第3章 硬式空中加油系统建模

为了设计性能良好的控制器，需要建立精确的系统动力学模型。在早期关于加油系统的动力学模型中，比较有代表性的有两个：一个是美国空军技术中心为一个扩大伸缩管加油包线的项目所建立的模型；另一个是美国空军试验室为伸缩管训练器所建立的模型。这些数学模型虽然能够完成对伸缩管姿态运动的描述，但是没有考虑到加油伸缩管与加油机运动之间的相互影响，与实际系统有较大差距。因而以加油机、加油外管和加油内管三部分构成的多体系统建模方法逐渐发展起来，形成了以分离法、拉格朗日乘子法等为代表的多体动力学建模方法。这些建模方法均是将加油系统视为刚体来进行建模和分析的，是一种较为理想化的简化。然而，我们知道，任何物体受力时都会发生形变，因此建立一种考虑物体弹性形变的模型能够更全面地反映实际系统的真实情况。从国内外的研究可以看出，对于硬式加油伸缩管和硬式加油系统的建模以及控制已有相应的研究，但将加油伸缩管的弹性问题考虑到研究过程中的文献相对较少。本章就加油伸缩管刚体建模、弹性建模和加油系统多体动力学建模三种方法分别进行描述，建立较为精确的硬式空中加油系统模型。