[发明专利]一种基于风洞的空中加油仿真试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于风洞的空中加油仿真试验装置及方法，该装置设置在风洞槽壁试验段，在高速气流环境下模拟实际的空中加油过程；所述装置包括：加油机模型、受油机模型、加油软管、加油锥和运动机构；其中，加油软管的一端与加油机模型连接，另一端与加油锥连接，运动机构用于控制受油机模型与加油锥的距离与角度，实现受油机模型的受油口与加油锥的逐步接近直至对接。本发明在国内首次实现了了基于高速风洞设备的空中加油对接过程地面模拟装置及方法，采用弹性结构实现对加油软管的气动特性测量，通过动态天平以及模型视频变形测量技术，使得在飞行状态下的空中加油对接过程的数据精准度提高，对于优化完善加/受油系统具有重要的支撑意义。

技术领域

本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种基于风洞的空中加油仿真试验装置及方法。

背景技术

空中加油，是当今航空领域，特别是军用飞行器在不着陆条件下，实现燃油快速补给、提升战机滞空时间、及时投入战场作战的重要技术手段；它对于增加战机航程与挂载能力，扩大作战半径具有重要意义，是飞机作战效能的倍增器。

从世界范围看，根据加油管路的不同设计，空中加油可以分为软管加油和硬管加油两种方式，如图1所示。硬管加油系统主要由伸缩管、压力加油机构、控制舵和监控装置等组成。该系统优点是耐压性好，可采用增压设备提高输油速度；缺点是系统复杂，对飞行控制、加油系统制造技术要求比较高，成本也较高。

公开资料显示，当前我国的空中加油技术，采用“软管+锥套”的软管式加油系统。

软管加油系统的优点是结构简单、成本较低，一架加油机可同时安装多套系统，实现同时为多架飞机加油。软管加油系统因其自身具有一定柔性，故对加油机和受油机的相对位置、飞行稳定性要求相对较低；但其缺点是对于气流扰动比较敏感，软管柔性材料形变、燃油输出压力、大气紊流/阵风扰动、加油机尾流(如图1所示)、机体振动、受油机头波等内外干扰因素的影响。同时，在对接过程中对于受油机的操控(如：对接冲击速度)要求较高，操作不当轻则导致加油操作的失败，重则致使加受油机受损、危及飞行安全。这其中，容易出现一种极具破坏力的现象，加油软管由于受油机与锥套对接冲击力作用而过度松弛，从而诱发剧烈甩动，即“鞭甩”现象。

在软管式空中加油过程中出现的一系列动态、非定常、非稳态现象，是空气动力学、多体动力学、机械/材料学、自动控制等多学科耦合作用的结果。这些现象，制约了空中加油任务的成功率，并对飞行安全造成严重影响。研究并揭示这些现象形成的内在机理与成因，并建立地面模拟试验技术，提出有效的抑制/解决措施，优化加受油系统设计，对于提高空中加油的安全性、可靠性具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种基于风洞的空中加油仿真试验装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于风洞的空中加油仿真试验装置，所述装置设置在风洞槽壁试验段，在高速气流环境下模拟实际的空中加油过程；所述装置包括：加油机模型、受油机模型、加油软管、加油锥和运动机构；其中，加油软管的一端与加油机模型连接，另一端与加油锥连接，运动机构用于控制受油机模型与加油锥的距离与角度，实现受油机模型的受油口与加油锥的逐步接近直至对接。

作为上述装置的一种改进，所述受油机模型的受油口内设置第一磁性部件，加油锥内设置第二磁性部件，第一磁性部件和第二磁性部件的阴阳极性相反。

作为上述装置的一种改进，所述受油机模型的前端为光学玻璃，内置相机，所述相机透过光学玻璃拍摄加油锥，实时获取动态模拟加油对接时加油锥的空间位置图像，并通过信号传输线实时传输至上位机。

作为上述装置的一种改进，所述受油机模型的后端连接运动机构，所述运动机构根据上位机的控制实现受油机模型前后、上下和左右不同方位的运动，直至受油机模型的受油口与加油锥的逐步接近至对接。

作为上述装置的一种改进，所述加油机模型通过安装在风洞槽壁的整流支架固定。