软管-锥套式空中加油动态建模与性能分析.pdf

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1、第48卷第6期2016年12月南京JournalofNa航空航天大学学报njingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．48No．6Dec．2016DOI：lO．16356／j．1005—2615．2016．06．019软管一锥套式空中加油动态建模与性能分析吴玲1’2孙永荣1黄斌1朱云峰1刘建业1(1．南京航空航天大学导航研究中心，南京，210016；2．南京航空航天大学金城学院自动化系，南京，211156)摘要：提出了一种基于凯恩方程的自主空中加油软管

2、一锥套动态模型及性能分折方法。该方法将软管视为由有限段以铰链形式连接的刚性杆组成，锥套为软管末端的一个质点。本文定义了描述系统状态的广义坐标及广义速率，导出了软管段位置多级递推公式和系统动态方程，估算了软管在加油机尾流、定常流和大气扰动下的气动载荷。通过数值仿真分析了平稳大气中锥套在加油机不同飞行条件下的稳态阻力和软管拖拽轨迹，验证了模型的正确性及系统稳定性。最后研究了大气扰动对锥套运动的影响及不同软管段的受扰运动。关键词：自主空中加油；软管一锥套式；凯恩方程；多刚体动力学中图分类号：V212．

3、11文献标志码：A文章编号：1005—2615(2016)06—0901—08DynamicModelingandPerformanceAnalysisofHose‘DrogueAerialRefuelingSystemWuLin91”，SunYongron91，HuangBinl，ZhuYunfen91，LiuJianyel(1INavigationResearchCenter，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016

4、，China；2．DepartmentofAutomation，NanhangJinchengCollege，Nanjing，211156。China)Abstract：Adynamicmodelandtheperformanceanalysismethodofhose—drogueaerialrefuelingsystemareproposedbasedonKaneequation．Inthemethod，thehoseismodeledbythefinitesegmentofrigidbar

5、connectedwithhinge，andthedrogueisregardedasamasspointattheendofthehose．Thenbothsystemgeneralizedcoordinatesandgeneralizedratesaredefined，andasetofmulti—levelrecursivefor—mulasofhose—barpositionanddynamicequationsarederived．Furthermore，externalaerodyn

6、amicloadsthataccountfortheeffectsoftankerwake，steadywindandatmosphericturbulenceofeachhose—barareestimated．Numeriealsimulationsshowgoodcorrectnessandstabilityofthedynamicmodelbysteady—stateresistanceandequilibriumpositionofhose—drogueunderdifferentfl

7、ightconditionsinsteadywind。Finally，thedisplacementsofthedrogueandthemotionofvarioushose—barresultingfromatmosphericturbulenceareinvestigated。Keywords：autonomousaerialrefueling；hose—drogue；Kaneequation；rigidmulti—bodydynamics基金项目：国家自然科学基金(61533008)资助项

8、目；中央高校基本科研业务费专顼(NZ2016t04)资助项目；江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYLXl5—0276)资助项目。收稿日期：2016—06—04；修订日期：2016-10—10通信作者：孙永荣，男，教授，博士生导师，E—mail：sunyr@nuaa．edu，cn。引用格式：吴玲，孙永荣，黄斌，等．软管一锥套式空中加油动态建模与性能分析[J]．南京航空航天大学学报，2016，48(6)：901—908．WuLing，SunYongrong，HuangBin，eta1．Dynami