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软管式自主空中加油对接阶段中的建模与控制综述 被引量:54
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作者 全权 魏子博 +2 位作者 高俊 张瑞峰 蔡开元 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2390-2410,共21页
软管式自主空中加油(PDAAR)在军用和民用上有着十分重要的意义。软管式自主空中加油的对接阶段是所有阶段中精度要求最高和控制难度最大的一个阶段,其建模与控制问题具有代表性和挑战性。首先,介绍了自主空中加油(AAR)的基本概念及意义... 软管式自主空中加油(PDAAR)在军用和民用上有着十分重要的意义。软管式自主空中加油的对接阶段是所有阶段中精度要求最高和控制难度最大的一个阶段,其建模与控制问题具有代表性和挑战性。首先,介绍了自主空中加油(AAR)的基本概念及意义,并总结了自主空中对接控制的特点和要求。随后,系统性地梳理了AAR对接阶段中的建模和控制问题,概述了国内外文献中研究该问题的方法,并提炼了该领域依旧存在的问题。进一步,简要分析和综述了国内外AAR飞行验证情况。最后,针对建模、控制和决策,从工程实践角度分析并总结了自主对接未来可能的工作,从科学研究的角度总结了6个重点研究的科学问题。 展开更多
关键词 空中加油 软管 锥管-锥套 对接 控制 建模
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空中加油系统的建模与控制技术综述 被引量:46
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作者 陆宇平 杨朝星 刘洋洋 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2375-2389,共15页
空中加油已经成熟应用超过半个世纪,但其建模与控制技术仍是航空界的研究热点与难点之一。综合大量文献,回顾了空中加油的发展历程和战略价值所在,比较研究了2种加油方式各自的优劣,总结了近年开展的系统建模和控制相关的研究成果。基... 空中加油已经成熟应用超过半个世纪,但其建模与控制技术仍是航空界的研究热点与难点之一。综合大量文献,回顾了空中加油的发展历程和战略价值所在,比较研究了2种加油方式各自的优劣,总结了近年开展的系统建模和控制相关的研究成果。基于硬式加油与软式加油的功能互补之效,提出了借助研制大型运输机的契机发展硬式加油技术的观点。通过研究国内已经开展的相关工作及其不足之处,论证了开展系统建模与控制专项研究的必要性与积极意义。结合硬式加油系统的特点,提出了建模时应该综合考虑系统多刚体、多构型、强扰动与不确定性、受弹性形变与弹性振荡影响等特点,并提出了与之对应的伸缩管姿态控制、对接状态应力自动补偿、对接过程协同控制、抑制弹性振荡影响、半物理实验平台开发等关键问题。 展开更多
关键词 空中加油 软式加油 硬式加油 多体系统 自主会合 机器视觉 飞行控制系统 协同控制
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2018年国外军用无人机装备及技术发展综述 被引量:29
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作者 李磊 徐月 +1 位作者 蒋琪 王彤 《战术导弹技术》 北大核心 2019年第2期1-11,共11页
回顾了2018年美国、俄罗斯、以色列等国家军用无人机在新型号研制、已有型号的改型、机载系统技术及新作战概念应用等方面的发展,总结出该年度军用无人机呈现的特点,分别为:各种作战任务需求促进多类型无人机的研发工作;多型号无人机研... 回顾了2018年美国、俄罗斯、以色列等国家军用无人机在新型号研制、已有型号的改型、机载系统技术及新作战概念应用等方面的发展,总结出该年度军用无人机呈现的特点,分别为:各种作战任务需求促进多类型无人机的研发工作;多型号无人机研制或改型取得进展;先进的机载系统技术逐步提高无人机性能;新型作战概念及颠覆性技术拓展无人机在战场上的应用模式。未来随着集群技术、人工智能、高超声速等技术的不断进步,无人机将不断与现有的装备体系融合,形成新的作战模式和作战理念。 展开更多
关键词 无人机 机载系统 空中加油 无人集群
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大气紊流对空中加油软管锥套运动的影响 被引量:26
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作者 胡孟权 柳平 +1 位作者 聂鑫 周瑞祥 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2010年第5期20-23,共4页
