一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套及控制方法与流程

本发明属于空中加油，尤其涉及一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套及控制方法。

背景技术：

1、空中加油技术起源于20世纪20~30年代。飞机在空中加油后可以飞行的更远，因为不必考虑燃料不足的问题，飞机在执行任务时可以减少燃料的携带量增加有效载荷，空中加油技术还可减少长距离任务所消耗的燃料总量。空中加油的方式分为：硬管式空中加油和软管-锥套式空中加油。软管-锥套式空中加油装置将一条软管拖曳于加油机后方，软管的末端连接一锥套（drogue）结构（或称伞锥（para-drogue）），其形态类似羽毛球毽型，其锥体窄端与软管相连。其结构如下图 1所示，包括伞盖1、锥管3以及用于连接伞盖1和锥管2的伞骨。

2、软管-锥套式空中加油装置由于其柔性结构的限制、加油管的长度有限，使加油锥套受到加油机的尾流的影响，并且在空中阵风和受油机接近时头波的气动干扰等多种因素影响下，加油锥套会进行飘摆振荡，位置不稳定。飘摆的加油锥套由于不规则运动使受油机对接难度增加，难以一次性完成准确对接，降低加油效率。锥套的不规则运动可能会与受油机发生碰撞导致安全事故。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套及控制方法，通过气动控制手段调整并稳定锥套的平衡位置。

2、为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，包括中空的锥管以及利用伞骨与锥管大端连接的伞盖；所述锥管内收纳有若干柔性舵面，所述柔性舵面连接在支撑杆上并可随支撑杆的运动延伸出锥管；所述柔性舵面延伸出锥管后可随支撑杆偏转，从而调整加油锥套的飞行轨迹。

3、作为一种改进，所述柔性舵面为4个，分设于锥管上、下、左、右侧；其中，位于上、下侧的柔性舵面为一组，其延伸出锥管后沿竖直方向伸展并可向左右方向偏转，用于调整加油锥套左右方向的飞行轨迹；位于左、右侧的柔性舵面为一组，其延伸出锥管后沿水平方向伸展并可向上下方向偏转，用于调整加油锥套上下方向的飞行轨迹。

4、作为一种进一步的改进，所述柔性舵面为扇形，其一直线边连接支撑杆，另一直线边连接收纳装置；当柔性舵面随支撑杆延伸出锥管后，所述支撑杆位于迎风面上。

5、作为另一种更进一步的改进，所述锥管由内直管和外锥套相套而成，其两个端面上均设置有封板；所述外锥套上设置有用于供柔性舵面进出的开口，所述开口沿外锥套母线设置；所述收纳装置包括可绕轴心自传的锥形筒，所述锥形筒设置在内直管和外锥套之间的空腔内；还包括用于驱动锥形筒旋转的驱动装置。

6、作为一种改进，所述锥管小端设置有风轮发电装置，所述风轮发电装置的风轮与锥管同轴设置；所述风轮外设置有进气格栅；所述进气格栅由若干格栅条组成，所述格栅条为上宽下窄的s形。

7、作为一种改进，所述锥管内设置有蓄电池，所述蓄电池与风轮发电装置连接。

8、作为一种改进，所述支撑杆的横截面为对称翼形，并且支撑杆的端部安装有翼形整流盖。

9、作为一种改进，还包括用于控制支撑杆运动的转动控制装置；

10、所述转动控制装置包括可沿其自身相互垂直的两根轴线旋转的旋转体，所述支撑杆固定在旋转体上；所述旋转体上开有相互垂直的周向滑槽i、滑槽ii，所述滑槽i、滑槽ii内分别设置有可沿滑槽i、滑槽ii滑动的滑块i、滑块ii；所述滑块i和滑块ii均可旋转并带动旋转体随之旋转；当其中一个滑块旋转带动旋转体旋转时，另一个滑块可在滑槽内滑动。

11、作为一种改进，所述转动控制装置还包括驱动滑块旋转的旋转驱动装置；所述旋转驱动装置包括并排设置的从动齿轮i和从动齿轮ii；所述从动齿轮i带动锥形齿轮组将扭矩90°转向后传递至滑块i；所述从动齿轮ii带动滑块ii同轴转动；还包括可左右滑动的滑板，所述滑板上并排设置有驱动齿轮i和驱动齿轮ii；所述滑板可通过左右滑动使得驱动齿轮i与从动齿轮i啮合或者驱动齿轮ii与从动齿轮ii啮合；

