[發明專利]飛行器飛行間充能的方法和系統

在審

• 申請號: 201980063839.0
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN112888632A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 詹姆斯·皮特曼
• 申請（專利權）人: 布魯利奇有限公司
• 主分類號: B64D39/00
• 分類號: B64D39/00;B64D39/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周永紅

一種操作用于飛行間充能的供能飛行器的方法，包括：從供能飛行器的通信單元向受能飛行器的通信單元傳輸部署命令信號，以使纜繩和錐套從受能飛行器部署；控制供能飛行器和錐套中的至少一個，以使錐套與供能飛行器的電纜的第一端接合，電纜的第二端連接到供能飛行器；以及從供能飛行器的通信單元向受能飛行器的通信單元傳輸返回命令信號，以使纜繩和錐套攜電纜的第一端返回受能飛行器。供能飛行器位于受能飛行器后方，并且部署命令信號用于使纜繩與錐套向受能飛行器后方部署。

發明背景

本發明涉及用于飛行器飛行間(再)充能的方法和系統。

飛行間加油(IFR)涉及在飛行過程中將燃料(通常為液態燃料，例如煤油)從一架飛行器(“加油機”)輸送到另一架飛行器(“受油機”)。IFR(又稱空中加油或空對空加油)已成為成熟的方法，用于延長軍用飛行器的航程或巡邏時間(或增加起飛酬載)。典型的加油機是基于專門為加油任務而重新設計或改裝的客機，而受油機通常是戰斗機，或者可能是轟炸機或偵察機。

IFR的實驗始于1920年代，并于1930年代持續進行。早期的系統使用抓鉤法，即，供能飛行器的機組人員由加油機上解卷釋放一根燃料軟管，并由受能飛行器的機組人員在空中鉤取軟管，并將其卷繞并附接到受油機的油箱。在此方法的一種變型中，由受能飛行器拋下纜索，并由供能飛行器的機組人員在空中鉤取。加油機的機組人員將纜索的自由端拉回到加油機中，并將其附接到燃料軟管上。然后，受油機的機組人員將纜索(以及與其附接的燃料軟管)拉回受油機，以將軟管連接到受油機的燃料箱。軟管處于連接狀態后，加油機爬升到受油機上方，以便在重力作用下供應燃料。

到1950年代，IFR在軍用飛行器方面已然完善，并且如今，有兩種廣泛使用的不同方法：飛行懸臂式，以及探管與錐套式。

飛行懸臂附接于加油機的尾部處，包含一端處帶有噴嘴的剛性、可伸縮且鉸接的套管。懸臂包括了飛行控制面，該飛行控制面可以移動以產生用于在飛行中控制懸臂的氣動力。為了加油，受油機首先就位于加油機后方的隊形中，其保持直線水平飛行。之后，機載于加油機上的懸臂操縱員將懸臂伸展并調節飛行操縱面，從而將噴嘴引導至后方受油機的受油口內。一旦將噴嘴牢固地插入并鎖牢在受油口中，燃料由加油機泵送到受油機。當所需的燃料量已輸送完畢后，懸臂操縱員將噴嘴由受油口分離，兩架飛行器即可脫離隊形。

在探管與錐套式系統中，供能飛行器裝備了一根可調節軟管。形狀類似羽毛球的錐套(或籃)附接于軟管一端。軟管另一端則附接在軟管絞盤單元(HDU)之上，軟管在非使用狀態下卷繞于HDU之上。探管是由受能飛行器機頭或機身延伸出的剛性管狀臂。典型的探管為可收縮型，以便在不使用時收納存放。

加油時，加油機保持直線水平飛行，軟管和錐套拖曳于加油機下后方，軟管由錐套的羽毛球狀外形保持在飛行中穩定。受油機的飛行員將受油機控制在加油機的下后方位置。然后，飛行員使受能飛行器靠近加油機，以便將展開的探管插入漏斗形的錐套中。當探管與錐套正確接合后，燃料由加油機泵送到受油機。當受能飛行器前后移動時，HDU中的電機控制軟管縮回和伸展，從而保持正確的張力，以防止軟管發生不希望的彎曲。當所需的燃料量已輸送完畢后，探管與錐套脫離連接，兩架飛行器即可脫離隊形。

與飛行懸臂式系統不同，探管與錐套式系統不需要在供能飛行器上搭乘專門的懸臂操縱員。此外，加油機的設計也更簡單。另外，該加油機可以配備多根軟管和錐套，以便可以同時為兩架或多架受能飛行器同時供油，而飛行懸臂式系統一次只能為一架受能飛行器供油。而另一方面，探管與錐套式系統的燃料流量低于飛行懸臂式系統的燃料流量，這意味著更長的加油時間。此外，探管與錐套式系統更容易受到惡劣天氣狀況和湍流的影響。另外，探管與錐套式系統要求所有的受能飛行器都裝有加油探管。

雖然IFR已成為軍用飛行器的常規操作，但是盡管擁有因為降低燃料消耗而削減成本的巨大潛在優勢，IFR卻尚未大規模應用于商用飛行器運行。主要原因是受能飛行器的飛行員需要高水平的技術來在危險的加油操作中安全地控制受油機。這需要專門且定期的培訓，這對于商業航空公司的機組人員來說是不實際的。