为研究大气紊流对软管锥套运动的影响,将空中加油软管质点离散化,从软管、稳定伞空间受力出发,建立了软管锥套的动力学模型,并对其运动进行了仿真计算和分析。仿真结果表明,在晴空大气紊流作用下,锥套会产生高频振荡。高度一定时,大气... 为研究大气紊流对软管锥套运动的影响,将空中加油软管质点离散化,从软管、稳定伞空间受力出发,建立了软管锥套的动力学模型,并对其运动进行了仿真计算和分析。仿真结果表明,在晴空大气紊流作用下,锥套会产生高频振荡。高度一定时,大气紊流对软管锥套运动的影响随加油机速度的增大而减小;真速一定,加油机高度小于11 km时,锥套运动幅值和高度没有单一的线性关系,当高度大于11 km后,锥套运动幅值随高度的增加而减小;表速一定时,大气紊流对软管锥套运动的影响随加油机高度的增大而减小。 展开更多
关键词 空中加油 软管锥套 大气紊流 仿真
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空中加油软管锥套组合体甩鞭现象动力学建模与分析 被引量:17
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作者 王海涛 董新民 +2 位作者 郭军 刘娇龙 王健 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3116-3127,共12页
软管锥套组合体特殊的刚-柔-液耦合结构使其甩鞭现象动力学特性极为复杂,尚无法准确建模分析,严重制约了现有抑制措施的有效性,大大限制了空中加油对接的成功率和安全性。为分析甩鞭现象的动力学特性,基于集中参数的多刚体动力学,提出... 软管锥套组合体特殊的刚-柔-液耦合结构使其甩鞭现象动力学特性极为复杂,尚无法准确建模分析,严重制约了现有抑制措施的有效性,大大限制了空中加油对接的成功率和安全性。为分析甩鞭现象的动力学特性,基于集中参数的多刚体动力学,提出一种包含软管弹性且长度可变的软管锥套组合体运动模型。软管被抽象为由无摩擦铰链相互串联的若干变长度刚性连杆,各连杆质量和受力假设集中于铰链处。同时考虑软管弯曲恢复力、软管收放、加油机牵连运动、重力、定常流、大气扰动以及加油机尾流等内外部因素,推导出迭代形式的软管锥套组合体运动方程。通过数值仿真,对不同对接速度、不同软管长度和恒力弹簧控制方式等因素对甩鞭现象动力学特性的影响进行分析。结果表明,在对接速度柔和、软管长度较长时,对接诱发的甩鞭现象程度较轻。恒力弹簧控制方式诱发类似简谐振动形式的甩鞭现象,根源在于软管收放控制范围有限,回卷滞后性明显无法匹配受油机对接速度。 展开更多
关键词 空中加油 甩鞭现象 软管锥套组合体 多刚体动力学 建模
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空中加油对接过程的动力学建模与仿真 被引量:16
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作者 张雷雨 张洪 +1 位作者 杨洋 黄龙 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1347-1354,共8页
空中加油的成功与否主要依赖于加油锥套与受油插头的顺利对接,对对接过程中产生的动力学行为的研究是实现顺利对接的前提。利用多刚体系统动力学建立对接过程的动力学模型,求解出加油锥套与受油装置间的广义速度;并依据建立的接触动力... 空中加油的成功与否主要依赖于加油锥套与受油插头的顺利对接,对对接过程中产生的动力学行为的研究是实现顺利对接的前提。利用多刚体系统动力学建立对接过程的动力学模型,求解出加油锥套与受油装置间的广义速度;并依据建立的接触动力学模型,得到局部接触点间的相对速度。基于非线性连续碰撞理论,提出对接过程中碰撞力的计算方法,并在机械系统动力学仿真软件ADAMS的环境下,构建加油锥套和受油装置的对接虚拟样机。通过对虚拟样机的动力学仿真,得到了对接过程中的碰撞力及速度响应曲线,同时,得出能够实现成功对接时各参数的具体范围。结果表明,制约对接成功的主要参数是初始相对速度、加油锥套的俯仰角和相对偏距。该研究对空中加油的对接和受油机的导航控制具有重要的意义。 展开更多
关键词 空中加油 对接 接触动力学 非线性连续碰撞理论 碰撞力
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新型歼击机空中加油飞行仿真建模研究 被引量:12
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作者 隋成城 由勇 +1 位作者 杨永田 由俊生 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1336-1338,共3页
