[發(fā)明專利]一種軟式空中加油可變阻尼穩(wěn)定傘

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011169255.2
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112373706B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐陽;劉學(xué)強
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B64D39/04
• 分類號: B64D39/04;B64D17/80
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發(fā)明公開了一種軟式空中加油可變阻尼穩(wěn)定傘，包括錐套、傘衣、n個支架、以及n個片狀彈簧；n個支架沿錐套軸線周向均勻設(shè)置在錐套的一端，其根部和錐套固連、端部朝外散開；片狀彈簧的根部和其對應(yīng)支架的端部固連，使得片狀彈簧的端部朝內(nèi)指向錐套軸線，在受到氣動載荷時發(fā)生形變；傘衣呈環(huán)狀、采用彈性模量大于預(yù)設(shè)彈性模量閾值的材料制成，和n個片狀彈簧一一固連，通過片狀彈簧的形變進行變形、進而改變迎風(fēng)面積。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)阻力的自適應(yīng)控制，錐套的拖拽位置變化遠小于傳統(tǒng)加油穩(wěn)定傘，能夠有效拓寬傳統(tǒng)加油穩(wěn)定傘覆蓋的速度域和高度域，對軟式空中加油技術(shù)有著顯著的改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空中加油技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軟式空中加油可變阻尼穩(wěn)定傘。

背景技術(shù)

空中加油技術(shù)在現(xiàn)階段的航空領(lǐng)域具有重要的戰(zhàn)略價值，其中軟管-錐套式（簡稱軟式）加油因其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于拆裝，且對加油機要求不高，為世界各國廣泛采用。軟式空中加油主要設(shè)備是一根帶有錐套的加油軟管。加油錐套是軟式加油裝置核心組件之一，其上安裝的環(huán)形穩(wěn)定傘張開后呈漏斗狀，不僅能夠增大受油接頭的對接范圍，還能提供足夠的阻力，使軟管末端在翼尖渦、發(fā)動機噴流和大氣湍流的綜合影響下保持相對穩(wěn)定。

目前各國使用的空中加油穩(wěn)定傘普遍為固定外形，阻力特征恒定，當(dāng)來流速度與空氣密度較大時，穩(wěn)定傘產(chǎn)生的阻力過大，會使軟管絞盤發(fā)生破壞，威脅飛機安全，因此這類傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定傘根據(jù)使用場景分為高速傘和低速傘。低速傘傘衣面積大，阻力系數(shù)也大，適用于低速加油任務(wù)，例如為直升機加油，加油機速度要在130節(jié)左右；高速傘的傘衣面積小于低速傘，阻力系數(shù)也較低，適用于高速加油任務(wù)，例如為噴氣式飛機等加油，加油機速度通常需要350節(jié)。這種加油環(huán)境的不匹配導(dǎo)致加油機在同一任務(wù)班次內(nèi)無法為不同種類飛行器同時加油，需要降落后在低速和高速加油設(shè)備之間切換，這一過程通常消耗至少30分鐘。

為了克服這些問題，業(yè)內(nèi)提出了變阻尼穩(wěn)定傘的概念，即通過一定的控制手段改變穩(wěn)定傘在不同工況下的阻力特征，保持錐套整體的阻力和軟管響應(yīng)能力在較寬的速度范圍，實現(xiàn)一套設(shè)備通用加油，擴大軟式加油系統(tǒng)的適用范圍。針對可變阻尼的穩(wěn)定傘，目前國外的相關(guān)研究比較多，目前有三種思路。

第一種是使用雙層傘衣結(jié)構(gòu)，在高速使用時為減小阻力，只用一個傘衣，在低速需要增加阻力時再釋放第二個傘衣。這種結(jié)構(gòu)使用時需要額外控制裝置控制兩個傘衣的收放，不具備自適應(yīng)能力。

第二種是通過可活動骨架，即使用張角可變的錐套支撐臂來改變傘撐角，從而改變傘衣的迎風(fēng)面積，實現(xiàn)阻力的變化。Kirkland William針對可活動骨架提出了多種設(shè)計。這種方案對穩(wěn)定傘結(jié)構(gòu)改裝較大，當(dāng)受油插頭對接時容易發(fā)生碰撞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失靈從而影響整體安全性，并且無法實現(xiàn)阻力的自適應(yīng)控制。

第三種思路是氣動彈性控制技術(shù)。例如使用彈性模量較大的傘衣，在傘衣上面開孔，通過傘衣在氣動力下的變形使其自動調(diào)節(jié)孔徑大小，實現(xiàn)阻力的增減。但是由于材料的疲勞特性，長時間使用后傘衣開孔本身形狀會發(fā)生改變，導(dǎo)致穩(wěn)定傘的阻力不對稱從而影響整體性能，使得穩(wěn)定性下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種軟式空中加油可變阻尼穩(wěn)定傘，能夠同時適用于低速和高速加油，在面對飛行條件發(fā)生較大改變時，提供的阻力保持大致相當(dāng)，保證錐套的下沉量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，節(jié)省了設(shè)備更換的時間，增大加油機的加油包線。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種用于軟式空中加油的可變阻尼穩(wěn)定傘，包括錐套、傘衣、n個支架、以及n個片狀彈簧，n為大于等于3的自然數(shù)；

所述n個支架、n個片狀彈簧一一對應(yīng)，其中，所述n個支架沿錐套軸線周向均勻設(shè)置在錐套的一端，其根部和錐套固連、端部朝外散開；所述片狀彈簧為采用金屬或復(fù)合材料制成的弧形薄片，在受到氣動載荷時發(fā)生形變，片狀彈簧的根部和其對應(yīng)支架的端部固連，使得片狀彈簧的端部朝內(nèi)指向錐套軸線；