发展趋势及设计技术分析

空中加油技术在一定程度上体现了一国空军实力,该技术一直受到广泛关注。本文综述了硬式空中 加油机的发展情况,提出了硬式空中加油机的划代概念。结合五代空中加油机的特点和性能,给出硬式空中加油机的主要技术特征,指出硬式空中加油技术的发展趋势,总结出硬式加油装置研究的总体布局设计技术、结构和机构设计技术、控制系统设计技术等关键技术,为未来装备变革提供技术支撑。     

外国的空中加油程序

本文叙述了外国的空中加不同油程序，即相对插头－锥管式空中加油系统和伸缩套管式空中加油系统，当受油机与加油机会合之后直到合油完毕各阶段的操纵要求，飞行方法和注意事项。在空中加油期间，加油机必须像空中平台一样保持稳定平飞，受油机微量整油门，柔和操纵飞机，按照加油员的指令完成中对接，加油飞行，在加油机受油机允许的飞行范围内，双机飞油员密切配合，协调一致克服大气紊流，双机相距过近，空中加油系统和机载设备使     

空中加油调度的研究

研究了执行大规模空中加油任务的加油机群和受油机群的匹配方案，以完成总耗油量最少（或总耗时最短）为目标函数，有杉球面上航线约束的方法优化确定每次加油的最优加要用克尼格效能矩阵优化确定空中加油的调度方案。方案中了各种加油机基地和受油机基地的相对位置，受油机的安全可加油区域，最大可用加油机数目和最大需用加油机数目等约束条件。本研究可为实际应用提供理论依据。     

美国跨大气层航天飞机的发展

美空军经过几十年的研究，最终发展的航天飞机将是超高速巡航空间飞行器，形状与20世纪80年代试验的X-30“国家航空航天试验飞机”(NASP)相似，与普通战机一样，可在常规跑道上起降，能在空中加油，一般以美本土为基地发动攻击，重量为330t，     

一航气动院高速进气道试验台动载试车成功

空军装备的“捕食者”无人机系统的主要任务将从中空长航时隋报／监视／侦察（ISR）转变为战术攻击。除新型的“捕食者”B已被确定将执行攻击任务外，美空军已决定将其MQ—IL“捕食者”A所装备的AN／ZPQ—1“战术长航时（无人机）合成孔径雷达”（TESAR）拆除，以补偿为该机加装AGM-114“海尔法”反坦克导弹后，由于增重所带来的续航时间降低。基于同一原因，美空军还取消了为该机装备“毒刺”轻型空空导弹的计划。尽管目前ISR仍是MQ—IL的主要任务之一，但美空军作战司令部承认，     

基于无损切换的无人机自主空中加油技术研究

提出了基于无损切换的无人机自主空中加油解决方案,建立了包括无损切换的双目视觉传感器、激光测距传感器以及扰动影响的无人机和硬式加油管的仿真系统;研究了近距离逼近与自动对接阶段的无损切换算法,双目视觉特征点识别与位姿估计算法,双目视觉测量与激光测距融合算法,分别对近距离逼近与自动对接阶段的位姿测量进行了仿真验证。结果表明,本技术方案可实现近距离逼近和自动对接的相对位姿精确测量,且具有较强的实时性、准确性和鲁棒性,保证了自动空中加油的平稳跟踪引导和自动对接。