刘海洲，田 浩，黄意新，赵 阳

(哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨 150001)

软管锥套式空中加油系统具有结构简单、性能可靠、能为多架受油机同时加油的优点,软式加油吊舱尺寸较小、便于挂载,在无人机自主空中加油中极具优势。但软管锥套组合体(hose-drogue assembly,HDA)因其软管结构柔性易受环境扰动干扰,对接成功率较低。在众多扰动中受油机头波引起的锥套扰动是最大的问题,往往是对接失败的主要因素[1]。分析受油机头波作用下HDA运动特性及影响其扰动幅度的因素,可以为选取最优的对接环境、对接结构、对接方式,进而降低头波对锥套的扰动,提高对接成功率,降低对接风险提供帮助。

目前,国内外对软管锥套系统的建模仿真已较为成熟,Ro等[2]建立了基于集中质量法的软管-锥套模型,并分析了软管-锥套在多种因素下的动力学特性,但其长度固定,忽视了软管的弹性特征。 王海涛等[3-5]在集中参数原理的多刚体动力学基础上,引入质量弹簧模型与软管弯曲恢复力,建立了考虑软管弹性且长度可变的软管锥套动力学模型,并将其应用到甩鞭效应的研究当中,取得了良好的效果,但其弯曲恢复力模型不方便进行加载。

在受油机头波建模方面,Ro等[6]与王健等[7]利用CFD方法对受油机头波进行研究,该种方法计算量较大,难以满足计算的实时性。Bhandari等[8]在空中加油过程中的头波效应研究中采用兰金体模型模拟受油机头部流场,并深入分析了多种湍流的影响。Dai等[9]建立了一个基于拟合强度函数的差分半兰金体头波模型,在此基础上使用CFD计算结果修正已有模型的偏差,得到的结果与实验对比较为吻合。……