Определение упругих характеристик первичного преобразователя датчика давления в системе воздушных сигналов

Рассматриваются первичные преобразователи датчиков давления, входящих в систему воздушных сигналов и работа которых основана на оптическом методе преобразования информации. Ключевой особенностью этих первичных преобразователей, подчеркивающей значимость данного исследования, является инновационная упругая система, которая состоит из упругой мембраны и манометрической коробки и обладает заданной переменной жесткостью, что позволяет линеаризовать характеристику упругой системы в функции высоты полета воздушного судна. Взаимно встречное, действующее на различных временных интервалах, перемещение мембраны и манометрической коробки при измерении давления снижает влияние суммарного упругого гистерезиса. Представлена методика математического моделирования упругой характеристики системы, которая учитывает взаимное движение упругой мембраны и мембран, составляющих манометрическую коробку. Разработан обобщенный алгоритм расчета упругих характеристик системы. С помощью программного комплекса ANSYS определены прочностные характеристики упругих чувствительных элементов. Выполнен сравнительный анализ упругих свойств системы, полученных с помощью аналитического метода, конечно-элементного моделирования и эксперимента.

1. Антонец И. В., Борисов Р. А. Методология разработки датчика статического и полного давлений на базе упругих чувствительных элементов и оптических линеек // Вестн. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2021. № 1 (134). С. 33–50. DOI: 10.18698/0236-3933-2021-1-33-50.

2. Антонец И. В., Борисов Р. А. Датчик статического и полного давления на основе линейки фотоэлектронных приемников // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 3. С. 222–227. DOI: 10.17586/0021-3454-2020-63-3-222-227.

3. Пат. 2762543 РФ, МПК G01L 7/00 (2006.01). Датчик статического и полного давлений / И. В. Антонец, Р. А. Борисов, Г. М. Горшков, Л. А. Нигматуллина. Заявл. 25.11.2020, опубл. 21.12.2021. Бюл. № 36.

4. Антонец И. В., Борсоев В. А., Борисов Р. А., Степанов С. М. Разработка аэрометрических устройств, определяющих остаточную деформацию упругого чувствительного элемента // Научный вестн. МГТУ ГА. 2018. № 21. С. 11–21. DOI: 10.26467/2079-0619-2018-21-1-11-21.

5. Солдаткин В. М., Ганеев Ф. А., Солдаткин В. В. Авиационные приборы, измерительно-вычислительные системы и комплексы: Принципы построения, алгоритмы обработки информации, характеристики и погрешности / Под ред. В. М. Солдаткина. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2014. 526 с.

6. Андреева Л. Е. Упругие элементы приборов. М.: Машиностроение, 1980. 230 с.

7. Пономарев С. Д., Андреева Л. Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. М.: Машиностроение, 1980. 236 с.

8. Антонец И. В., Терешенок А. П. Методы расчета и моделирования упругих элементов: Учеб. пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2013. 121 с.

9. ANSYS Structural Analysis Guide: ANSYS Mechanical R18.2. [Электронный ресурс]: , 02.10.2024.

10. Сборник руководств программы ANSYS [Электронный ресурс]: , 02.10.2024.

11. Справочник по сопротивлению материалов / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. Киев: Наукова думка, 1988. 736 с.

12. Пат. 2712777 РФ, МПК G01L 7/02 (2006.01), G01L 11/02 (2006.01). Датчик аэрометрических давлений / И. В. Антонец, Р. А. Борисов, А. А. Черторийский. Заявл. 13.05.2019, опубл. 31.01.2020. Бюл. № 4.