具体实施方式

图1示出了受油机100，其是商用客机。受油机100以恒定速度直线飞行并且在向前方向F上水平飞行。换句话说，受油机100正在以稳定的巡航飞行。

受油机100包括通信单元(例如，包括天线)100a。受油机100还包括位于飞机100的尾部中的缆索卷筒单元(图中未示出)。在该实例中，卷筒是机动的多速齿轮卷筒，其被铰接成使得其可以相对于受油机100的行进方向以任何方位布置。缆索卷筒单元容纳缠绕在卷筒上的缆索100b(图1中未示出)，缆索100b的一端固定地附接到卷筒上。在该实例中，缆索100b由钢制成。替代地，缆索100b可以由具有高抗拉强度和柔性的一些其他材料构造，例如碳纤维复合材料。缆索100b的另一端(或自由端)固定地附接到锥套100c(图1中未示出)。在该实例中，锥套100c的结构是可折叠的，以便于存储在受油机100的尾部中。受油机100还包括控制单元100d，其被配置为可操作地控制缆索卷筒单元，从而控制缆索100b和锥套100c。受油机100还包括燃料喷嘴，该燃料喷嘴通过燃料管线连接到受油机100的燃料箱(这些元件均未在图中示出)。仍参考图1，作为转换后的商业客机的加油机200位于受油机100的后方和下方。加油机200以水平爬升的方式接近受油机100。

加油机200包括通信单元(例如，包括天线)200a。加油机200还包括位于飞机200的机头部分中的软管卷筒单元(图中未示出)。在该实例中，该卷筒是机动的多速齿轮卷筒。软管卷筒单元容纳燃料软管200b(图1中未示出)，该燃料软管缠绕在卷筒上，燃料软管200b的一端固定地附接到卷筒上。在该实例中，燃料软管200b由橡胶材料构造。燃料软管200b的另一端固定地附接到细长的燃料探管200c的后端。燃料探管200c从加油机200的机头向前伸出，并且构造成可从其上拆卸。在该实例中，燃料探管200c由钛合金构造。加油机200还包括控制单元200d，该控制单元配置成可操作地控制软管卷筒单元，从而控制燃料软管200b。加油机200还包括容纳燃料的燃料储罐和用于将所存储的燃料泵送通过燃料软管200b的燃料泵(这些元件均未在图中示出)。

现在参考图2，加油机200已在受油机100的后方和下方占据了位置。在该位置，加油机200以恒定速度直线飞行并且在向前方向F上水平飞行。加油机200的前进速度被控制为与受油机100的前进速度基本相同。此外，加油机200被控制为与受油机100保持恒定的横向和高度间隔。即，加油机200被控制为相对于受油机100保持在固定位置。因此，飞行中加油机200和受油机100彼此编队飞行。建立飞行编队后，将进行如下飞行中(再)加油操作。

转到图3，由加油机200的通信单元200a发送第一命令信号S1。第一命令信号S1由受油机100的通信单元100a接收并且由其控制单元100d处理。响应于第一命令信号S1，控制单元100d控制缆索卷筒单元以从受油机100展开缆索100b和锥套100c。从图3可以看出，缆索100b和锥套100c在第一方向D1上布置在受油机100的后方。在该实例中，最初，随着锥套100c从受油机100伸出，缆索100b以低速档缓慢地从卷筒上展开，然后随着锥套100c进一步移动远离受油机100而以高速档更快地展开。然后，当锥套100c接近加油机200时，再次使用低速档以进行精细控制。在展开缆索100b和锥套100c期间，受油机100和加油机200保持匀速编队，在向前方向F上进行直线和水平飞行。

