CN118270244B - 一种运动式空中加油受油杆及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动式空中加油受油杆及其使用方法,包括受油杆本体和稳定组件，受油杆本体一端连接有油嘴，稳定组件包括受油杆本体一端沿圆周均匀设置的四对第一叉耳，每对第一叉耳上均铰接有一对第一连接轴，两个第一连接轴间通过十字接头连接，十字接头上对称设置一对第二连接轴，每对第二连接轴共同穿设在一个第一连接框上，第一连接框通过连杆连接有第二连接框，所有第二连接框分别通过一个第二叉耳共同连接到第一法兰，第一法兰上设置有引导组件。本发明中设置的稳定组件可对受油杆本体的朝向方向进行固定，使受油杆本体沿不同方向进行平移，从而帮助受油机与加油机进行对接，提高对接成功率，增强装置的使用效果。

Description

一种运动式空中加油受油杆及其使用方法

技术领域

本发明涉及飞机装备技术领域，更具体地说，尤其涉及一种运动式空中加油受油杆及其使用方法。

背景技术

空中加油是提升飞行器平台能力的倍增器。随着无人机技术的不断发展成熟，应用于各种任务执行的无人机数量也不断提高，这带来了针对无人机空中加油的迫切需求。自主空中加油技术能有效提高无人机装备的搭载水平和续航能力，是未来无人机应用研究的重要方向。

而现有的空中加油方式主要可分为硬管式空中加油和软管式空中加油两种形式。由于软管式空中加油更为安全，一般无人飞行器的自主空中加油采用的是软管式空中加油方式。但是软管式空中加油容易受到扰动，加油过程中软管锥套系统极易在气流扰动下产生气动不稳定性的现象。同时，头波效应也影响着锥套与探头的对接，当受油机接近锥套时，锥套受干扰气流影响会偏离平衡位置，发生振荡。因为锥套的质量远小于受油机的质量，当锥套产生偏移时，受油机的响应慢于锥套，呈现慢动态受油机追踪快动态锥套的现象，使得受油机受油探头精确地插入锥套具有很高的难度。为提高自主空中加油的效率，目前通常采用增稳锥套控制技术，即在锥套上安装可控舵面或扰流片，从而实现锥套的稳定飞行，取得了较好的效果。

作为空中加油的受油分系统，受油探头也是自主空中加油实现的重要组成部分，承担着与锥套对接并输送燃油得任务。目前常用的受油探头通常固定地安装在受油机上，由于不具有运动自由度，其应用存在较大的局限性，当锥套与受油管存在高差与侧偏距时候，只能通过调节飞机的位置予以消除，难以实现高效的加受油。

发明内容

本发明提供了一种运动式空中加油受油杆及其使用方法，以解决现有技术中的飞机受油杆在使用过程中难以进行调姿，在受油机与加油机对接过程中难以使受油杆与锥套对齐，导致空中加油对接成功率较低，进而延缓了加油效率，降低了装置使用效果的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种运动式空中加油受油杆，包括受油杆本体和稳定组件，所述受油杆本体一端连接有油嘴，所述稳定组件包括所述受油杆本体一端沿圆周均匀设置的四对第一叉耳，每对所述第一叉耳上均铰接有一对第一连接轴，两个所述第一连接轴间通过十字接头连接，所述十字接头上对称设置一对第二连接轴，每对所述第二连接轴共同穿设在一个第一连接框上，所述第一连接框通过连杆连接有第二连接框，所有所述第二连接框分别通过一个第二叉耳共同连接到第一法兰，所述第一法兰上设置有引导组件。

优选地，所述受油杆本体一端连接有球形接头，所述球形接头上开设有过油孔，所述第一法兰靠近所述受油杆本体一侧也设置有球形接头，两个所述球形接头外罩设有调姿筒，所述调姿筒内壁与两个所述球形接头外壁相切。

优选地，所述第一法兰一侧通过伸缩筒连接有第二法兰，所述第二法兰一侧设置有安装平台，所述安装平台上设置有牵引组件，所述牵引组件包括所述安装平台外侧设置的多个直线舵机，所述直线舵机输出轴端穿设在所述第二法兰上均匀开设的安装孔内，所述直线舵机输出轴端连接有固定筒，所述调姿筒外侧壁上均匀设置有四个第一支耳，所述第一支耳上套设有套环，所述套环通过钢索与所述固定筒自由端连接。

