一种融合式空中加油改进锥套收纳装置及方法

技术领域

本申请属于飞行器空中加油技术领域，特别涉及一种融合式空中加油改进锥套收纳装置及方法。

背景技术

目前，现役“插头-改进锥套”式加油装置的软管和改进锥套组合在气流中稳定或准稳定状态是基于软管张力、气动阻力和重力的动态平衡。根据“插头-改进锥套”式空中加油装置在加油机上的安装位置，可分为机翼吊舱式和机身中心线平台式两大类，均在改进锥套收纳接口附近设置有专用的不锈钢材质等防撞击和防划伤结构区域，以应对改进锥套释放初始和回收结束阶段因靠近机体或吊舱而受到不对称气流扰动，且软管和改进锥套组合动态平衡特性因软管长度变短发生变化，从而导致运动轨迹不可预测的撞击隐患问题。隐身涂层或隐身结构更是难以应对这类物理撞击，上述被动式防护措施在未来隐身化空中加油平台上难以应用。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种融合式空中加油改进锥套收纳装置及方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种融合式空中加油改进锥套收纳装置，包括：

空中加油软管，所述空中加油软管的一端设置有空中加油机机体连接接口；

机体端对接接口，所述机体端对接接口套设在所述空中加油软管上，且位于所述空中加油软管设置有空中加油机机体连接接口的一端；

运动组件，所述运动组件套设在所述空中加油软管上；

改进锥套，所述改进锥套套设在所述空中加油软管上；

其中，在待机状态，运动组件的两端分别与机体端对接接口以及改进锥套连接，三者连接为一体；在工作状态，运动组件随改进锥套移动到机体外部，当改进锥套到达指定位置后，运动组件与改进锥套断开连接，并沿空中加油软管移动至机体端对接接口处并与其连接。

在本申请的至少一个实施例中，所述机体端对接接口包括结构件、锁定槽I、电气接口、位置传感模块I以及无线充电模块I，其中，

所述结构件上设置有不小于所述空中加油软管最大直径的通孔，所述结构件通过该通孔套设在所述空中加油软管上，所述结构件的外形为锥形，直径较小的一端朝向所述运动组件，直径较大的一端朝向机体；

所述锁定槽I设置在所述结构件直径较小的一端；

所述电气接口设置在所述结构件直径较大的一端；

所述位置传感模块I设置在所述结构件上，与所述锁定槽I(202)相邻且相对于所述锁定槽I更靠近机体；

所述无线充电模块I设置在所述结构件上靠近外表面的位置。

在本申请的至少一个实施例中，所述运动组件包括桶段、固定段翼面、活动段翼面、锥形对接板，其中，

所述桶段套设在所述空中加油软管上，通过多组所述运动轮组与所述空中加油软管配合连接；

所述固定段翼面包括多组，沿周向等间距固定在所述桶段的外表面，所述固定段翼面上设置有旋转副II；

所述活动段翼面与所述固定段翼面通过旋转副III连接，所述活动段翼面上设置有旋转副I，所述旋转副I与所述旋转副II通过作动器连接；

所述锥形对接板呈圆弧形，与所述活动段翼面通过旋转副IV连接。

在本申请的至少一个实施例中，所述桶段的外形为圆柱形，内部为多腔体结构，其中，

所述桶段的两端分别设置有用于与所述机体端对接接口以及所述改进锥套适配的锥形腔；

所述桶段的内部沿轴向依次布置有分别呈周向分布的运动轮组I、运动轮组II以及运动轮组III，所述运动轮组I以及所述运动轮组III为主动轮，所述运动轮组II为被动轮；

所述桶段的内部沿轴向依次布置有驱动电池组II以及驱动电池组III，所述桶段靠近所述机体端对接接口的一端设置有无线充电模块II，通过所述无线充电模块II与所述无线充电模块I配合实现所述驱动电池组II以及所述驱动电池组III的电量补充。

在本申请的至少一个实施例中，所述桶段靠近所述机体端对接接口的一端设置有对接锁I以及位置传感模块II，且所述对接锁I的位置相对于所述位置传感模块II更靠近所述机体端对接接口，通过所述位置传感模块II以及所述位置传感模块I共同监测所述运动组件与所述机体端对接接口的相对位置。

