CN107021236A - 用于自动空中加油的自照射式联接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于自动空中加油的自照射式联接装置。在一个方面中，提供了一种空中加油用联接装置(6)，该空中加油用联接装置(6)附接至加油飞行器(10)的软管(11)并且该空中加油用联接装置(6)包括构造成用于接纳受油飞行器(12)的探管(13)的内部锥形表面(7)，空中加油用联接装置(6)包括照射装置，该照射装置附接至联接装置(6)并且构造成用于瞄准联接装置(6)的内部锥形表面(7)，以将所述内部锥形表面(7)作为能够定位在受油飞行器中的激光寻的器的目标进行照射，从而允许将探管导引成接触联接装置(6)。
Description
技术领域
本发明涉及允许使配备有加油探管的受油飞行器(有人驾驶或无人驾驶的受油飞行器)自动导引和接触到加油飞行器的软管及锥套式空中加油设备的联接装置、系统和方法。
背景技术
公知的是使用探管和锥套式方法进行空中加油。在示例性加油场景中，具有连接至加油软管的联接装置的加油锥套容座从空中加油飞行器或加油飞行器朝向受油飞行器、即待加油的飞行器展开。
受油飞行器具有从受油飞行器延伸的加油探管。受油飞行器移动至加油锥套并且将受油飞行器的加油探管插入加油锥套容座中，在这时，加油锥套容座“锁定”到加油探管上，并且完成了燃料从空中加油飞行器至受油飞行器的传输。
为了与联接装置相接触，受油机必须使受油机的探管配接在联接装置的内部锥形表面内。传统地，对于有人驾驶操作而言，在没有任何导引辅助的情况下，适当的接触取决于受油机的飞行员的技能。
无人驾驶的空中交通工具的增加正在推动在安全条件下执行自动空中加油，并且需要用于实现受油机探管与加油机的空中加油用联接装置之间自动接触的系统。
为此，正在研发的用于将受油机导引至空中加油用联接装置的一种方法是基于受油机中的视觉系统的，该视觉系统处理图像以跟踪联接装置。
然而，这种研发需要位于受油机上的若干摄相机，所述若干摄相机瞄准加油用联接装置的理论位置并集成至高速图像处理系统以计算联接装置位置。此外，摄相机的适用性可能会受能见度条件的影响。
另一种公知的方法是：在由主飞行器牵引的目标装置上设置激光接收器/发射器——该激光接收器/发射器在主飞行器的后方投射分划线图样——，并且在受油飞行器的探管上设置一种当受油飞行器在所投射的分划线图样内移动时被启动的激光接收器/发射器。此后，测距仪将受油机朝向主飞行器导引，直到受油机的激光发射器/接收器与主飞行器的激光发射器/接收器对准和瞄准为止。
该系统的缺点是：该系统基于探管与联接装置之间的完美对准。在传统的空中加油系统中，锥套可以绕锥套的轴线自旋，原因在于锥套的旋转由于防止了软管的扭转而不被阻止。但是所提及的系统需要保持受油机与联接装置之间的在旋转方面的相对位置，并且在例如90英尺(ft)的大型软管的情况下，在受油机与联接装置之间将会发生未对准。
发明内容
本发明克服了实现空中加油用联接装置与探管之间的接触的问题，使得能够实现了全自动连接。
本发明旨在为空中加油用联接装置提供下述系统：该系统实现了受油机至目标的导引以允许由激光寻的器导引的受油机的自动接触。
本发明基于空中加油实践的标准部件的使用，因此不需要使用专用的或适应性的部件。
为此，空中加油用联接装置配备有如下系统：该系统对作为激光寻的器的目标的联接装置进行“自喷涂”或照射，并且例如利用激光反射检测和跟踪的技术，受油机将能够配接于联接装置。用于该系统的主联接装置可以是标准的空中加油用联接装置(例如MA4联接装置)，并且因此，主联接装置可以安装在现有的加油机上而无需进一步改型。
本发明的空中加油用联接装置包括照射装置，该照射装置附接至联接装置并且构造成用于瞄准联接装置的内部锥形表面以将所述内部锥形表面作为能够定位在受油飞行器中的激光寻的器的目标进行照射从而允许将探管导引成接触联接装置。
激光寻的器可以安装在受油机探管上或以适当校准的方式安装在受油机的其他位置上。激光寻的器可以基于ACLOS(瞄准线自动控制)的现有技术。
照射装置保持瞄准锥形表面，并且辐照从所述锥形表面反射并且沿所有方向散射。探管在目标附近展开，并且当探管足够靠近使得从目标反射的能量中一些能量足够抵达探管时，激光寻的器检测该能量来自哪个方向并且调节激光寻的器的朝向目标的轨迹。
本发明的另一目的是一种空中加油系统，该空中加油系统包括：
-激光寻的器，该激光寻的器位于受油飞行器上(位于受油飞行器的探管上或位于另一位置上)，以及
-联接装置，该联接装置布置成附接至加油飞行器的软管。
如上所述，该系统的特征在于，联接装置包括照射装置例如激光照射器，该照射装置附接至联接装置并且构造成用于瞄准联接装置的内部锥形表面以将所述内部锥形表面作为激光寻的器的目标进行照射从而允许将探管导引成接触联接装置，其中，该激光寻的器能够定位在受油飞行器中的探管上或者以适当校准的方式定位在受油飞行器中的其他适当的位置上。