接下来参考图4，缆索100b充分地延伸，使得锥套100c靠近加油机200的机头和从其延伸的燃料探管200c。加油机200朝着锥套100c飞行(例如加速)，以便燃料探管200c接合锥套100c。具体地，操纵加油机200，以使燃料探管200c进入漏斗形锥套100c的后端，并穿过锥套100c的中心孔，以便从锥套100c的前端向外突出。一旦锥套100c以这种方式定位在燃料探管200c上方，锥套100c就固定地联接至燃料探管200c。在该实例中，该联接是借助于自致动的机械夹具，其由锥套100c和燃料探管200c之一或两者包括，并且通过燃料探管200c向前穿过锥套100c而被激活以闭合。

在这种联接的状态下，加油机200通过缆索100b和锥套100c被束缚到受油机100。再次控制加油机200以相对于受油机100保持在固定位置(即，在侧向和高度分离方面)，以使两架飞机彼此编队飞行。控制单元100d可操作以控制缆索卷筒单元的卷筒，以便维持缆索100b中的张力，从而减轻可能导致受油机100和加油机200相对于彼此瞬时移动的任何湍流。

现在参考图5，第二命令信号S2由加油机200的通信单元200a发送。第二命令信号S2由受油机100的通信单元100a接收并且由其控制单元100d处理。响应于第二命令信号S2，控制单元100d控制(即，反转)缆索卷筒单元，以在与第一方向D1相反的第二方向D2上将缆索100b和锥套100c朝着受油机100缩回。

缆索100b上的张力(拉力)使燃料探管200c(其与锥套100c联接)从加油机200的机头上分离。因此，从加油机200的机头抽出安装在燃料探头200c的后端的燃料软管200b。当缆索100b缠绕在受油机100的缆索卷筒单元的卷筒上时，燃料软管200b从加油机200的软管卷筒单元中排出。在该实例中，加油机200的控制单元200d控制软管卷筒单元以辅助燃料软管200b的展开。因此，在此实例中，通过加油机200的软管卷筒单元和受油机100的缆索卷筒单元的同时作用，燃料软管200b伸出而缆索100b缩回。可替代地，可以允许软管卷筒单元“自由旋转”，使得燃料软管200b仅通过缆索卷筒单元的作用而延伸。

因此，缆索100b、锥套100c、燃料探管200c和燃料软管200b被拉向受油机100。在该操作期间，受油机100和加油机200保持编队。

当锥套100c和燃料探管200c到达受油机100时，应用缆索卷筒单元的低速档，并且将燃料探管200c引导至受油机100的燃料喷嘴。燃料喷嘴接收燃料探管200c的前端，该燃料探管如上所述向锥套100c的前方突出。在这种情况下，如图6所示，燃料软管200b在加油机200和受油机100之间延伸了完整距离。两架飞机100、200仍在编队中。由缆索卷筒单元施加在缆索100b(从而在锥套100c上)上的张力(拉力)将燃料探管200c的前端牢固地保持在喷嘴中，以促进燃料的传输而不泄漏。如果需要非常高压的燃料传输，则可以提供闩锁机构以将燃料探管200c可靠地锁定到燃料喷嘴。

将加油机200的燃料泵启动，以将燃料从加油机200的燃料储罐转移到受油机100的燃料箱(即，在方向D2上)。该燃料转移由加油机200的机组人员控制。

可选地，受油机100包括一个或多个燃料泵和/或阀，用于将燃料引导至受油机100的不同的燃料箱。以这种方式，可以控制受油机100的修整和平衡。受油机100的一个或多个燃料泵可以经由燃料软管200b从加油机200汲取燃料。受油机100的燃料泵和/或阀门可以由加油机200的机组人员控制，例如通过由加油机200的通信单元200a发送到受油机100的通信单元100a并由受油机100的控制单元100d处理的信号来控制。

由加油机200的机组人员监视(并且可选地记录)转移到受油机100的燃料量。受油机100的机组人员可以例如通过无线电通信将所需的燃料总量告知加油机200的机组人员。可选地，可以由第三方(例如，拥有受油机100的航空公司的基地的操作员)向加油机200的机组人员建议要传输的燃料总量。待传输的燃料总量可以是预定的。可以使用受油机100上的燃料流动装置来记录传输的燃料量，该燃料流动装置可以在以后的时间被远程询问。