优选地，所述引导组件包括所述第一法兰两侧设置的四对固定座，所述固定座内开设有三叉槽，所述三叉槽内转动连接有三个滚轮，每个所述滚轮外侧壁均与一根所述钢索外表面接触。

优选地，所述安装平台一端伸缩组件，所述伸缩组件包括所述安装平台自由端设置的滑杆，所述滑杆外侧套设有导轨，所述导轨上设置有第二支耳，所述第二支耳一端通过电动推杆连接有拉头，所述滑杆外侧壁上开设有安装槽，所述安装槽一端设置有一对第三叉耳，两个所述第三叉耳均与所述拉头转动连接。

优选地，所述第一法兰外侧壁上连接有壳体，壳体罩设在所述牵引组件外侧。

优选地，一种运动式空中加油受油杆的使用方法，包括以下步骤：

S1:安装：一种运动式空中加油受油杆与飞机固连，飞机上驾驶舱上方设置摄像头，视角对准受油杆本体端部。

S2:伸缩：电动推杆获得指令动作时，推动伸缩筒连同调姿筒和受油杆本体一起沿轴线移动。

S3:移动受油杆：当受油杆本体端头航向沿上下左右任一单一方向移动时：同侧的两个直线舵机缩回，其余两个直线舵机伸出，使调姿筒偏转，受油杆在四个连杆及十字接头的联动下平动，且保证与航向相同；当受油杆本体端头航向沿上下左右中两个的复合方向移动时：相对侧直线舵机分别缩回和伸出，其余两个直线舵机不变，使调姿筒偏转，受油杆在四个连杆及十字轴的联动下平动，且保证与航向相同；当受油杆本体端头航向沿任意方向人工移动时：在进行加油对接时，由加油操作员通过目视加油锥管，然后操作手柄控制电动推杆和四个直线直线舵机，使受油杆本体快速与加油锥管对接；当受油杆本体端头航向沿任意方向自动移动时：在进行加油对接时，由受油机上的摄像头通过视觉技术提供加油锥管三维坐标位置，通过解算后，发送指令给伸缩电动推杆和四个直线舵机，使受油杆本体自动快速与加油锥管对接。

本技术方案的原理及有益效果：

（1）本发明中设置的稳定组件可对受油杆本体的朝向方向进行固定，需要受油杆沿不同方位平行移动时，可驱动牵引组件中的直线舵机牵动钢索移动，此时调姿筒会在钢索的拉动下绕第一法兰一端设置的球形接头转动，由于受油杆一端沿圆周均匀设置的四对第一叉耳均通过一对第一连接轴十字接头连接，而十字接头通过一对第二连接轴铰接的第一连接框均通过等长的连杆与第二连接框连接，因此调姿筒在绕第一法兰一端的球形接头转动时，其另一端卡设的球形接头会在调姿筒一端转动，使受油杆本体始终保持与第一法兰的平行关系，进而使油杆一端油嘴的方向保持水平，使受油杆本体沿不同方向进行平移，从而帮助受油机与加油机进行对接，提高对接成功率，增强装置的使用效果。

（2）本发明中设置的牵引组件可对调姿筒的朝向进行调节，使用牵引组件时，根据受油杆本体需要平移的方向启动对应方向的直线舵机，此时直线舵机一输出轴端连接的固定筒即会通过钢索拉动套环所套设在的第一支耳，第一支耳即会拉动调姿筒沿第一法兰一端的球形接头转动，钢索在沿第一法兰上开设的钢索孔滑动时会因调姿筒的转动而在钢索孔位置发生方向改变，此时引导组件中设置的滚轮即会帮助钢索滑动，使钢索不与钢索孔直接摩擦，从而提高装置的使用寿命。

（3）本发明中设置的伸缩组件可使受油杆本体伸出，以提供足够空间帮助受油杆本体与锥套进行对接，需要伸出受油杆本体时，可驱动电动推杆伸长，由于电动推杆输出杆端通过拉头与滑杆一端设置的第三叉耳连接，因此电动推杆伸长时会使滑杆沿导轨内壁滑动，由于滑杆与安装平台自由端连接，因此电动推杆的伸长最终会使受油杆本体外移，从而便于进行对接。

