[实用新型]一种基于智能材料的嵌入式智能加油软管系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能材料领域的技术，尤其是指把智能材料（电变流体）嵌入空中加油机加油软管中形成的一种基于智能材料的嵌入式智能加油软管系统。

背景技术

自上个世纪80年代以来,以智能材料与智能结构为代表的高效、高精度系统与结构，因其具有可控、体积小、承载力大、高效率、高精度等优良特性，而得到了人们的高度重视，在航空航天、能源、交通、医疗、建筑及国防等领域都有广泛的应用前景,形成了一个集控制、材料、力学和物理等多学科交叉的新型研究领域。此研究方向已被列入国家发展规划中重点发展的方向之一,体现了国防和国民经济的强烈需求。

工程中常见的智能材料有压电陶瓷、超磁（电）致伸缩材料、形状记忆合金及磁(电)变流体等。上世纪40年代末，Winslow（1947）首先提出了电变流体Elect-Rheological(ER)Fluid的概念以及电变流体阻尼器（1949）的设计理念。所谓电变流体就是将微米级别的导电颗粒随机分散于非导电液体溶液中，从而形成悬浮液（电变流体）。电变流体在无外加电场下体现出典型的流体特性；在外加电场的作用下，随机分布的导电微粒会迅速地（毫秒级）被极化并重新排列而使电变流体的粘度在极短时间内迅速增加两个数量級以上，从而表现出固体特性；去掉电场后，导电材料又会恢复随机分布的状态，而使电变流体恢复液体的特性。

电变流体具有剪切和挤压强度连续可调、响应快速和可逆转变的奇特性质，是独一无二的软硬程度可调节的智能材料。根据其不同的工作模式(剪切，挤压，流动),可用于离合器、阻尼系统、减震器、制动系统、无级变速、液体阀门、机电耦合控制、机器人等，在几乎所有的工业和技术领域均有广泛应用。利用电变流体的挤压工作模式，将其嵌入结构中,通过调整电场改变电变流体刚性与阻尼特性，以实现对结构动态特性的调整，从而实现在不同载荷状况下对结构的振动控制，尤其在极端载荷状况下，例如共振与颤振。

1923年8月27日第一架代号为DH-4B的空中加油机被载入航空史册以来，随着加油机的发展，目前加油的方式可分为软管加油和硬管加油。相较于软管加油，硬管空中加油系统的主要优点是输油能力高；而其主要缺点是同时只能对一架飞机加油。软管加油的软管可有由绞盘控制放出和回收，它可对多架飞机同时输油，这样就大大降低了编队飞机加油的时间。因而软管加油方式是空中加油机发展的主流。

软管式空中加油系统在设计、生产与应用过程中需突破与解决的一个关键技术难题就是软管本身对大气紊流相当敏感，输油管会在空中飘动。在受油机、加油机与大气环境的作用下，加油软管极易产生共振与颤振现象，从而导致机毁人亡的严重事故。这也是制约软管式空中加油系统发展的一个瓶颈。西方国家在此领域的研究开展得较早，也有相应的解决方案，例如对空中加油时的大气环境建立严格的监测与设立标准。但是，由于软式绳索系统（软式加油管）本身的动力学模型目前仍然不明确，而其西方国家在该领领域对我国进行严密的技术封锁，制约着我们国家在该领域的发展。而该领域的研究对国家安全有着重要的意义！

实用新型内容

有鉴于此，针对我国加油软管所面对的瓶颈，本实用新型提出一种基于智能材料的嵌入式智能加油软管系统，解决加油软管对空中大气紊流较敏感问题，有效地避免传统加油软管在大气紊流及加油与受油机等外界因素共同激励下所产生共振和颤振的现象。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种基于智能材料的嵌入式智能加油软管系统，包括加油软管，该加油软管内密封嵌设有电变流体和设在该电变流体相对两侧的电极层；还包括传感单元、控制单元及电流放大单元，该传感单元设在所述加油软管上，该传感单元电连接所述控制单元的输入端，该控制单元的输出端通过所述电流放大单元电连接至所述电极层上。

所述电变流体嵌于所述加油软管的位置为该加油软管振动模式下的对应波腹点的位置。

所述加油软管内还嵌设有防静电层，该防静电层设在所述电极层的外侧位置。

所述加油软管内还嵌设有密封包围所述电变流体和电极层的封严层。

所述加油软管内还嵌设有防静电层，该防静电层隔设在所述封严层和电极层之间。

所述传感单元采用压电陶瓷片，该压电陶瓷片表贴在所述加油软管上。

所述电极层设在所述电变流体对应沿所述加油软管壁厚方向上的内外相对两侧位置。

所述电极层采用铝膜材料制成。