前言

在军用领域，空中加油作为现代战争的倍增器，不仅能够大大增加战机的航程、留空时间、活动空间及有效载荷，还能极大提高战机的生存能力，增强航空兵的远程作战、快速反应和持续作战能力。在民用领域，为大型运输机进行空中加油，可提高飞机的运输能力，降低运营成本，减轻机场设施建设及任务调度的负担，有广阔的商业应用前景。

空中加油主要分为软管-锥套式的软式加油与伸缩桁杆式的硬式加油两种方式。相较而言，软式加油是一种较为成熟的技术，目前已被大多数加/受油飞机所采用，但其存在软管和受油机操作难度大、加油速度慢 （约1500 L/min）、容易引起驾驶员疲劳，甚至会贻误战机等缺点。而硬式加油以其加油速度快 （约6000L/min）、受油设备简单、对空气紊流不敏感、驾驶员工作负荷小等优势，逐渐成为世界各国竞相研究的热门技术。我国硬式空中加油技术发展起步晚，与美国、俄罗斯等空中加油技术强国相比还存在较大差距。因此，开展硬式空中加油系统建模与控制的学习和研究，不但能够夯实共性航空科学基础、突出个性理论与技术的创新、满足学术研究需求，更有助于提升我国战略空军水平、解决工程难点、实现技术追赶。

本书总结了作者及所在科研团队数年来在硬式空中加油系统建模与控制研究领域所取得的部分研究成果，目的是使空中加油相关专业领域的学生、研究者等系统且全面地了解硬式空中加油系统的基本原理，掌握硬式空中加油系统建模方法、加油过程中各阶段的控制方法及其半物理仿真平台的建立方法等。

本书共9章。第1章介绍了硬式空中加油的发展简史、研究意义以及硬式空中加油的研究现状。第2章通过模态分析，获得加油伸缩管自身频率特性以及模态振型，详细介绍了加油伸缩管的结构组成以及结构特性。第3、4 章分别介绍了加油系统的建模方法和加油过程中风场环境的建模方法，建立了加油伸缩管的刚体模型和弹性模型，以及加油过程中不同类型的风场模型，此外还介绍了风场在线估计技术。这些模型为后续章节控制律的设计提供了基础。第5章介绍了硬式空中加油自主会合导引的设计，针对带末端角度和末端速度约束的受油机空中加油自主会合问题，设计了一种三维分数阶滑模导引律。第6章、第7章分别介绍了硬式空中加油自动对准视觉跟踪技术和硬式空中加油对准姿态控制，为加油过程中的对准阶段提供了强大的理论基础。第8章深入介绍了硬式加油自动卸荷及受油机定点跟踪技术，通过建立加油伸缩管与加油插座的对接应力模型，分析加油伸缩管和受油机之间的作用力，设计自动卸荷控制律，完成自动卸荷任务。第9章介绍了硬式空中加油半物理试验驱动平台的总体设计方案并进行了地面半物理试验，完成了硬式空中加油的地面仿真，为硬式空中加油的试飞提供了依据。

本书由屈耀红著。段静君、吴骥志、牟雪、于丽丽、王娟、余自权、张政、吴佳驹、赵创新、闫理伦、赵文碧、宋雪健、范广沛、段优等为本书的撰写做了大量工作，在此一并感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在体系不完整、论述不专业，甚至出现错误的地方，欢迎专家、读者不吝赐教。

屈耀红

2019年11月