12、所述滑板背部还设置有与驱动齿轮i同轴的主动齿轮i、与驱动齿轮ii同轴的主动齿轮ii；所述滑板可通过左右滑动使得主动齿轮i与电机输出齿轮啮合或者主动齿轮ii与电机输出齿轮啮合。

13、本发明还提供一种空中加油锥套的主动控制方法，应用于上述基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，包括：

14、构建坐标系；

15、设定加油锥套在所述坐标系下的理想位置，并将理想位置作为中心点将坐标系划分为4个区域；

16、获取加油锥套在所述坐标系下的实际位置，并判断加油锥套实际位置位于所述4个区域中的哪一个；

17、根据实际位置所处的区域调整柔性舵面偏转方向使得加油锥套飞行轨迹改变，直到加油锥套位于理想位置；

18、加油锥套位于理想位置后，控制柔性舵面回正。

19、本发明的有益之处在于：

20、本发明提出了一种基于柔性舵面的主动控制的空中加油锥套，通过气动控制手段调整并稳定锥套的平衡位置。采用柔性舵面的设计相对传统气动舵面存在质量较轻、舵面面积大控制效率高、便于收纳所占空间小等优点。由于加油锥套尺寸空间相对较小、重量较轻，因此柔性舵面比传统气动舵面更具优势。

技术特征：

1.一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：包括中空的锥管以及利用伞骨与锥管大端连接的伞盖；所述锥管内收纳有若干柔性舵面，所述柔性舵面连接在支撑杆上并可随支撑杆的运动延伸出锥管；所述柔性舵面延伸出锥管后可随支撑杆偏转，从而调整加油锥套的飞行轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：所述柔性舵面为4个，分设于锥管上、下、左、右侧；其中，位于上、下侧的柔性舵面为一组，其延伸出锥管后沿竖直方向伸展并可向左右方向偏转，用于调整加油锥套左右方向的飞行轨迹；位于左、右侧的柔性舵面为一组，其延伸出锥管后沿水平方向伸展并可向上下方向偏转，用于调整加油锥套上下方向的飞行轨迹。

3.根据权利要求1所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：所述柔性舵面为扇形，其一直线边连接支撑杆，另一直线边连接收纳装置；当柔性舵面随支撑杆延伸出锥管后，所述支撑杆位于迎风面上。

4.根据权利要求3所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：所述锥管由内直管和外锥套相套而成，其两个端面上均设置有封板；所述外锥套上设置有用于供柔性舵面进出的开口，所述开口沿外锥套母线设置；所述收纳装置包括可绕轴心自传的锥形筒，所述锥形筒设置在内直管和外锥套之间的空腔内；还包括用于驱动锥形筒旋转的驱动装置。

5.根据权利要求1所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：所述锥管小端设置有风轮发电装置，所述风轮发电装置的风轮与锥管同轴设置；所述风轮外设置有进气格栅；所述进气格栅由若干格栅条组成，所述格栅条为上宽下窄的s形。

6.根据权利要求5所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：所述锥管内设置有蓄电池，所述蓄电池与风轮发电装置连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：所述支撑杆的横截面为对称翼形，并且支撑杆的端部安装有翼形整流盖。

8.根据权利要求1所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：还包括用于控制支撑杆运动的转动控制装置；

9.根据权利要求8所述的一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：

10.一种空中加油锥套的主动控制方法，应用于权利要求1~9中任意一项所述的基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种基于柔性舵面的主动控制空中加油锥套及控制方法，该加油锥套包括中空的锥管以及利用伞骨与锥管大端连接的伞盖；所述锥管内收纳有若干柔性舵面，所述柔性舵面连接在支撑杆上并可随支撑杆的运动延伸出锥管；所述柔性舵面延伸出锥管后可随支撑杆偏转，从而调整加油锥套的飞行轨迹。本发明通过气动控制手段调整并稳定锥套的平衡位置。采用柔性舵面的设计相对传统气动舵面存在质量较轻、舵面面积大控制效率高、便于收纳所占空间小等优点。由于加油锥套尺寸空间相对较小、重量较轻，因此柔性舵面比传统气动舵面更具优势。技术研发人员：鲍鑫彪,刘钒,牟永飞,刘刚,马率,李伟斌,佟莹,雷勇强受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/29