附图说明

图1为本发明组装后的结构示意图；

图2为本发明拆分后的结构示意图；

图3为图2中A区域的放大结构示意图；

图4为图2中B区域的放大结构示意图；

图5为图2中C区域的放大结构示意图；

图6为本装置调姿后的结构示意图；

图7为本装置伸缩和调姿后的结构示意图；

说明书附图中的附图标记包括：1、导轨；2、壳体；3、受油杆本体；4、第二支耳；5、电动推杆；6、伸缩筒；7、第一叉耳；8、油嘴；9、球形接头；10、钢索；11、拉头；12、第三叉耳；13、安装槽；14、安装孔；15、第二法兰；16、安装平台；17、固定筒；18、直线舵机；19、第二连接轴；20、十字接头；21、滚轮；22、固定座；23、三叉槽；24、第一连接轴；25、第一法兰；26、第二连接框；27、第二叉耳；28、调姿筒；29、连杆；30、第一支耳；31、套环；32、第一连接框；33、滑杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

实施例：

如图1至图5所示，本发明提供了一种运动式空中加油受油杆及其使用方法，包括受油杆本体3和稳定组件，受油杆本体3一端连接有油嘴8，稳定组件包括受油杆本体3一端沿圆周均匀设置的四对第一叉耳7，每对第一叉耳7上均铰接有一对第一连接轴24，两个第一连接轴24间通过十字接头20连接，十字接头20上对称设置一对第二连接轴19，每对第二连接轴19共同穿设在一个第一连接框32上，第一连接框32通过连杆29连接有第二连接框26，所有第二连接框26分别通过一个第二叉耳27共同连接到第一法兰25，第一法兰25上设置有引导组件。

如图1、图2和图5所示，受油杆本体3一端连接有球形接头9，球形接头9上开设有过油孔，第一法兰25靠近受油杆本体3一侧也设置有球形接头9，两个球形接头9外罩设有调姿筒28，调姿筒28内壁与两个球形接头9外壁相切,伸缩筒6、调姿筒28均为中空结构，其内部可设置软管。

稳定组件可对受油杆本体3的朝向方向进行固定，需要受油杆沿不同方位平行移动时，可驱动牵引组件中的直线舵机18牵动钢索10移动，此时调姿筒28会在钢索10的拉动下绕第一法兰25一端设置的球形接头9转动，由于受油杆一端沿圆周均匀设置的四对第一叉耳7均通过一对第一连接轴24十字接头20连接，而十字接头20通过一对第二连接轴19铰接的第一连接框32均通过等长的连杆29与第二连接框26连接，因此调姿筒28在绕第一法兰25一端的球形接头9转动时，其另一端卡设的球形接头9会在调姿筒28一端转动，使受油杆本体3始终保持与第一法兰25的平行关系，进而使油杆一端油嘴8的方向保持水平，使受油杆本体3沿不同方向进行平移，从而帮助受油机与加油机进行对接，提高对接成功率，增强装置的使用效果。

如图2、图3和图5所示，第一法兰25一侧通过伸缩筒6连接有第二法兰15，第二法兰15一侧设置有安装平台16，安装平台16上设置有牵引组件，牵引组件包括安装平台16外侧设置的多个直线舵机18，直线舵机18输出轴端穿设在第二法兰15上均匀开设的安装孔14内，直线舵机18输出轴端连接有固定筒17，调姿筒28外侧壁上均匀设置有四个第一支耳30，第一支耳30上套设有套环31，套环31通过钢索10与固定筒17自由端连接。

如图2和图4所示，引导组件包括第一法兰25两侧设置的四对固定座22，固定座22内开设有三叉槽23，三叉槽23内转动连接有三个滚轮21，每个滚轮21外侧壁均与一根钢索10外表面接触。