本发明的另一目的是一种空中加油系统，该空中加油系统包括：
-受油飞行器，该受油飞行器包括位于受油飞行器上(位于受油飞行器的探管上或者位于另一位置上)的激光寻的器，以及
-加油飞行器，该加油飞行器包括布置成附接至加油飞行器的软管的联接装置。
如前所述，该系统的特征在于，联接装置包括照射装置，该照射装置附接至联接装置并且构造成用于瞄准联接装置的内部锥形表面以将所述内部锥形表面作为位于受油飞行器中的激光寻的器的目标进行照射从而允许将探管导引成接触联接装置。
再次，前述系统的优点之一是空中加油系统可以配装在标准系统上，这是因为如在背景技术中公开的，在受油机与联接装置之间的旋转方面不存在限制。
本发明的另一目的是一种加油飞行器，该加油飞行器包括根据以上技术特征的空中加油用联接装置。
最后，本发明的又一目的是一种用于在软管和锥套式加油操作中将探管自动地导引至联接装置的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
-提供附接至联接装置的照射装置，
-在受油机中设置例如基于ACLOS的激光寻的器，以及
-将照射装置朝向联接装置的内部锥形表面瞄准以将所述内部锥形表面作为受油飞行器的激光寻的器的目标进行照射从而允许将探管导引成接触联接装置。
附图说明
为了完成描述并且为了提供对本发明的更好理解，提供了一组附图。所述附图形成说明书的组成部分并且所述附图图示了本发明的优选实施方式。附图包括以如下图示。
图1示出了根据本发明的联接装置的实施方式的纵向截面图。
图2公开了根据图1中示出的实施方式的框图。
图3为示出了受油飞行器与加油飞行器之间的空中加油的侧视示意图。
具体实施方式
在图1和图2中示出的实施方式中，照射器装置是激光照射器5。具体地，联接装置6包括一对激光照射器5或者可以包括直接瞄准联接装置6的内部锥形表面7的若干激光照射器5。附加激光照射器5为系统提供冗余配置。
联接装置6的中心是必须被照射的目标，这是因为如果中心被瞄准，则激光5的反射将被更好地分布。
更具体地，激光照射器5附接至联接装置6的内部锥形表面7。
根据空中加油用联接装置的表面反射，内部锥形表面7可能需要包括位于激光照射器5所照射的区域中的高反射表面并且/或可能需要附加的激光照射器5。
本实施方式中示出的联接装置6还包括：
-控制器4，更具体地微控制器，该微控制器构造成连接至激光照射器5以接通/关断激光照射器5，因此激光照射器5将由微控制器4管理，微控制器4通过供给所需的电流而接通/关断激光照射器(5)。
-动力供给装置，该动力供给装置配置成连接至控制器4以向控制器4提供动力。
在所公开的实施方式中，动力供给装置包括位于联接装置6中的空气涡轮机1。随着加油用联接装置6被拖曳穿过大气，当冲压空气通过冲击空气流使涡轮机1转动时，涡轮机自动检测到联接装置6正在飞行。由于涡轮机1连接至控制器4，因此涡轮机用作接通系统的传感器。此外，涡轮机适于为系统提供动力，因此可以在不需要外部动力源的情况下实现动力供给，因而大大简化了加油系统。所公开的实施方式的动力源包括位于联接装置6内部的电池2。因而，加油锥套组件可以在不需要通信线等的情况下安置成沿着加油软管布设。
因此，对激光照射器5的动力供给由联接装置6内的自主装置提供，该自主装置允许配装在标准的空中加油软管11上。为了节省能量和关断激光照射器5的“信标效应”，联接装置6能够在其在空中被展开时自主地启动“自照射”系统并且能够在软管被收起时停用“自照射”系统，并且联接装置6不需要来自加油机10的任何控制。
空中加油用联接装置6一被展开到自由空气中，空气涡轮机1就开始自旋并且启动微控制器4，该微控制器4能够在能量管理以及通过适当的逻辑实现激光照射器5的启动/停用方面管理系统。
如上所述，如果需要，联接装置6还包括电池2，该电池2配置成连接至控制器4使得由配装至联接装置6的空气涡轮机1以及附加电池2提供电流。
如前所述，激光寻的器可以安装在受油机探管13上或以适当校准——即，使瞄准线与探管13类似———的方式安装在受油机的其他位置上，因此，替代位置取决于受油机12的几何形状。
此外，所要求保护的系统允许受油机12基于反射的激光5束的能量而使受油机12相对于目标的相对速度从在预接触位置之前的“驶近速度”向“接触速度”改变。为此，受油机12可以包括用以调节受油机的驶近速度的激光亮度传感器。
最后，必须提供受油机12与加油机10之间的数据链路，以实现受油机12与加油机10之间的适当的编队接触式飞行。
Claims (13)
1.一种空中加油用联接装置(6)，所述空中加油用联接装置(6)布置成附接至加油飞行器(10)的软管(11)，所述空中加油用联接装置(6)包括构造成用于接纳受油飞行器(12)的探管(13)的内部锥形表面(7)，其特征在于，所述空中加油用联接装置(6)包括照射装置，所述照射装置附接至所述联接装置(6)并且构造成用于瞄准所述联接装置(6)的所述内部锥形表面(7)以将所述内部锥形表面(7)作为构造成位于所述受油飞行器(12)中的激光寻的器的目标进行照射，从而允许将所述探管(13)导引成接触所述联接装置(6)。