空中加油是提高飞机作战能力的重要手段。空中加油模拟训练成了培养飞行员空中加油技术的重要途径。空中加油飞行的数学建模是模拟加油飞行的理论基础,它直接关系到模拟飞行的逼真程度,关系到模拟加油训练的效果。研究了大型授油机尾流... 空中加油是提高飞机作战能力的重要手段。空中加油模拟训练成了培养飞行员空中加油技术的重要途径。空中加油飞行的数学建模是模拟加油飞行的理论基础,它直接关系到模拟飞行的逼真程度,关系到模拟加油训练的效果。研究了大型授油机尾流的形成和分布特点,分析了受油机在不同位置进入尾流时飞机所受的影响,提出了相应的数学建模方法。同时分析了新型歼击机在加油过程中飞机质量和重心的变化规律和对飞行性能的影响。 展开更多
关键词 空中加油 飞行仿真 建模 尾流
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空中加油软管-锥套动态建模与仿真 被引量:13
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作者 王伟 刘喜藏 +1 位作者 王鹏 刘小齐 《电子设计工程》 2012年第17期135-137,共3页
利用有限元分析法建立加油机流场下的加油软管动态模型,利用该模型分析加油机不同飞行条件下的软管-锥套平衡拖拽尾迹。利用牛顿运动定律建立软管-锥套的运动方程,分析软管的气动载荷。对第一段软管的运动施加约束建立变长度的软管-锥... 利用有限元分析法建立加油机流场下的加油软管动态模型,利用该模型分析加油机不同飞行条件下的软管-锥套平衡拖拽尾迹。利用牛顿运动定律建立软管-锥套的运动方程,分析软管的气动载荷。对第一段软管的运动施加约束建立变长度的软管-锥套模型。在Matlab/Simulink仿真平台下搭建模型,分析加油机平飞、爬升、下滑状态下的软管-锥套动态特性。仿真结果与国内外公开的试飞数据相吻合,验证了模型的正确性。所建模型来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。 展开更多
关键词 空中加油 软管-锥套 动态建模
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2021年国外军用无人机装备技术发展综述 被引量:12
9
作者 朱超磊 袁成 +1 位作者 杨佳会 康国卫 《战术导弹技术》 北大核心 2022年第1期38-45,共8页
2021年以来,国外先进军用无人机装备在多个领域及技术方面取得重大突破。从无人僚机、空射无人机、垂直起降无人机、无人加油机、太阳能无人机等方面针对2021年度军用无人机装备技术最新进展情况进行梳理归纳,总结分析美国等军事强国在... 2021年以来,国外先进军用无人机装备在多个领域及技术方面取得重大突破。从无人僚机、空射无人机、垂直起降无人机、无人加油机、太阳能无人机等方面针对2021年度军用无人机装备技术最新进展情况进行梳理归纳,总结分析美国等军事强国在无人机领域重要发展方向。外军聚焦新质无人作战力量开展大量技术攻关、能力验证和型号研制工作,以无人化、智能化为发展核心,以期在短期内发展出谱系完整的无人装备体系,持续塑造新型战场优势,极大拓展未来空中战场复杂性。 展开更多
关键词 无人机 蜂群 忠诚僚机 空中加油 垂直起降 有人-无人协同
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飞机空中加油航路规划的最优化研究 被引量:12
10
作者 刘健豪 艾剑良 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期141-146,共6页
航路规划是空中加油的重要课题,通过对空中加油问题进行系统性分析,针对受油机往返各加一次油的情况,建立了空中加油航路规划的数学模型.该数学模型考虑了任务总耗油问题,即加油机和受油机的耗油总量;同时还考虑了将受油机前往执行任务... 航路规划是空中加油的重要课题,通过对空中加油问题进行系统性分析,针对受油机往返各加一次油的情况,建立了空中加油航路规划的数学模型.该数学模型考虑了任务总耗油问题,即加油机和受油机的耗油总量;同时还考虑了将受油机前往执行任务的飞行距离列入优化对象(不含返程).并提出了基于遗传算法求解空中加油航路的规划模型.运用所提出的方法,实际计算表明,所建模型具有良好的适应性,能够适合不同的作战环境和不同作战要求;采用遗传优化算法研究空中加油问题,优化效率高、具有全局性,并易于计算机实现;所得的加油方案是合理的. 展开更多
关键词 空中加油 航路规划 遗传算法
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基于变权重变异鸽群优化的无人机空中加油自抗扰控制器设计 被引量:12
11
作者 费伦 段海滨 +2 位作者 徐小斌 鲍瑞 孙永斌 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期256-265,共10页