牵引组件可对调姿筒28的朝向进行调节，使用牵引组件时，根据受油杆本体3需要平移的方向启动对应方向的直线舵机18，此时直线舵机18一输出轴端连接的固定筒17即会通过钢索10拉动套环31所套设在的第一支耳30，第一支耳30即会拉动调姿筒28沿第一法兰25一端的球形接头9转动，钢索10在沿第一法兰25上开设的钢索孔滑动时会因调姿筒28的转动而在钢索孔位置发生方向改变，此时引导组件中设置的滚轮21即会帮助钢索10滑动，使钢索10不与钢索孔直接摩擦，从而提高装置的使用寿命。

如图1至图3所示，安装平台16一端伸缩组件，伸缩组件包括安装平台16自由端设置的滑杆33，滑杆33外侧套设有导轨1，导轨1上设置有第二支耳4，第二支耳4一端通过电动推杆5连接有拉头11，滑杆33外侧壁上开设有安装槽13，安装槽13一端设置有一对第三叉耳12，两个第三叉耳12均与拉头11转动连接。

伸缩组件可使受油杆本体3伸出，以提供足够空间帮助受油杆本体3与锥套进行对接，需要伸出受油杆本体3时，可驱动电动推杆5伸长，由于电动推杆5输出杆端通过拉头11与滑杆一端设置的第三叉耳12连接，因此电动推杆5伸长时会使滑杆沿导轨1内壁滑动，由于滑杆与安装平台16自由端连接，因此电动推杆5的伸长最终会使受油杆本体3外移，从而便于进行对接。

如图1和图5所示，第一法兰25外侧壁上连接有壳体2，壳体2罩设在牵引组件外侧，壳体2可对牵引组件等部件进行保护，延长装置的使用寿命。

一种运动式空中加油受油杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:安装：一种运动式空中加油受油杆与飞机固连，飞机上驾驶舱上方设置摄像头，视角对准受油杆本体3端部。

S2:伸缩与对接：电动推杆5获得指令动作时，推动伸缩筒6连同调姿筒28和受油杆本体3一起沿轴线移动。

S3：移动受油杆：当受油杆本体3端头航向沿上下左右任一单一方向移动时：同侧的两个直线舵机18缩回，其余两个直线舵机18伸出，使调姿筒偏转，受油杆在四个连杆29及十字接头20的联动下平动，且保证与航向相同；当受油杆本体3端头航向沿上下左右中两个的复合方向移动时：相对侧直线舵机18分别缩回和伸出，其余两个直线舵机18不变，使调姿筒偏转，受油杆在四个连杆29及十字轴的联动下平动，且保证与航向相同；当受油杆本体3端头航向沿任意方向人工移动时：在进行加油对接时，由加油操作员通过目视加油锥管，然后操作手柄控制电动推杆5和四个直线直线舵机18，使受油杆本体3快速与加油锥管对接；当受油杆本体3端头航向沿任意方向自动移动时：在进行加油对接时，由受油机上的摄像头通过视觉技术提供加油锥管三维坐标位置，通过解算后，发送指令给伸缩电动推杆5和四个直线舵机18，使受油杆本体3自动快速与加油锥管对接。

本实施例的具体使用方式与作用：

无人受油机通过编队飞行与对接阶段抵近加油机的加油锥套附近，使加油锥套位于距离受油探头端部0.5m、夹角60度锥范围内，维持稳定伴飞；而后受油杆根据探头相对于锥套的视觉导引位置误差信息（该信息可以来自于受油杆上安装的视觉传感器，也可以由受油机提供），通过解算后，生成运动伺服机构的控制指令；最终在控制指令的驱动下，受油杆的伸缩电动推杆和四个直线舵机运动机构进行运动，将受油探头端部插入到加油锥套中，完成与加油锥套的对接，实现无人自主空中加油。

本发明结构简单，实用性较好，同时可以解决无人机跟踪锥套时慢动态跟踪快动态的问题，削弱由于受油机抵近锥套改变气流带来的头波效应，提高无人自主空中加油对接的成功率与效率，本发明针对无人机空中加油场景提出，实际上其也可用于有人驾驶飞机，辅助飞行员提高对接成功率与效率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种运动式空中加油受油杆，其特征在于：包括受油杆本体（3）和稳定组件，所述受油杆本体（3）一端连接有油嘴（8），所述稳定组件包括所述受油杆本体（3）一端沿圆周均匀设置的四对第一叉耳（7），每对所述第一叉耳（7） 上均铰接有一对第一连接轴（24），两个所述第一连接轴（24）间通过十字接头（20）连接，所述十字接头（20）上对称设置一对第二连接轴（19），每对所述第二连接轴（19）共同穿设在一个第一连接框（32）上，所述第一连接框（32） 通过连杆（29）连接有第二连接框（26），所有所述第二连接框（26）分别通过一个第二叉耳（27）共同连接到第一法兰（25），所述第一法兰（25）上设置有引导组件；