2.根据权利要求1所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述照射装置附接至所述联接装置(6)的所述内部锥形表面(7)。
3.根据任一前述权利要求所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述空中加油用联接装置(6)包括反射层，所述反射层附接至所述内部锥形表面(7)并且位于所述照射装置所照射的区域中。
4.根据任一前述权利要求所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述联接装置(6)还包括：
-控制器(4)，所述控制器(4)构造成连接至所述照射装置以接通/关断所述照射装置，
-动力供给装置，所述动力供给装置配置成连接至所述控制器(4)以向所述控制器(4)提供动力。
5.根据权利要求4所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述动力供给装置包括位于所述联接装置(6)中的空气涡轮机(1)。
6.根据前述权利要求4至5中的任一项所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述空中加油用联接装置(6)还包括配置成连接至所述控制器(4)的电池(2)。
7.根据任一前述权利要求所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述照射装置是激光照射器(5)或红外线灯或雷达装置或无线电波装置。
8.根据权利要求7所述的空中加油用联接装置(6)，其中，所述空气加油用联接装置(6)包括至少两个激光照射器(5)，所述至少两个激光照射器(5)附接至所述联接装置(6)并且构造成用于瞄准所述联接装置(6)的所述内部锥形表面(7)。
9.一种加油飞行器，其特征在于，所述加油飞行器包括根据前述权利要求1至8中的任一项所述的空中加油用联接装置(6)。
10.一种自动导引式空中加油系统，包括：
-激光寻的器，所述激光寻的器布置成附接至包括探管(13)的受油飞行器(12)，以及
-联接装置(6)，所述联接装置(6)布置成附接至加油飞行器(10)的软管(11)并且所述联接装置(6)包括构造成用于接纳所述受油飞行器(12)的所述探管(13)的内部锥形表面(7)，以给所述受油飞行器(12)加油，
所述系统的特征在于，所述联接装置(6)包括照射装置，所述照射装置附接至所述联接装置(6)并且构造成用于瞄准所述联接装置(6)的所述内部锥形表面(7)，以将所述内部锥形表面(7)作为所述激光寻的器的目标进行照射从而允许将所述探管(13)导引成接触所述联接装置(6)。
11.一种用于在软管(11)及锥套式加油操作中将探管(13)自动地导引至联接装置(6)的方法，所述联接装置(6)布置成附接至加油飞行器(10)的软管(11)并且所述联接装置(6)包括构造成用于接纳受油飞行器(12)的所述探管(13)的内部锥形表面(7)，所述方法的特征在于，所述方法包括下述步骤：
-提供附接至所述联接装置(6)的照射装置，
-在所述受油飞行器(12)中设置激光寻的器，以及
-将所述照射装置朝向所述联接装置(6)的所述内部锥形表面(7)瞄准，以将所述内部锥形表面(7)作为所述受油飞行器(12)的所述激光寻的器的目标进行照射，从而允许将所述探管(13)导引成接触所述联接装置(6)。
12.根据权利要求11所述的用于在软管(11)及锥套式加油操作中将探管(13)自动地导引至联接装置(6)的方法，其中，所述联接装置(6)还包括控制器(4)和动力供给装置，所述控制器(4)构造成连接至所述照射装置，所述动力供给装置配置成连接至所述控制器(4)以向所述控制器(4)提供动力，所述方法还包括下述步骤：
-展开所述软管(11)，
-启动所述动力供给装置，
-通过所述动力供给装置向所述控制器(4)提供能量，以及
-通过所述控制器(4)接通所述照射装置。
13.根据权利要求12所述的用于在软管(11)及锥套式加油操作中将探管(13)自动地导引至联接装置(6)的方法，其中，所述动力供给装置包括空气涡轮机(1)，所述空气涡轮机(1)位于所述联接装置(6)中，使得通过冲击空气流在所述联接装置(6)开始飞行时所述空气涡轮机(1)被启动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170808 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |