一种用于巡航导弹的空中加受油装置

摘要

本发明公开的一种用于巡航导弹的空中加受油装置，包括叉臂环形固定座，在叉臂环形固定座外缘处设有4个叉臂，其中2个叉臂的端部均连接有叉臂底座，叉臂底座下端连接有空中加受油装置底座，空中加受油装置底座内部设有固定管道，固定管道的两端分别与空中加受油装置底座的上、下底面连通，固定管道内设有加油管，每个叉臂的一侧面设有若干组抓紧机构。本发明的一种用于巡航导弹的空中加受油装置解决了目前无法对巡航导弹进行空中加受油的问题。

说明书

技术领域

本发明属于飞行器设计技术领域，具体涉及一种用于巡航导弹的空中加受油装置。

背景技术

巡航导弹，是一种从敌防御火力圈外投射的远程精确打击武器，其防区外发射的特点和优势，使巡航导弹在最近的几次现代战争中，扮演了重要的角色，起到了不可忽视的作用。

巡航导弹通过发射平台发射，经过火箭助推器加速后，抛掉助推器，启动用于巡航的主发动机，以接近等速、等高度飞行的巡航状态节省燃料，增加航程。

巡航导弹通常由弹体、弹翼、导航系统、燃料箱、发动机和战斗部组成，用于巡航的主发动机多采用小型涡扇发动机或涡喷发动机。未来巡航导弹的发展趋势，除了增加突防能力、提高命中精度、缩短任务规划时间、增强目标识别能力以外，还有一项重中之重，就是进一步增加航程，扩大攻击范围，以便用战术级武器实现战略目的，防止弹道导弹的使用造成对手的战略误判。

巡航导弹的航程，受到其自身燃料携带能力、发动机巡航单位推力油耗、外形升阻比等因素的限制。目前，巡航导弹的增程方法，主要有增加燃料箱容积以携带更多燃料和研制新型发动机与新的高能量密度燃料等。例如，战斧式巡航导弹BlockⅢ版本将其战斗部质量从450kg减至320kg，在制导舱、有效载荷舱以及弹体中段、后段都分别装有小油箱、中油箱以及主油箱和背部油箱，用于增加了燃料容量以增大射程。然而，燃料箱的容积受到巡航导弹自身尺寸和其他必要系统在弹体内空间分布的限制；研制新型发动机和新的高能量密度燃料周期长，成本高，不确定性大。因此，现有的方法目前对提升巡航导弹的航程作用有限。

目前的空中加油方式，主要有软管-锥套式(软式)和伸缩套管式(硬式)两种，其中软管-锥套式加油方式是指通过加油平台放出加油软管，软管末端安装一个漏斗形对接辅助装置，受油机飞行员操纵飞机使受油插头与锥套对接，顶开锥套内的活门进行空中加油。伸缩套管式加油方式是指使用一根飞行可控的伸缩式硬质套管，由一名操作员控制其舵面，使硬管处于受油机上方，伸长套管的内管并将加油嘴插入受油机的受油插座的加油方式。

目前的空中受油方式，主要有受油插头和受油插座等。其中受油插头可分为固定式和可收放式，一般对应软管-锥套式加油方式；受油插座安装在受油机表面，一般对应伸缩管套式加油方式，优点是不影响飞行器气动外型及隐身性能，也不会带来额外的气动噪声和结构振动。

巡航导弹的巡航阶段飞行高度较低，气流扰动大，变化复杂，其自身的圆柱弹身加折叠弹翼的气动布局升阻比较低，机动性能也有限，加油对接控制难度大，难以维持持续加油状态，此外，巡航导弹也不适合增加独立的受油插头，这将明显增大其气动阻力和雷达反射面积，因此，目前的空中加受油方式均不适合巡航导弹。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于巡航导弹的空中加受油装置，解决了目前无法对巡航导弹进行空中加受油的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种用于巡航导弹的空中加受油装置，包括叉臂环形固定座，在叉臂环形固定座外缘处设有4个叉臂，其中2个叉臂的端部均连接有叉臂底座，叉臂底座下端连接有空中加受油装置底座，空中加受油装置底座内部设有固定管道，固定管道的两端分别与空中加受油装置底座的上、下底面连通，固定管道内设有加油管，每个叉臂的一侧面设有若干组抓紧机构。