所述受油杆本体（3）一端连接有球形接头（9），所述球形接头（9）上开设有过油孔，所述第一法兰（25）靠近所述受油杆本体（3）一侧也设置有球形接头（9），两个所述球形接头（9）外罩设有调姿筒（28），所述调姿筒（28） 内壁与两个所述球形接头（9）外壁相切；

所述第一法兰（25）一侧通过伸缩筒（6）连接有第二法兰（15），所述第二法兰（15）一侧设置有安装平台（16），所述安装平台（16）上设置有牵引组件，所述牵引组件包括所述安装平台（16）外侧设置的多个直线舵机（18），所述直线舵机（18）输出轴端穿设在所述第二法兰（15）上均匀开设的安装孔（14） 内，所述直线舵机（18）输出轴端连接有固定筒（17），所述调姿筒（28）外侧壁上均匀设置有四个第一支耳（30），所述第一支耳（30）上套设有套环（31），所述套环（31）通过钢索（10）与所述固定筒（17）自由端连接；

所述引导组件包括所述第一法兰（25）两侧设置的四对固定座（22），所述固定座（22）内开设有三叉槽（23），所述三叉槽（23）内转动连接有三个滚轮（21），每个所述滚轮（21）外侧壁均与一根所述钢索（10）外表面接触。

2.根据权利要求 1 所述的一种运动式空中加油受油杆，其特征在于：所述安装平台（16）一端伸缩组件，所述伸缩组件包括所述安装平台（16）自由端设置的滑杆（33），所述滑杆（33）外侧套设有导轨（1），所述导轨（1）上设置有

第二支耳（4），所述第二支耳（4）一端通过电动推杆（5）连接有拉头（11）， 所述滑杆（33）外侧壁上开设有安装槽（13），所述安装槽（13）一端设置有一对第三叉耳（12），两个所述第三叉耳（12）均与所述拉头（11）转动连接。

3.根据权利要求 2 所述的一种运动式空中加油受油杆，其特征在于：所述第一法兰（25）外侧壁上连接有壳体（2），壳体（2）罩设在所述牵引组件外侧。

4.一种如权利要求 3 所述的一种运动式空中加油受油杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:安装：一种运动式空中加油受油杆与飞机固连，飞机上驾驶舱上方设置摄像头，视角对准受油杆本体（3）端部；

S2:伸缩与对接：电动推杆（5）获得指令动作时，推动伸缩筒（6）连同调姿筒（28）和受油杆本体（3）一起沿轴线移动；

S3：移动受油杆：当受油杆本体（3）端头航向沿上下左右任一单一方向移动时：同侧的两个直线舵机（18）缩回，其余两个直线舵机（18）伸出，使调姿筒（28）偏转，受油杆在四个连杆（29）及十字接头（20）的联动下平动，且保证与航向相同；当受油杆本体（3）端头航向沿上下左右中两个的复合方向移动时：相对侧直线舵机（18）分别缩回和伸出，其余两个直线舵机（18）不变，使调姿筒（28）偏转，受油杆在四个连杆（29）及十字轴的联动下平动，且保证与航向相同；当受油杆本体（3）端头航向沿任意方向人工移动时：在进行加油对接时，由加油操作员通过目视加油锥管，然后操作手柄控制电动推杆（5）和四个直线直线舵机（18），使受油杆本体（3）快速与加油锥管对接；当受油杆本体（3）端头航向沿任意方向自动移动时：在进行加油对接时，由受油机上的摄像头通过视觉技术提供加油锥管三维坐标位置，通过解算后，发送指令给伸缩电动推杆（5）和四个直线舵机（18），使受油杆本体（3）自动快速与加油锥管对接。