当所需的燃料量已经传输后，加油机200的燃料泵(如果使用，以及受油机100的燃料泵)被停用，从而使通过燃料软管200b的燃料流动停止。燃料软管200b可以被排空，以将任何残余燃料从燃料软管200b转移到受油机100的燃料箱。

接下来参考图7，由加油机200的通信单元200a发送第三命令信号S3。第三命令信号S3由受油机100的通信单元100a接收并且由其控制单元100d处理。响应于第三命令信号S3，控制单元100d控制缆线卷筒单元以展开缆线100b和锥套100c，从而展开仍与锥套100c联接的燃料探管200c。此外，加油机200的控制单元200d控制软管卷筒单元以缩回燃料软管200b。因此，通过受油机100的缆索卷筒单元和加油机200的软管卷筒单元的同时动作，缆索100b伸长并且燃料软管200b缩回。因此，缆索100b和锥套100c、燃料探管200c和燃料软管200b在第一方向D1上朝向加油机200移动。替代地，可以允许缆索卷筒单元“自由旋转”，使得缆索100b仅通过软管卷筒单元的作用而延伸。在该操作期间，受油机100和加油机200保持编队。

当锥套100c和燃料探管200c到达加油机200时，燃料探管200c(通过软管卷筒单元)被拉回到加油机200的机头中，以便重新附接到其上。当燃料探管200c被拉入加油机200的机头时，自致动的机械夹具被释放以使锥套100c与燃料探管200c脱开。在这种情况下，缆索100b在受油机100和加油机200之间延伸完整距离，如图8所示。两架飞机100、200仍在编队中。

现在参考图9，由加油机200的通信单元200a发送第四命令信号S4。第四命令信号S4被受油机100的通信单元100a接收，并被其控制单元100d处理。响应于第四命令信号S4，控制单元100d控制(即反转)缆索卷筒单元以在第二方向D2上朝向受油机100缩回缆索100b和锥套100c。缆索100b最初以低速档卷绕在卷筒上。缆索100b上的张力(拉力)使锥套100c沿着固定燃料探头200c向前通过，从而与燃料探头200c分离。在这种分离状态下，加油机200与受油机100解除了束缚，并自由地打破编队。缆索100b以高速档卷绕在卷筒上，以将锥套100c拉向受油机100。然后，当锥套100c接近受油机100时，再次使用低速档进行精细控制。缆索100b完全缩回，以使缆索100b被缆索卷筒单元存放，并且锥套100c被存放在受油机100的尾部。在收回缆索100b和锥套100c的过程中，受油机100优选地保持恒定的速度，以在向前方向F上的直线和水平飞行。

在上述实例中，受油机100和加油机200由它们各自的飞行员手动飞行。可替代地，可以例如通过自动驾驶自动地或者例如在无人驾驶飞机的情况下从控制站远程地控制受油机100和加油机200之一或两者的速度和方向。受油机100和加油机200的编队速度和方向(地面轨迹)可以由加油机200的机组预定，例如对于飞行中加油操作是最佳的。

同样在上述实例中，加油机200朝着锥套100c操纵(飞行)，以便燃料探管200c接合锥套100c。替代地(或附加地)，锥套100c可以被构造成由飞行中的加油机200可控制以接合燃料探管200c。在这样的实例中，套锥100c包括可调节的空气动力学控制表面，以便可控制地改变在飞行中锥套100c的位置和/或取向，从而引导锥套100c与燃料探管200c接合。

例如，锥套100c可以包括多个稳定鳍片，并且控制表面可以包括该鳍片的可偏转后缘。缆索100b可以包括导电材料，从而可以由受油机100经由缆索100b将电力提供给控制表面。替代地，锥套100c可包括用于向控制表面提供电力的气动发电机或其他专用电源。

锥套100c可以包括通信单元，该通信单元用于直接从加油机200的通信单元200a接收用于控制表面的控制信号。可替代地，用于调节控制表面的控制信号可以从加油机200的通信单元200a发送到受油机100的通信单元100a，由受油机100的控制单元100d处理，并且经由缆索100b发送到锥套100c的控制表面。

鳍片可以包括圆形的前边缘，该圆形的前边缘包括抗震材料，以最小化在展开期间对受油机100或加油机200的损坏的风险。

锥套100c可以包括雷达应答器，并且加油机200可以包括近距离雷达系统，用于辅助由加油机200的燃料探管200c进行锥套100c的低可见度捕获和接合。锥套100c可以包括不同颜色的灯以在低可见度条件下帮助锥套100c的视觉操纵。

在另一实例中，燃料探管200c(或燃料软管200b的自由端)被构造成可由加油机200的机组人员操纵以与锥套接合。

如果在加油期间燃料软管200b发生灾难性破裂，则可以由受油机100的机组人员或加油机200的机组人员启动燃料软管200b的投弃序列，这将使在燃料软管200b和加油机200之间碰撞的风险降到最低。通过从锥套100c释放燃料探管200c或通过切断燃料软管200b，所述投弃应优选地在受油机100端开始。可以快速部署滑槽(例如，使用类似于汽车安全气囊中使用的爆炸装药)，其以高速将燃料软管200b的远端拖离受油机100。在此序列之后，可以立即在加油机200近处的燃料软管200b的另一端部署类似的滑槽。在加油机200端，燃料软管200b由滑道引导以向上投弃，使得部署的滑道将燃料软管200b拖离加油机200，特别是其机翼、发动机和尾翼。燃料软管200b可以包括可以被激活以允许回收的应答器。这很有用，因为加油操作通常会在水域或人口稀少的地区进行。燃料软管200b可包括漂浮装置以帮助从水中回收。

可以提供以下其他安全特征。灭火系统可以集成到受油机100和加油机200之一或两者中。燃料流量阀可以设置在燃料软管200b中并链接到压力传感器，使得突然的压力损失将自动导致阀和燃料泵关闭。可以提供惰化系统以供应惰性气体，以在燃料转移完成时排空燃料软管200b，并排空受油机100中的燃料管线。燃料软管200b可包括雷电扩散装置，例如设置在燃料软管的表面处或下方的导电网，以消散雷击。

应当理解，已经关于本发明的优选实例描述了本发明，并且本发明可以以许多不同的方式进行修改，而不背离所附权利要求所限定的本发明的范围。

在一个实例中，燃料探管200c位于加油机200上除机头以外的位置，例如在驾驶舱上方或在机身侧面上的向前位置。在这样的实例中，软管卷筒单元适当地位于加油机200中的燃料探管200c附近。

在一个实例中，省略了加油机200的燃料探管200c。在这种情况下，燃料软管200b的自由端从加油机200的机头伸出，并被锥套100c和受油机100的燃料喷嘴接合。

对于本发明的所有实例，由加油机200的通信单元200a发送至受油机100的通信单元100a的命令信号可以被顺序地发送和处理。替代地，两个或更多(可选地全部)信号可以被同时发送并顺序地处理。受油机100的控制单元100d可以被预编程为在接收到同时发送的信号时执行顺序处理。

设想与锥套一起使用除缆索以外的各种类型的线绳，例如，电线、绳索、绳、链等，并且所有这些都在所要求保护的发明的范围内。

本发明向多方提供利益，但是主要给飞机制造商和商业飞机运营商例如航空公司提供利益，如下。

研究表明，商用飞机的飞行中加油(IFR)节省的燃料约为11-23％，其中不包括通过加油机运送的燃料。由于燃料是非常高的运营成本(IATA估计，2018年全球航空业的燃油账单为1,880亿美元)，因此节省如此数量的机会是革命性的(通常认为通过发动机效率节省2％的燃油已是大的改进)。这些节省的燃油将对航空公司以及整个行业的盈利能力产生重大影响。

为现有飞机提供IFR能力还将带来以下好处：

-减轻了起飞重量，从而能够使用更短的跑道，这将可以进入目前没有所需跑道长度的新目的地机场。

-由于重量减轻，起飞所需的推力降低，因此在CO2排放量、减少噪音和污染方面带来了环境效益。

-降低着陆费，减少加油停飞的次数，并减少对环境的影响。

-预计起落次数减少，从而延长起落架、轮胎和飞机结构的使用寿命，从而随着时间的推移提供更好的资产利用率。

-可以减轻机场的运力限制，因为尽管航空业的整体运力将增长，但机场的利用率将相应降低。

随着配备IFR能力的飞机机队范围的扩大，将出现更多的目的地，因此，将存在更好的运力利用和市场机会。具有IFR能力的航空公司对没有IFR能力的航空公司可以建立可持续的竞争优势。对于准备为到达没有超出使用IFR的范围的热门商业目的地的较短飞行时间付费的优质客户，可以实现收入的提高，尽管这依赖于其他限制因素(例如，员工、耗材、乘客舒适度等)。节省时间和燃料的一部分将来自直接飞行的路径，其不需要从最佳降落和加油路径转移，以及着陆、地面加油和起飞的实际时间和成本。

从长远来看，可以对飞机的设计进行调整，在较小的油箱以及所需的燃料存储和重量之间进行权衡，以应对更多的付费乘客、更多的货物或其他可以优化航空公司的收益的增值服务。可以在不同的高密度飞行位置中提供加油机服务，从而相对于附近经过的飞行情况优化位置。加油机将在规定的空中走廊服务区域(“空中仓库/加油站”或“燃油摆渡站”)中提供定期的燃料转移服务，这些服务可从可能仅从事加油机运营的附近机场提供。加油机从尾部向商用受油机提供燃料以及从前进位置向军事受油机提供燃料的可能性提供了双功能加油机的机会，能够为商用飞机(如本文所述)和军用飞机两者提供服务(通过既定的探管和锥套或飞行伸缩套管方法)。

将IFR“改造”到现有机队(非军事部门中约有20,000架正在运行的飞机)的机会从IFR设备、安装和售后服务中获得了额外的收入机会。由于IFR设备可以通过标准尺寸的货物ULD装置进行改装，该装置可适用于各种飞机制造商的飞机，因此，一个制造商就有机会在竞争对手的飞机以及他们自己的飞机上占领这一市场。存在收益机会来分享航空公司将实现的材料节省。

从长远来看，可以更改飞机设计，以考虑到即使长途飞行也需要携带较少的燃油。这将为引入更多付费旅客或增值服务的能力提供更大的灵活性，这增加收入机会，因而增加收入。采用这种IFR技术的飞机设计将具有实质上更高的燃油效率，因此采用者将获得可持续的竞争优势。它还将提供更大的保护，以防止采用替代电力系统以及实施替代电力系统所需的投资。在对环境越来越敏感的市场中，环境利益将是竞争优势。

新的加油机设计或对现有加油机机队的改造，既可以通过这种新颖的IFR技术为客运和货运的商用飞机提供服务，也可以通过现有的锥套、探管和飞行伸缩套管方法为军用飞机提供服务。这将为飞机制造商提供竞争优势，尽管客户具有跨两个部门支付费用的能力以及具有双重功能的飞机租赁；优化资产利用并从实质上降低了两种用户的能力成本。

尽管已经在民用或商用飞机的操作环境中对本发明进行了总体描述，但是应当理解，本发明在民用和军用环境中均适用于各种类型的飞机。例如，本发明可以与固定翼和旋转翼飞机(例如，直升机)以及有人和无人飞机(例如，无人机)结合使用。

同样，尽管设想本发明最典型地与液体燃料一起使用，例如煤油(通常用于给大型商用飞机提供动力)，但是本发明也可应用于其他燃料类型，例如气体或推进剂，或电力传输。