软式空中加油对接约束力不确定性分析

张国斌，张青斌，丰志伟，陈青全，杨涛

国防科技大学 空天科学学院，长沙 410073

空中加油是指加油机和受油机在飞行过程中以管道形成对接，然后将燃油输送到受油机的过程。通过空中加油操作，可以大幅提高受油机的飞行半径和留空时间，从而提升受油机的使用效能[1-2]。空中加油主要有2种方法：软管锥套式空中加油和伸缩管式空中加油，这2种方法也分别被称作软式空中加油和硬式空中加油。

如图1[3]所示，在软式空中加油过程中，加油机保持一定的速度水平飞行，从加油吊舱中释放输油软管，软管末端装有伞状锥套[1]，在气动力的作用下，锥套稳定于加油机后侧的某个区域。在受油机机头侧方位置安装有受油管，驾驶员操纵受油机使受油管插入锥套完成对接。对接完成后，燃油阀门打开，燃油通过加油机传送至受油机。相比于硬式空中加油，软式空中加油设备轻便小巧，输油过程中允许加油机与受油机间存在一定的相对运动，安全性得到了一定的提高。然而，由于完成对接后的相对运动控制难度大、对接点结构薄弱，软式空中加油目前仍是一项危险性高、成功率低的空中作业项目，对飞行员的技术水平和飞机性能均有较高的要求。

图1 软式空中加油[3]Fig.1 Diagram of hose-drogue aerial refueling[3]

在软式空中加油过程中，位于受油机侧方的受油管需要保持锥套相对受油机静止，往往要承受较大的约束力，而其结构尺寸又小，在输油过程中容易断裂或从锥套中脱离。长期的空中加油实践和仿真均表明：加油机和受油机间的相对运动、气流与输油软管间的流固耦合作用以及其他干扰因素会诱发输油软管产生甩鞭现象(Hose Whipping Phenomenon，HWP)[4]。……