空中加油对接过程软管-锥套动态特性

建立了加油软管-锥套系统的动态数学模型,并利用该模型进行空中加油对接过程模拟.在加油机尾流场中,根据牛顿运动定律,推导定长度软管-锥套系统的运动学方程和动力学方程;建立了变长度的软管-锥套模型来控制对接过程软管-锥套的稳定性,对软管-锥套动态特性进行了分析.在Matlab/Simulink仿真平台下搭建模型,在不同的飞行条件下对模型进行数字仿真验证.仿真结果与国内外公开试飞数据相吻合,验证了模型的正确性.所建模型可用于有人机空中加油训练模拟和无人机自主空中加油仿真等.     

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。     

硬式空中加油技术概述

论述了空中加油机的发展及其在现代战争中的作用，介绍了目前采用的主要的空中加油形式，相关的加油设备以及采用硬式加油技术的代表机型，分析了空中加油过程中必须遵守的原则，存在的问题及其解决途径。     

国外空中加油技术的发展和展望

在简要地回顾了空中加油技术产生的背景和发展过程之后，较详细地介绍了其在空战中的实际应用和海湾战争时期各参战国的加油机装备情况，然后着重叙述目前世界上使用的两种空中加油系统（伸缩套管式加油设备和插头锥管式加油设备）；空中加油飞行技术和曾经进行的主要试验项目，未来空中加油机的发展趋势及尚待解决的问题。     

空中加油探头载荷的数值计算方法

文中用中心差分法和MATLAB对空中加油的动力学过程进行了数值计算,计算出了极限情况下的受油探头载荷。在软管和锥套的对接过程中,如果绞盘系统出现故障,将不能及时收回多余的软管,软管在自重作用下,会出现松弛,进而导致一种软管"抽打"现象,这时会形成很严重的探头载荷。文中的计算对加油吊舱和受油探头的设计具有重要的指导意义。     

插头锥管式受油机纵向飞行控制研究

分析了空中加油对接过程中受油机受到的各种扰动,阐述了插头锥管加油方式受油机的纵向飞行控制原理。在此基础上,采用μ方法设计了受油机的纵向鲁棒飞行控制律。受油机俯仰角指令的响应结果表明,系统具有较好的跟踪能力和干扰抑制能力。     

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。     

软管弯矩对空中加油软管-锥套建模影响分析

空中加油对接过程中,对软管-锥套的动力学行为的研究是空中加油过程建模的关键之一。为研究软管弯矩对软管-锥套系统动力学建模的影响,基于多刚体动力学,在质量-弹簧阻尼模型的基础上,建立了一种包含软管的弯曲和线弹性特性的动力学模型,分析了弯矩对软管影响的机理以及不同情况下弯矩对锥套扰动的影响。数值仿真结果验证了弯矩因素对软管-锥套系统动力学建模的必要性。     

动量环式主动增稳加油锥套建模与飘摆抑制

空中加油软管-锥套受大气紊流等干扰产生飘摆运动,加大了对接过程的不确定性和危险性。创新设计了一种自旋动量环式主动增稳加油锥套,在锥杯处集成一对偏置动量环实现飘摆抑制,避免传统翼舵式锥套回收时舵面与加油机吊舱口撞击风险。基于拉格朗日方程建立了考虑动量环旋转的多级串连单摆系软管-锥套系统运动模型,分析了阵风及大气紊流干扰对锥套飘摆运动特性的影响,提出了基于动量环控制的飘摆抑制方法,仿真表明该方法能够有效缩短阵风干扰下锥套收敛至稳态位置的时间,减小大气紊流干扰下锥套飘摆幅度,削弱高频动态响应。     

基于MBD-CFD的软管-锥套空中加油仿真框架

随着无人加油等新兴应用场景的出现，软管-锥套式空中加油技术近年来重新得到了航空工业界的重点关注。使用计算机数值模拟手段对空中加油系统进行流体-动力学仿真，已成为空中加油系统设计、研发和飞行测试评估中的必备手段。一方面，基于工程简化模型的软管-锥套仿真方法的数值模拟精度难以满足实际需求，另一方面，完全基于非定常计算流体力学（CFD）的耦合仿真方法计算量较大，在有限计算资源条件下难以满足快速设计迭代与多参数优化的计算效率需求。通过将多个求解层次的流固耦合分析工具有机结合，建立了基于多体动力学（MBD）和CFD的加油机软管-锥套装置的耦合仿真框架和方法。对典型加油机-软管-锥套组合体的全尺寸构型和缩比构型进行了数值模拟，通过多个算例验证了本方法的可信性。通过将非定常CFD方法与基于气动建模的尾迹流场动态插值方法结合，可将后者的计算精度提高至与非定常CFD方法相当，同时将计算量减小2个数量级以上，从而实现了计算精度和效率的兼顾。     