本发明的特点还在于：

抓紧机构包括可调绞牙避震装置，每个可调绞牙避震装置的一端安装在叉臂的一侧面上，每个可调绞牙避震装置的另一端安装有橡胶阻力轮轮轴，橡胶阻力轮轮轴连接有轮毂电机，橡胶阻力轮轮轴上设有可控橡胶轮。

每个叉臂的一侧面设有的抓紧机构的数量均相同。

叉臂环形固定座外缘处设有4个叉臂呈X形分布。

加油管为硬式伸缩加油管。

本发明的有益效果是：

(1)首次提出利用空中加受油装置对巡航导弹进行空中加受油，可明显地增加巡航导弹的射程，提升巡航导弹的作战效能；

(2)利用空中飞行加油平台脊背加装加油装置，在飞行过程中与巡航导弹首先对接结合，形成刚性飞行组合体，巡航导弹在加油过程中，是被加油平台固定和托举的状态，解决了巡航导弹因操纵性和机动性不足，无法完成空中软式加油的问题，且可避免巡航导弹在加受油过程中受到气动干扰掉落的风险；

(3)空中飞行加油平台利用空中加油装置中可硬式伸缩加油管对巡航导弹进行燃料补充后，进行空中飞行加油平台和巡航导弹的脱离程序，巡航导弹继续飞行遂行作战任务，空中飞行加油平台返回，可重复利用。

附图说明

图1是巡航导弹的结构示意图；

图2是本发明的空中加受油装置的结构示意图；

图3是本发明中巡航导弹滑入空中加受油装置进行前后位置调节示意图；

图4是巡航导弹在前后位置定位后进行坡度调节示意图；

图5是巡航导弹位置固定姿态调整完毕进行空中加油示意图。

图中，1.进气道，2.折叠弹翼，3.受油插座，4.巡航导弹弹身，5.可调绞牙避震装置，6.可控橡胶轮，7.叉臂，8.橡胶阻力轮轮轴，9.空中加受油装置底座，10.叉臂环形固定座，11.叉臂底座，12.加油管，13.固定管道。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种用于巡航导弹的空中加受油装置，包括叉臂环形固定座10，在叉臂环形固定座10外缘处设有4个叉臂7，其中2个叉臂7的端部均连接有叉臂底座11，叉臂底座11下端连接有空中加受油装置底座8，所述空中加受油装置底座9内部设有固定管道13，固定管道13的两端分别与空中加受油装置底座9的上、下底面连通，固定管道13内设有加油管12，每个叉臂7的一侧面设有若干组抓紧机构。

抓紧机构包括可调绞牙避震装置5，每个可调绞牙避震装置5的一端安装在叉臂7的一侧面上，每个可调绞牙避震装置5的另一端安装有橡胶阻力轮轮轴8，橡胶阻力轮轮轴8连接有轮毂电机，橡胶阻力轮轮轴8上设有可控橡胶轮6。

每个叉臂7的一侧面设有的抓紧机构的数量均相同。

叉臂环形固定座10外缘处设有4个叉臂7呈X形分布。

加油管12为硬式伸缩加油管。

具体实施过程：

步骤一，机身背部加装如图2所示的空中加油装置的空中飞行加油平台接到为巡航导弹进行空中加油任务指令后，自动进行航路规划，提前飞行至巡航导弹巡航航路空域等待与如图1所示的巡航导弹进行会合，由于对巡航导弹进行空中加油任务的特殊性，会合航路规划过程巡航导弹不改变自身原定航路，仅由空中飞行加油平台提前规划，寻找对接时机。

步骤二，航路会合完成后，空中飞行加油平台逐步调整并保持与巡航导弹高度一致，位置位于在巡航导弹前方30-50米前方，保持平飞，逐步进行姿态调整，用机背安装的如图2所示的空中加油装置，对准巡航导弹的弹头，然后缓慢减速，确保巡航导弹弹头能被4组交叉布置的橡胶轮捕获并缓慢滑入，如图3所示，在巡航导弹滑入空中加油装置，与其进行对接组合的过程中，通过控制轮毂电机控制可控橡胶轮6的转动，调节巡航导弹弹身4的x轴方向的前后位置，确保位于巡航导弹弹身4右下方的巡航导弹受油插座3与位于加油装置上的加油管12的伸出和收缩的固定管道13的x轴方向位置对齐。