针对空中加油过程中的受油机模型建模误差和强扰动以及自抗扰控制器(ADRC)人工参数整定难的问题,提出了一种基于变权重变异鸽群优化(VWMPIO)算法的无人机自抗扰控制器优化算法。首先,给出了六自由度无人机(UAV)模型,基于自抗扰控制结构... 针对空中加油过程中的受油机模型建模误差和强扰动以及自抗扰控制器(ADRC)人工参数整定难的问题,提出了一种基于变权重变异鸽群优化(VWMPIO)算法的无人机自抗扰控制器优化算法。首先,给出了六自由度无人机(UAV)模型,基于自抗扰控制结构设计了一种受油机的姿态控制器,在此基础上用所提出的变权重变异鸽群优化算法整定了自抗扰控制器参数。随后,将变权重变异鸽群优化与其他基本鸽群优化算法、粒子群优化算法进行了实验对比,并从控制性能和抗噪声性能的角度对自抗扰控制器和传统的比例-微分-积分(PID)控制器进行了仿真对比。实验结果表明所提算法能提高复杂态势环境下无人机空中加油的控制精度和扰动抑制性能。 展开更多
关键词 空中加油 变权重变异鸽群优化算法 自抗扰控制 参数整定 姿态控制
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空中加油伸缩管装置控制系统研究 被引量:11
12
作者 蒋军昌 高亚奎 陈明 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2008年第1期87-91,共5页
论述了空中加油伸缩管控制系统的基本组成和工作原理,提出了控制系统设计中需要考虑的一些关键问题,进行了两种控制模态的控制律初步设计,并给出了关键技术问题的解决措施,最后进行了理论分析和仿真验证。仿真验证结果表明,所设计的控... 论述了空中加油伸缩管控制系统的基本组成和工作原理,提出了控制系统设计中需要考虑的一些关键问题,进行了两种控制模态的控制律初步设计,并给出了关键技术问题的解决措施,最后进行了理论分析和仿真验证。仿真验证结果表明,所设计的控制系统正确、有效,可为我国发展硬式空中加油机提供参考。 展开更多
关键词 空中加油 伸缩管装置 伸缩管控制系统
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空中加油对接过程软管-锥套动态特性 被引量:11
13
作者 王伟 刘喜藏 王鹏 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2013年第2期180-183,188,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 空中加油 软管-锥套建模 变长度 对接
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复杂战场环境空中加油空域规划 被引量:9
14
作者 孙勇成 蔡俊伟 张帅 《指挥信息系统与技术》 2018年第3期59-64,共6页
研究了一种复杂战场环境下飞机空中加油的空域规划方法。以加油机与受油机性能、红方雷达保障区和蓝方地防威胁区为约束条件,以加油空域的中心点坐标和角度为优化变量,以加油空域的红方通信保障率、蓝方雷达威胁代价和受油机执行任务的... 研究了一种复杂战场环境下飞机空中加油的空域规划方法。以加油机与受油机性能、红方雷达保障区和蓝方地防威胁区为约束条件,以加油空域的中心点坐标和角度为优化变量,以加油空域的红方通信保障率、蓝方雷达威胁代价和受油机执行任务的时间代价为优化目标建立了多目标优化模型。采用改进遗传算法(IGA)对该模型进行数值求解,并考虑了云层对加油空域高度的影响,从而得到最优加油空域规划结果。最后,通过仿真试验验证了该模型的可行性,可为复杂战场环境下空中加油空域规划提供参考。 展开更多
关键词 空中加油 域规划 复杂战场环境 改进遗传算法
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无人机自主空中加油技术探究 被引量:9
15
作者 蒋红岩 李文川 肖铭 《航空科学技术》 2011年第1期35-38,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 空中加油 无人机 插头-锥管
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基于模糊PID的无人机空中加油轨迹跟踪控制 被引量:7
16
作者 蔺玺坤 梁晓龙 +3 位作者 任宝祥 侯岳奇 张志浩 齐铎 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期18-26,共9页
提出了无人机空中加油优化流程及基于状态-事件-条件-动作规则的自主决策规则;针对无人机空中加油对接段的轨迹跟踪问题,从无人机单机控制出发,采用模糊控制方法,通过模糊化、确定隶属度、模糊规则推理、解模糊处理得到修正后的PID参数... 提出了无人机空中加油优化流程及基于状态-事件-条件-动作规则的自主决策规则;针对无人机空中加油对接段的轨迹跟踪问题,从无人机单机控制出发,采用模糊控制方法,通过模糊化、确定隶属度、模糊规则推理、解模糊处理得到修正后的PID参数,实现PID参数的实时调整,最终使无人机快速、平稳到达对接位置。通过仿真,验证了自主决策规则及模糊PID算法的有效性,简化无人机的控制逻辑,提升无人机的飞行稳定性,提高飞行品质和作战效能。 展开更多