国外空中加油技术及装备现状与趋势

空中加油是提升航空兵空中作战能力的重要抓手.文中系统分析了空中加油的作用意义,研究了国外空中加油技术体制的工作原理和技术特点,梳理了国外主要空中加油机的装备现状和发展趋势,可为我空中加油装备发展提供参考.     

先进布局飞机空中加油流场特性分析

针对先进布局飞机空中加油出现的问题,综合考虑加油机的加油区、加油机与受油机之间、吊舱锥套与受油机之间的流场特性,对先进布局飞机空中加油中遇到的流场进行了分析.通过理论分析和试飞验证,总结出一套切实可行的先进布局飞机空中对接加油试飞方法.     

空中加油机加油软管锥套气动稳定性风洞试验技术

软式加油方式中加油软管锥套受气流影响会发生气动不稳定现象,严重影响空中加/受油的成功率和安全性,其中加油机的尾流场是影响软管锥套稳定性的主要因素。本文研究了空中加油机加油软管锥套的气动稳定性风洞试验方法,建立并分析了相似准则,给出了双目系统测量软管锥套位移的具体方法,利用自动舵机实现了加油软管自动收放,形成了完整的加油软管锥套气动稳定性风洞试验技术,并将其应用于某型加油机加油吊舱、中心线平台等部件的选型优化。结果表明,该试验技术能有效模拟处于加油机尾流场下的软管锥套收放过程和固定管长时的气动稳定性,试验获得的锥套下沉量和振动幅值明确了不同加油吊舱、中心线平台构型的优劣性,能够为加油机关键加油部件选型优化及飞行试验提供可靠的试验数据。     

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...     

国外机身空中加油平台发展探析

由于加/受油机的特性和需求不同,空中加油设备的发展呈现出多样化的趋势。本文总结了国外空中加油平台的发展历程,对其结构组成及主要技术研究内容进行了分析,为开展该项技术研究提供了参考。     

飞机空中加油系统的飞行试验

本文阐述了俄罗斯飞行研究院进行空中加油飞行试验工作之前所要完成的试验，进行空中加油飞行试验所要评定的内容，空中加油系统的飞行试验，加油前、后应注意的事项，靠近，对接过程中试飞员驾驶飞机的方法和建议，以及在加油结束后两架飞机分离的方法，简要叙述了受油机进入尾流时的特性。     

简讯

美国研究无人机的空中加油 美国防部正在推进下一代无人机(如X—45)空中加油能力的研究计划。增强空中加油能力后,可使无人机不需要前线驻扎基地,还能减少执行任务所需的无人机数量,提高无人机的任务反应速度。美国防部预研局(DARPA)、空/海军和NASA领导了这一研究。 由于无人机特有的飞重量轻,因此加油机产生的紊流对其的影响要比有人机大得多。 对无人机来说,加油对接是一件很困难的事,因为没有飞行员来对飞行进行调整,操控无人机的地面站为此需要准确的态势感知。 美空军研究实验室(AFRL)去年开始对美空军的伸缩套管式加油方式的飞     

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。     

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。     

空中加油——从有人机到无人机

<正>1921年的某一天,富于冒险精神而又充满想象力的美国人威利·梅伊把一个装有5加仑航空汽油的罐子绑在背上,从一架"林肯"型飞机的机翼上,爬到了另一架飞行的JN-24型"珍妮"飞机的机翼上,并移动到其发动机旁,将油罐中的航空汽油倒进发动机燃料箱,从而成功完成了人类历史上的第一次空中加油。1923年,美国陆军的一架单发动机DH-4B型飞机,在飞行中由另一架同型飞机,通过人工操作,以软管自流的方式进行了两次加油,从而揭开了空中加油史上一页全新的篇章。