其中，叉臂底座11的设计，可以保证位于巡航导弹腹部的进气道1前方无遮挡和阻碍，进气顺畅；4组叉臂7“抓牢”巡航导弹的设计，不仅可以保证巡航导弹在空中加油过程中固定可靠，而且X型布局确保了巡航导弹在滑入及对接结合过程中其折叠弹翼2没有任何阻挡和刮碰风险；可控橡胶轮6通过橡胶阻力轮轮轴8和轮毂电机可以控制其自身转动来调节被捕获的巡航导弹的前后位置和滚转姿态，并且可以保证巡航导弹的弹身对接结合的滑入过程缓冲良好不受磕碰；可调节绞牙避震装置5在具有缓冲减震作用的前提下，还具有可以调节伸缩长短的功能，它具有一定的活动行程，可以保证加油装置对巡航导弹捕获具有一定的容错率，并且巡航导弹采用挤开4组可控橡胶轮6底部的可调绞牙避震装置5的滑入方式，可确保对接结合过程没有间隙，稳妥可靠；叉臂环形固定座10的设计可让气流从中间顺利流过固定座，减小加油装置的气动阻力，并且尽可能地减小对巡航导弹的前方遮挡，从而减小气动影响，保证加油完成后巡航导弹脱离时其升力足够，便于加油装置和巡航导弹的成功脱离；加油管12的伸缩原理和机构采用现有硬式加油技术和装置，加油管12位于固定管道13内，为可伸缩的刚性加油管，上端是垂直伸出用来对接受油插座3的插头，下端通过空中加受油装置底座9的接口连接到加油机的油泵和油箱上；固定管道13位于空中加受油装置底座9内部，位置如图2所示，主要用于限制刚性加油管的伸出和收缩方向，保证其垂直对准受油插座3。空中加受油装置底座9为中空框架结构，主要用于支撑和固定整个X型叉臂，通信模块、控制模块集成为一个管理控制计算机，安装在空中加受油装置底座9内部，一端通过布线控制X型叉臂的可控橡胶轮6的轮毂电机8转动、绞牙避震装置5的伸缩以及硬式伸缩加油管12的伸缩，另一端通过位于空中加受油装置底座9下部的通信接口、控制接口、加油接口与加油机相连，空中加受油装置底座9固定在加油机背部。

步骤三，通过可控橡胶轮6的转动和可调节绞牙避震装置5的伸缩，调节好巡航导弹的前后位置和弹身姿态后，将4组可控橡胶轮顺时针转动90度，如图4所示，控制可控橡胶轮6的转动，滚转巡航导弹，对横向姿态即坡度进行调节，确保其受油插座3正对加油管12的伸出的方向，然后锁定可控橡胶轮6和可调节绞牙避震装置5的当前状态，固定巡航导弹与空中加油装置的相对位置，巡航导弹空中加受油姿态调整完毕，伸出位于空中加油装置中的加油管12，顶开位于受油插座3内的自封活门，导通燃油流道，进行空中加油，如图5所示。

步骤四，完成空中加油后，进入脱离程序，加油管12缩回加油装置内，可控橡胶轮6和可调节绞牙避震装置5解锁，4组可控橡胶轮逆时针旋转90°，恢复到图3所示状态，空中飞行加油平台与巡航导弹此时均保持平飞，巡航导弹全程保持原有速度，空中飞行加油平台缓慢加速，使巡航导弹在保持其升力和姿态的前提下缓慢从叉臂7的4组可控橡胶轮的环抱中滑出，在巡航导弹弹头离开最后的可控橡胶轮的接触后，空中飞行加油平台可大幅度加速，离开巡航导弹的航路，返回任务基地，巡航导弹在航程大幅度提高的情况下，继续遂行作战任务。

本发明的优点：本发明装置可利用现有飞行平台，通过加改装巡航导弹的加受油装置，让空中飞行加油平台在飞行过程中与巡航导弹进行对接结合，形成刚性组合飞行体，对巡航导弹进行燃料补充后，完成脱离程序，让巡航导弹继续遂行作战任务。本发明首次提出对巡航导弹进行空中加油的概念，可明显地增加巡航导弹的射程，提升巡航导弹的作战效能，解决了目前无法对巡航导弹进行空中加受油的问题。