关键词 空中加油 轨迹跟踪 ECA规则 模糊PID控制
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基于视觉的无人机空中加油目标识别技术研究 被引量:8
17
作者 汪刚志 王新华 +2 位作者 陈冠宇 易兵 李佳欢 《电子测量技术》 2020年第13期89-94,共6页
针对无人机自动空中加油技术(UAV-AAR),提出一种以计算机视觉技术为基础的无人机空中加油光学引导技术。设计视觉导航加油系统,通过基于深度学习的改进目标检测算法SSD来对无人机进行跟踪,返回无人机和锥套中心坐标值。针对原有算法框... 针对无人机自动空中加油技术(UAV-AAR),提出一种以计算机视觉技术为基础的无人机空中加油光学引导技术。设计视觉导航加油系统,通过基于深度学习的改进目标检测算法SSD来对无人机进行跟踪,返回无人机和锥套中心坐标值。针对原有算法框架进行了改进,设计融合特征层的多尺度信息的特征提取结构,提高了检测精度与测试速度,实现空中加油过程对加油机和锥套的快速检测与跟踪。实验结果表明,该算法的对无人机检测精度达到94.3%,实时性能约为23 Hz。 展开更多
关键词 空中加油 深度学习 目标检测 SSD
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无人机空中加油建模与仿真分析 被引量:8
18
作者 王瑞 王伟 王鹏 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第1期142-144,共3页
无人机空中加油的关键在于建立并保持加油机与无人机之间的有效队形,实现无人机在此过程中的自动飞行;在对空中加油全过程论述的基础上,首先对加油过程中的编队飞行问题进行了数学建模,并依据所建立的数学模型设计了无人机编队飞行控制... 无人机空中加油的关键在于建立并保持加油机与无人机之间的有效队形,实现无人机在此过程中的自动飞行;在对空中加油全过程论述的基础上,首先对加油过程中的编队飞行问题进行了数学建模,并依据所建立的数学模型设计了无人机编队飞行控制器,最后通过对空中加油条件的模拟初始化,给出了无人机对接阶段的仿真要求并对所建立的系统模型及控制器进行了仿真验证;仿真结果表明,所建立的模型及控制器可以实现加油编队快速、平稳的会合、对接,为空中加油任务的顺利完成提供了保障。 展开更多
关键词 无人机 空中加油 编队飞行
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不同对接速度下软式加油管锥套运动特性数值模拟研究 被引量:7
19
作者 陈乐乐 刘学强 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期115-122,共8页
采用CFD数值模拟的手段,模拟了飞机在不同对接速度下加油锥套的运动情况。空间离散采用了Osher格式,紊流模型采用了S-A一方程紊流模型,动网格采用了适合柔性变形的基于Delauney图的动网格技术,运用"刚杆-球铰"模型离散方法对... 采用CFD数值模拟的手段,模拟了飞机在不同对接速度下加油锥套的运动情况。空间离散采用了Osher格式,紊流模型采用了S-A一方程紊流模型,动网格采用了适合柔性变形的基于Delauney图的动网格技术,运用"刚杆-球铰"模型离散方法对软管锥套系统进行建模,建立了软管多体系统模型并得到其运动控制方程。计算结果表明,不同的对接速度对锥套的运动有较大的影响,低于3m/s时,锥套向上飘移并且伴有周期性摆动;当以3m/s速度进行对接时,加油锥套存在向上移动,飘移距离在0.6m左右,但周期性的振荡表现较小。本文的结果为该类飞机加油的对接速度提供参考。 展开更多
关键词 空中加油 数值模拟 加油锥套 动网格 加油对接
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软式空中加油头波效应建模与仿真 被引量:7
20
作者 徐坚 张晓非 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第5期40-44,共5页
针对软管-锥套式空中加油系统在进行对接时,受油机在接近锥套时因其头波效应会对锥套产生气动影响,导致加剧锥套摆动、增大对接难度的问题,提出了一种受油机头波流场建模方法。基于势流理论,利用数学公式法对F-18战斗机的头波效应建模,... 针对软管-锥套式空中加油系统在进行对接时,受油机在接近锥套时因其头波效应会对锥套产生气动影响,导致加剧锥套摆动、增大对接难度的问题,提出了一种受油机头波流场建模方法。基于势流理论,利用数学公式法对F-18战斗机的头波效应建模,结合软管-锥套系统动力学模型和加油机尾流场模型进行空中加油对接过程的数值仿真,并与NASA的飞行试验结果进行对比。仿真结果证实了该建模方法的有效性。 展开更多
关键词 空中加油 头波效应 软管-锥套建模 对接
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