[发明专利]一种软式空中加油可变阻尼稳定伞

说明书

本发明公开了一种软式空中加油可变阻尼稳定伞，包括锥套、伞衣、n个支架、以及n个片状弹簧；n个支架沿锥套轴线周向均匀设置在锥套的一端，其根部和锥套固连、端部朝外散开；片状弹簧的根部和其对应支架的端部固连，使得片状弹簧的端部朝内指向锥套轴线，在受到气动载荷时发生形变；伞衣呈环状、采用弹性模量大于预设弹性模量阈值的材料制成，和n个片状弹簧一一固连，通过片状弹簧的形变进行变形、进而改变迎风面积。本发明能够实现阻力的自适应控制，锥套的拖拽位置变化远小于传统加油稳定伞，能够有效拓宽传统加油稳定伞覆盖的速度域和高度域，对软式空中加油技术有着显著的改善。

技术领域

本发明涉及空中加油技术领域，尤其涉及一种软式空中加油可变阻尼稳定伞。

背景技术

空中加油技术在现阶段的航空领域具有重要的战略价值，其中软管-锥套式（简称软式）加油因其设备结构简单，易于拆装，且对加油机要求不高，为世界各国广泛采用。软式空中加油主要设备是一根带有锥套的加油软管。加油锥套是软式加油装置核心组件之一，其上安装的环形稳定伞张开后呈漏斗状，不仅能够增大受油接头的对接范围，还能提供足够的阻力，使软管末端在翼尖涡、发动机喷流和大气湍流的综合影响下保持相对稳定。

目前各国使用的空中加油稳定伞普遍为固定外形，阻力特征恒定，当来流速度与空气密度较大时，稳定伞产生的阻力过大，会使软管绞盘发生破坏，威胁飞机安全，因此这类传统结构的稳定伞根据使用场景分为高速伞和低速伞。低速伞伞衣面积大，阻力系数也大，适用于低速加油任务，例如为直升机加油，加油机速度要在130节左右；高速伞的伞衣面积小于低速伞，阻力系数也较低，适用于高速加油任务，例如为喷气式飞机等加油，加油机速度通常需要350节。这种加油环境的不匹配导致加油机在同一任务班次内无法为不同种类飞行器同时加油，需要降落后在低速和高速加油设备之间切换，这一过程通常消耗至少30分钟。

为了克服这些问题，业内提出了变阻尼稳定伞的概念，即通过一定的控制手段改变稳定伞在不同工况下的阻力特征，保持锥套整体的阻力和软管响应能力在较宽的速度范围，实现一套设备通用加油，扩大软式加油系统的适用范围。针对可变阻尼的稳定伞，目前国外的相关研究比较多，目前有三种思路。

第一种是使用双层伞衣结构，在高速使用时为减小阻力，只用一个伞衣，在低速需要增加阻力时再释放第二个伞衣。这种结构使用时需要额外控制装置控制两个伞衣的收放，不具备自适应能力。

第二种是通过可活动骨架，即使用张角可变的锥套支撑臂来改变伞撑角，从而改变伞衣的迎风面积，实现阻力的变化。Kirkland William针对可活动骨架提出了多种设计。这种方案对稳定伞结构改装较大，当受油插头对接时容易发生碰撞导致结构失灵从而影响整体安全性，并且无法实现阻力的自适应控制。

第三种思路是气动弹性控制技术。例如使用弹性模量较大的伞衣，在伞衣上面开孔，通过伞衣在气动力下的变形使其自动调节孔径大小，实现阻力的增减。但是由于材料的疲劳特性，长时间使用后伞衣开孔本身形状会发生改变，导致稳定伞的阻力不对称从而影响整体性能，使得稳定性下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种软式空中加油可变阻尼稳定伞，能够同时适用于低速和高速加油，在面对飞行条件发生较大改变时，提供的阻力保持大致相当，保证锥套的下沉量在标准范围内，节省了设备更换的时间，增大加油机的加油包线。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于软式空中加油的可变阻尼稳定伞，包括锥套、伞衣、n个支架、以及n个片状弹簧，n为大于等于3的自然数；

所述n个支架、n个片状弹簧一一对应，其中，所述n个支架沿锥套轴线周向均匀设置在锥套的一端，其根部和锥套固连、端部朝外散开；所述片状弹簧为采用金属或复合材料制成的弧形薄片，在受到气动载荷时发生形变，片状弹簧的根部和其对应支架的端部固连，使得片状弹簧的端部朝内指向锥套轴线；