加油接头力传感器设计

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28900

Abstract

Abstract:

The refueling device is one of the important development directions of the air tanker. The force sensor of the boom nozzle is important device for the automatic load alleviation system to eliminate the boom load and realize the closed-loop control. However， at present， there is no such device in China to meet the actual need. The overall design and research of the force sensor for the boom nozzle is carried out to solve the problems of the isolation of the circuit from the fuel channels， electromagnetic shielding， and the crosstalk of pitch and roll measurement. The elastic body is designed as a tubular structure， and the reasonable strain-sensitive position is determined. Under the premise of small outline dimensions， consistence of the inner diameter of the elastic body with that of the telescoping boom and the nozzle is achieved to ensure the optimal design of the refueling system structure and improve the measurement accuracy. Through the design， analysis and test verification of the output sensitivity etc.， the safe， reliable and accurate measurement of the boom load is realized， which can provide support for the development of the refueling device.

Key words: force sensor, automatic load alleviation system, boom load, crosstalk, elastic body, tubular structure

CLC Number:

V228.1⁺7

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Figures/Tables 11

Fig.1

Fig.2

Fig.3

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Fig.7

Fig.8

Table 2

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序号	元件名称	数量	失效率/10^-6	总失效率/10^-6
合计				47.736 8
1	弹性体应变区	20	0.7	14
2	应变计粘贴面	20	0.25	5
3	补偿电阻	32	0.15	4.8
4	应变计	20	0.2	4
5	胶粘面及胶层	60	0.15	9
6	焊点	56	0.025	1.4
7	焊盘	108	0.009 6	1.036 8
8	密封胶	5	0.3	1.5
9	电连接器	2	0.5	1
10	电缆线	6	1	6

载荷方向/kN	-Y向/μV		+Y向/μV		-Z向/μV		+Z向/μV
载荷方向/kN	滚转通道	俯仰通道	滚转通道	俯仰通道	俯仰通道	滚转通道	俯仰通道	滚转通道
0	0	0	0	0	0	0	0	0
0.50	-2 464	9	2 463	-8	-2 466	10	2 464	-12
1.00	-4 929	17	4 927	-15	-4 935	22	4 933	-24
1.50	-7 393	25	7 391	-23	-7 400	34	7 397	-38
2.00	-9 859	34	9 856	-30	-9 872	44	9 867	-50
2.25	-11 101	42	11 098	-39	-11 156	56	11 150	-62
2.00	-9 861	32	9 857	-31	-9 873	46	9 869	-54
1.50	-7 397	23	7 394	-24	-7 402	38	7 400	-42
1.00	-4 932	15	4 930	-17	-4 936	26	4 935	-28
0.50	-2 465	7	2 465	-9	-2 467	14	2 466	-16
0.00	-1	0	1	-1	-1	2	1	-2

性能指标	环板式结构	圆管式结构
最大应力/MPa	911	678.9
强度安全系数	1.44	1.93
串扰/（%FS）	1.8	0.56
输出灵敏度/（mV/V）	1.002~1.009	1.110~1.115
外型尺寸/mm	∅200×110	140×140×160
质量/kg	11.5	9
电路同燃油隔离	隔离不可靠	物理隔离可靠

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Design of a force sensor for boom nozzle

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