摘要：随着无人加油等新兴应用场景的出现,软管-锥套式空中加油技术近年来重新得到了航空工业界的重点关注。使用计算机数值模拟手段对空中加油系统进行流体-动力学仿真,已成为空中加油系统设计、研发和飞行测试评估中的必备手段。一方面,基于工程简化模型的软管-锥套仿真方法的数值模拟精度难以满足实际需求,另一方面,完全基于非定常计算流体力学(CFD)的耦合仿真方法计算量较大,在有限计算资源条件下难以满足快速设计迭代与多参数优化的计算效率需求。通过将多个求解层次的流固耦合分析工具有机结合,建立了基于多体动力学(MBD)和CFD的加油机软管-锥套装置的耦合仿真框架和方法。对典型加油机-软管-锥套组合体的全尺寸构型和缩比构型进行了数值模拟,通过多个算例验证了本方法的可信性。通过将非定常CFD方法与基于气动建模的尾迹流场动态插值方法结合,可将后者的计算精度提高至与非定常CFD方法相当,同时将计算量减小2个数量级以上,从而实现了计算精度和效率的兼顾。

摘要：流场扰动下空中加油机软管-锥套的动态特性会直接影响加油任务的成功率和飞行安全。首先基于绝对节点坐标法建立了考虑截面变形和旋转的软管-锥套多体动力学模型;然后引入加油机尾流场特性数据,计算了软管-锥套不同工况下的拖曳平衡位置,计算结果与风洞试验符合性良好,验证了算法准确性,且与传统有限元模型相比,计算效率明显提高;最后研究了软管-锥套在大气紊流、阵风扰动等复杂环境下的动态响应。结果表明:软管-锥套平衡位置主要受飞行动压影响,相较于大气紊流,阵风扰动对软管-锥套稳定性影响更大。

摘要：利用有限元分析法建立加油机流场下的加油软管动态模型,利用该模型分析加油机不同飞行条件下的软管-锥套平衡拖拽尾迹。利用牛顿运动定律建立软管-锥套的运动方程,分析软管的气动载荷。对第一段软管的运动施加约束建立变长度的软管-锥套模型。在Matlab/Simulink仿真平台下搭建模型,分析加油机平飞、爬升、下滑状态下的软管-锥套动态特性。仿真结果与国内外公开的试飞数据相吻合,验证了模型的正确性。所建模型来可用于有人机空中加油训练模拟和无人机自主空中加油仿真等。

摘要：加油软管-锥套的气动稳定特性是影响软式加油对接成功率的主要因素,数值仿真和风洞试验是模拟软管-锥套收放过程、获取软管-锥套气动稳定特性、优化加油装置设计、发展加油对接技术的主要手段。采用基于气动建模的软管-锥套多体动力学方法对1:1全尺寸和1:11缩比模型的软管-锥套气动稳定特性开展了数值仿真模拟,基于动力学相似准则和OptiTrack光学测量方法对1:11缩比模型的软管-锥套气动稳定特性开展了风洞试验模拟,并对不同工况下锥套下垂量的数值仿真和风洞试验结果进行了对比分析及相关性研究。结果表明:1:11缩比模型的数值仿真与风洞试验结果一致性良好,验证了基于气动建模的软管-锥套多体动力学仿真方法的正确性;1:1全尺寸和1:11缩比模型的锥套下垂量归一化仿真结果在数值上存在明显差异,在随来流速度变化的规律上具有一致性,表明尺寸效应不可忽略,目前所建立的缩比软管-锥套气动稳定性风洞试验技术并不完备,需进一步开展尺寸效应修正研究。