软管式自主空中加油对接阶段中的建模与控制综述-论文.pdf

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1、航空学报Sep．252014Vo1．35No．92390—2410ActaAeronauticaetAstronauticaSinicalSSN1000-6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．cahkxb@buaa．edu．ca软管式自主空中加油对接阶段中的建模与控制综述全权一，魏子博，高俊。，张瑞峰，蔡开元1．北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京1001912．北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室，北京1001913．中国人民解放军空军司令部军训部，北京1008434．北京航空工程技术研究中心，北京100076摘要：软管式自主空中加油

2、(PDAAR)在军用和民用上有着十分重要的意义。软管式自主空中加油的对接阶段是所有阶段中精度要求最高和控制难度最大的一个阶段，其建模与控制问题具有代表性和挑战性。首先，介绍了自主空中加油(AAR)的基本概念及意义，并总结了自主空中对接控制的特点和要求。随后，系统性地梳理了AAR对接阶段中的建模和控制问题，概述了国内外文献中研究该问题的方法，并提炼了该领域依旧存在的问题。进一步，简要分析和综述了国内外AAR飞行验证情况。最后，针对建模、控制和决策，从工程实践角度分析并总结了自主对接未来可能的工作，从科学研究的角度总结了6个重点研究的科学问题。关键词：空中加油；软管；锥管一锥套；对接；控制；

3、建模中图分类号：V249．122。r．9文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)09—2390—21空中加油是当今航空领域增加航时与航程的等)，简称软管式，以及二者的混合形式(Boom主要方法]，在军事领域被广泛应用于提高战斗DrogueAdapterUnits)。空中加油包括5个阶机的续航与挂载能力，在民用领域主要用于增加段：会合、编队、对接、加油和退出。软管式自主空经济性与安全性I2]。对于有人机，完成对接主要中加油的对接阶段对控制的要求最高，难度最大，靠受油机(Receiver)飞行员的控制来实现，而这十分具有代表性和挑战性，所以本文主要针对软对无人机来说是难以完成的

4、。为了减轻有人机受管式自主空中加油对接阶段的建模、控制与决策油时的压力负荷，实现无人机的空中加油，有必要问题进行综述。与现有相关的综述文章相比，本使空中加油技术自主化，实现高精度、高安全和高文更具有针对性——即只考虑软管对接阶段的建效率的自主空中加油(AutomatedAerialRefue—模与控制问题(对于空中加油中导航部分的综述，ling，AAR)。读者可以参考文献[3])。因此，对方法的梳理更现有的空中加油方式包括飞桁式(Flying加系统和深入。所综述的方法可以为解决软(硬)Boom)，简称硬管式，锥管一锥套式(Probeand管式空中加油的各个阶段类似问题提供有益的Drogu

5、e，或称软管一伞套、锥管一伞套、插头一伞套帮助。收稿日期：2013·10—28；退修日期：2013—12—16；录用日期：2014—05—06；网络出版时间：2014—05—2315：40网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／107527／S1000—68932014．0092．htmI基金项目：国家自然科学基金(61104012，51375462)；国家国际科技合作专项项目(2O14DFR70650)；高等学校博士学科点专项科研基金(20111102120008)；北京高校“青年英才计划”(YETP1071)*通讯作者．Te1．：010-82338464E-ma

6、il：qqbuaa@buaaeduCB—幂格武tQuanQ，WeiZB，GaoJ．eta1．Asurveyonmodelingandcontrolproblemsforprobeanddrogueautonomousaer~lrefuelingatdockingstage[J2．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2014，35(9)：2390-2410．全权，魏子薄，高俊，等．软管式自主空中加油对接阶段中的建模与控钢综述[J]航空学摄．2o14．35(9)：2390-2410航空学报Sep．252014Vo1．35No．9油方式。因此，从应用的角度讲

7、还不存在一者取而带来的延误和不便。代另一者的趋势嘲。3)解决载重量与起飞距离之间的矛盾。在航母等短距起飞或在高原机场等缺氧环境起飞1．2空中加油的阶段时，跑道长度可能达不到满载起飞的要求。因此，空中加油可以被划分为以下5个阶段：可以让飞机带部分油料起飞，起飞后在空中将油1)会合阶段，指加油机和受油机从不同方向加满。飞到指定区域上空会合的过程。对于民用领域，空中加油的意义有：2)编队阶段，指受油机进入指定位置与加油1)长途航线直达目的