在本申请的至少一个实施例中，所述固定段翼面包括4组，4组所述固定段翼面呈十字形沿周向等间距固定在所述桶段的外表面，所述固定段翼面内部安装有驱动电池组I，通过所述无线充电模块II与所述无线充电模块I配合实现所述驱动电池组I的电量补充，所述固定段翼面上还设置有无线通信模块。

在本申请的至少一个实施例中，所述锥形对接板的内表面设置有低摩衬垫。

在本申请的至少一个实施例中，所述桶段靠近所述改进锥套的一端设置有对接锁II以及传感模块III，且所述位置传感器III的位置相对于所述对接锁II更靠近所述改进锥套；

所述改进锥套包括改进锥套连接段、伞骨以及阻力伞，所述改进锥套连接段上设置有连续V型锁定槽II以及位置传感模块IV，且所述锁定槽II的位置相对于所述位置传感模块IV更靠近所述运动组件；

通过所述位置传感器III以及所述位置传感模块IV共同监测所述运动组件与所述改进锥套的相对位置。

在本申请的至少一个实施例中，所述桶段包括沿周向对接的4组单元，所述运动轮组I、所述运动轮组II以及所述运动轮组III均包括沿所述桶段周向均布的4组单元，所述对接锁I以及所述对接锁II均包括沿所述桶段周向均布的4组单元。

本申请的第二个方面通过了一种融合式空中加油改进锥套收纳方法，基于如上所述的融合式空中加油改进锥套收纳装置，包括：

释放过程，包括：

步骤1：位于锁止状态的对接锁I和对接锁II将机体端对接接口、运动组件和改进锥套可靠连接于空中加油机，且作动器位于伸长状态，将改进锥套的伞骨以锥形对接板压缩至收纳状态，进而将阻力伞控制为收缩状态，此时无线充电模块II和无线充电模块I为运动组件中的3个驱动电池组补充电量；

步骤2：根据释放指令，对接锁I由锁止状态转为开锁状态；

步骤3：仍由对接锁II锁止的运动组件和改进锥套组合随着空中加油软管在重力作用下向空中加油机机体外部运动；

步骤4：待空中加油软管释放不小于5米长度后，空中加油机通过无线通信模块向运动组件发出回收指令；

步骤5：作动器由伸长状态转为收缩状态，改进锥套的阻力伞在气流作用下展开并带动伞骨至伸展状态；

步骤6：对接锁II由锁止状态转为开锁状态；

步骤7：运动轮组I和运动轮组III驱动运动组件沿空中加油软管向机体端对接接口运动，同时，作动器由收缩状态转为伸长状态，以减小4组锥形对接板所围成的包络尺寸，便于进入加油机机体内部和减小气动阻力；

步骤8：由机体端对接接口锥形外形和运动组件的锥形内形面产生的自导向作用下，运动组件运动至其位置传感模块II与机体端对接接口上的位置传感模块I满足相对距离要求，对接锁I由开锁状态转为锁止状态，将运动组件可靠固定于机体端对接接口；

步骤9：运动轮组I和运动轮组III停止驱动；

回收过程，包括：

步骤1：空中加油机通过回收机构将空中加油软管由工作长度向收纳长度，并当外露长度约10米时向运动组件发送指令；

步骤2：对接锁I由锁止状态转为开锁状态；

步骤3：运动轮组I和运动轮组III驱动运动组件沿空中加油软管向改进锥套处移动；

步骤4：根据位置传感模块II与机体端对接接口上的位置传感模块I定位确保运动组件完全自空中加油机机体中脱出后，作动器由伸长状态转为收缩状态，增加4组锥形对接板所围成的包络尺寸，增加迎风面积进而加速运动组件移动速度；

步骤5：由改进锥套锥形外形和运动组件的锥形内形面产生的自导向作用下，运动组件运动至其位置传感模块III与改进锥套上的位置传感模块IV满足相对距离要求，对接锁II由开锁状态转为锁止状态，将运动组件可靠固定于改进锥套；

步骤6：运动轮组I和运动轮组III停止驱动；

步骤7：作动器由收缩状态转为伸长状态，驱动锥形对接板将改进锥套的伞骨压缩至收纳状态，并进而将阻力伞转变为收纳状态；

步骤8：空中加油机通过回收机构将运动组件和改进锥套组合体回收进入空中加油机机体内，并在机体端对接接口锥形外形和运动组件的锥形内形面产生的自导向作用下完成运动组件与机体端对接接口的对接，并根据位置传感模块II与机体端对接接口上的位置传感模块I定位满足相对距离要求，对接锁I由开锁状态转为锁止状态；

步骤9：空中加油机通过回收机构停止工作，完成回收。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的融合式空中加油改进锥套收纳装置，可根据需要改变现有软式空中加油系统锥套的气动特性和动态响应特性，有效缓解“插头-锥套”释放初始阶段和回收结束阶段与相邻结构的撞击问题，避免因隐身涂层或隐身结构因冲击产生的失效风险，进而满足高隐身约束条件下空中加油平台与软式空中加油装置的适配性要求。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的融合式空中加油改进锥套收纳装置轴视图；

图2是本申请一个实施方式的融合式空中加油改进锥套收纳装置正视图；

图3是图2中的I部分放大图；

图4是图2中的II部分放大图；。

其中：

空中加油软-1、机体端对接接口-2、结构件-201、锁定槽I-202、电气接口-203、位置传感模块I-204、无线充电模块I-205、运动组件-3、桶段-301、固定段翼面-302、活动段翼面-303、锥形对接板-304、驱动电池组I-305、作动器-306、运动轮组I-307、运动轮组II-308、运动轮组III-309、对接锁I-310、对接锁II-311、旋转副I-312、旋转副II-313、旋转副III-314、旋转副IV-315、无线充电模块II-316、位置传感模块II-317、位置传感模块III-318、低摩衬垫-319、驱动电池组II-320、驱动电池组III-321、无线通信模块-322、改进锥套-4、锁定槽II-401、位置传感模块IV-402、伞骨-403、阻力伞-404。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。

本申请的第一个方面提供了一种融合式空中加油改进锥套收纳装置，包括空中加油软管1、机体端对接接口2、运动组件3，改进锥套4。

具体的，如图1所示，空中加油软管1的一端设置有用于与空中加油机机体连接的空中加油机机体连接接口，机体端对接接口2位于空中加油软管1设置有空中加油机机体连接接口的一端，且空中加油软管1自机体端对接接口2中心穿过，运动组件3以及改进锥套4均套设在空中加油软管1上，运动组件3可沿空中加油软管1双向移动。在待机状态，运动组件3的一端与机体对接接口2可靠连接，另一端与改进锥套4分可靠连接，三者连接为一体；在工作状态，运动组件3能够随改进锥套4移动到空中加油机机体外部，待改进锥套4到达指定位置后，运动组件3与改进锥套4断开连接，并沿空中加油软管1移动至机体端对接接口2处并与其可靠连接，改进锥套4基于现有“插头-锥套”式加油装置中的锥套进行适配性改进。

本申请的融合式空中加油改进锥套收纳装置，机体端对接接口2可将该融合式空中加油锥套收纳装置与空中加油机固定结构有效对接和锁定，运动组件3可沿空中加油软管1移动至指定位置，并可将改进锥套4由展开状态调整为收纳状态。

如图2所示，机体端对接接口2包括结构件201、锁定槽I 202、电气接口203、位置传感模块I 204和无线充电模块I 205，其中，结构件201内部设置有不小于空中加油软管1最大直径的通孔，以便空中加油软管1自该通孔穿过；结构件201的外形为锥形，直径较小的一端朝向运动组件3，直径较大的一端朝向机体；锁定槽I 202呈V型截面，沿周向布置于结构件201表面，位于结构件201直径较小的一端，且与该端端面的距离应保证结构件201能承受运动组件3和锥套4通过该锁定槽I202传递的载荷；电气接口203设置在结构件201直径较大的一端，用以实现机体端对接接口2与空中加油机的相关信号和电源联通；位置传感模块I204位于结构件201上邻近锁定槽I 202且靠近机体一侧；无线充电模块I 205位于结构件201上靠近外表面的位置，用以通过相关接口对运动组件3进行无线充电。

如图2和图4所示，运动组件3包括桶段301、固定段翼面302、活动段翼面303、锥形对接板304，还包括驱动电池组I 305、作动器306、运动轮组I 307、运动轮组II 308、运动轮组III 309、对接锁I 310、对接锁II 311、旋转副I312、旋转副II 313、旋转副III 314、旋转副IV 315、无线充电模块II 316、位置传感模块II 317、位置传感模块III318、低摩衬垫319、驱动电池组II 320、驱动电池组III 321和无线通信模块322。

具体的，桶段301套设在空中加油软管1上，通过多组运动轮组与空中加油软管1配合连接；固定段翼面302包括多组，沿周向等间距固定在桶段301的外表面，固定段翼面302上设置有旋转副II 313；活动段翼面303与固定段翼面302通过旋转副III 314连接，活动段翼面303上设置有旋转副I 312，旋转副I 312与旋转副II 313通过作动器306连接；锥形对接板304呈圆弧形，与活动段翼面303通过旋转副IV 315连接。

在本申请的优选实施方式中，如图1和图2所示，桶段301的外形为圆柱形，内部为多腔体结构，且与外形同轴设置有不小于空中加油软管1最大直径的圆形通孔；桶段301两端分别设置有锥形腔，且锥形腔靠近机体端对接接口2一侧和改进锥套4一侧的直径大于另一侧，以便与机体端对接接口2和改进锥套4适配。桶段301的内部沿轴向还依次布置有分别呈周向分布的运动轮组I 307、运动轮组II 308和运动轮组III 309，其中，运动轮组I 307和运动轮组III 309为主动轮，可双向主动运动，提供运动组件3的运动驱动输入，运动轮组II 308为被动轮，提供空中空中加油软管1支撑并降低摩擦，以防止运动轮组I 307和运动轮组III 309之间由于软管过度弯曲变形诱发运动卡滞。优选的，桶段301是由沿周向对接的4组结构组合而成，以形成内部相关组件的维护通道。进一步的，本实施例中，运动轮组I307、运动轮组II 308以及运动轮组III 309均为4组单元组成，沿桶段301周向均布。

可以理解的是，本实施例中，桶段301的内部沿轴向依次布置有驱动电池组II 320以及驱动电池组III 321，桶段301靠近机体端对接接口2的一端设置有无线充电模块II316，通过无线充电模块II 316与无线充电模块I 205配合实现驱动电池组II 320以及驱动电池组III 321的电量补充。其中，驱动电池组II 320和驱动电池组III 321为圆环形，由运动轮组II 308隔离。

在本申请的优选实施方式中，固定段翼面302共有4组，呈十字形沿周向等间距固定在桶段结构301外表面，分别通过4组旋转副III 314和活动段翼面303连接，并由一端通过旋转副II 313连接于固定段翼面302，另一端通过旋转副I 312连接于活动段翼面303的作动器306控制相对位置。本实施例中，固定段翼面302内部安装有驱动电池组I 305，驱动电池组I 305为扁平形内置于固定段翼面302内，均通过内置于桶段301靠近机体端对接接口2端部的无线充电模块II 316和机体端对接接口2上的无线充电模块I 205进行电量补充，固定段翼面302上还设置有无线通信模块322。

在本申请的优选实施方式中，锥形对接板304整体呈圆弧形，通过旋转副IV 315连接于活动段翼面303一端，且在内表面设置有低摩衬垫319。本实施例中，固定段翼面302和活动段翼面303其翼型为对称翼型。

本申请的的融合式空中加油改进锥套收纳装置，如图2和图4所示，桶段301靠近机体端对接接口2的一端设置有对接锁I 310以及位置传感模块II 317，且对接锁I310的位置相对于位置传感模块II317更靠近机体端对接接口2，通过位置传感模块II317以及位置传感模块I204共同监测运动组件3与机体端对接接口2的相对位置。进一步，本实施例中，桶段301靠近改进锥套4的一端设置有对接锁II311以及传感模块III318，且位置传感器III318的位置相对于对接锁II311更靠近改进锥套4。

本实施例中，改进锥套4包括改进锥套连接段、伞骨403以及阻力伞404，改进锥套连接段上设置有锁定槽II 401以及位置传感模块IV402，且锁定槽II 401的位置相对于位置传感模块IV 402更靠近运动组件3；通过位置传感器III 318以及位置传感模块IV 402共同监测运动组件3与改进锥套4的相对位置。改进锥套4是在现有空中加油锥套基础上进行改进，将其靠近运动组件3的改进锥套连接段结构外形改进为锥形，且靠近运动组件3一侧直径较小，增设锁定槽II 401和位置传感模块IV 402，锁定槽II 401为连续V型，设置于改进锥套4结构表面。

在本申请的优选实施例中，对接锁I 310、对接锁II 311各由沿桶段301周向均布的4组锁单元组成，且与固定段翼面302布置相差45度角以避免与后者干涉。本实施例中，对接锁I 310、对接锁II 311为伸缩式，通过伸出圆柱销与锁定槽I 202和锁定槽II 401形成传载通道，实现相对锁定。

基于上述的融合式空中加油锥套收纳装置，本申请的第二个方面提供了一种融合式空中加油锥套收纳方法，使用流程如下：

释放过程，包括：

步骤1：位于锁止状态的对接锁I 310和对接锁II 311将机体端对接接口2、运动组件3和改进锥套4可靠连接于空中加油机，且作动器306位于伸长状态，将改进锥套4的伞骨403以锥形对接板304压缩至收纳状态，进而将阻力伞404控制为收缩状态，此时无线充电模块II 316和无线充电模块I 205为运动组件3中的3个驱动电池组补充电能；

步骤2：根据释放指令，对接锁I 310由锁止状态转为开锁状态；

步骤3：仍由对接锁II 311锁止的运动组件3和改进锥套4(含空中加油软管1)组合在重力作用下向空中加油机机体外部运动；

步骤4：待空中加油软管1释放不小于5米长度后，空中加油机通过无线通信模块322向运动组件3发出回收指令；

步骤5：作动器306由伸长状态转为收缩状态，改进锥套4的阻力伞404在气流作用下展开并带动伞骨403至伸展状态；

步骤6：对接锁II 311由锁止状态转为开锁状态；

步骤7：运动轮组I 307和运动轮组III 309驱动运动组件3沿空中加油软管1向机体端对接接口2运动，同时，作动器306由收缩状态转为伸长状态，以减小4组锥形对接板304所围成的包络尺寸，便于进入加油机机体内部和减小气动阻力；

步骤8：由机体端对接接口2锥形外形和运动组件3的锥形内形面产生的自导向作用下，运动组件3运动至其位置传感模块II 317与机体端对接接口2上的位置传感模块I204满足相对距离要求，对接锁I 310由开锁状态转为锁止状态，将运动组件3可靠固定于机体端对接接口2；

步骤9：运动轮组I 307和运动轮组III 309停止驱动；

回收过程，包括：

步骤1：空中加油机通过回收机构将空中加油软管1由工作长度向收纳长度，并当外露长度约10米时向运动组件3发送指令；

步骤2：对接锁I 310由锁止状态转为开锁状态；

步骤3：运动轮组I 307和运动轮组III 309驱动运动组件3沿空中加油软管1向改进锥套4处移动；

步骤4：根据位置传感模块II 317与机体端对接接口2上的位置传感模块I 204定位确保运动组件3完全自空中加油机机体中脱出后，作动器306由伸长状态转为收缩状态，增加4组锥形对接板304所围成的包络尺寸，增加迎风面积进而加速运动组件3移动速度；

步骤5：由改进锥套4锥形外形和运动组件3的锥形内形面产生的自导向作用下，运动组件3运动至其位置传感模块III 318与改进锥套4上的位置传感模块IV 402满足相对距离要求，对接锁II 311由开锁状态转为锁止状态，将运动组件3可靠固定于改进锥套4；

步骤6：运动轮组I 307和运动轮组III 309停止驱动；

步骤7：作动器306由收缩状态转为伸长状态，驱动锥形对接板304将改进锥套4的伞骨403压缩至收纳状态，并进而将阻力伞404转变为收纳态；

步骤8：空中加油机通过回收机构将运动组件3和改进锥套4组合体回收进入机体内，并在机体端对接接口2锥形外形和运动组件3的锥形内形面产生的自导向作用下完成运动组件3与机体端对接接口2的对接，并根据位置传感模块II 317与机体端对接接口2上的位置传感模块I 204定位满足相对距离要求，对接锁I 310由开锁状态转为锁止状态；

步骤9：空中加油机通过回收机构停止工作，完成回收。

本申请的融合式空中加油改进锥套收纳装置及方法，可根据需要改变现有软式空中加油系统锥套的气动特性和动态响应特性，有效缓解锥套释放初始阶段和回收结束阶段与相邻结构的撞击问题，避免因隐身涂层或隐身结构因锥套冲击产生的失效风险，进而满足高隐身约束条件下空中加油平台与软式空中加油装置的适配性要求。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。