微矩形,甚至毫微矩形連接器應用不斷增加。微矩形MIL-C-83513連接器主要技術指標與MIL-C-24308相同,但接觸件間距由2.54mm縮小至1.27mm,接觸件最小規格可達24號,接觸件最多數量可達4排100芯。這種高密度小型化連接器巳在航空電子設備、導彈、導航設備和發射跟蹤控制系列獲得成功應用。
近年來發展起來的納米型連接器原設計是針對持續微型化能和硅芯片功能兼容的實用的互連解決方案。接觸件間距為0.635mm,是微矩形MIL-C-83513連接器的擴展產品,也稱為微小型D纟列連接器。它有帶狀、矩形、圓形、同軸等四種結構。納米型連接器將理想的尺寸和重量與性能相結合,如端子阻力小,溫度值廣,每線電流可達1A,使其成為真正最小最有韌性的微小型連接器。
PCB連接器也趨向小型化。目前大量使用的MIL-C-55302連接器包含多種結構、多種間距產品;除常用的2.54mm標準間距外,2.5mm、2mm、1.27mm接觸件間距產品在一些較新的軍用裝備上需求量日益增加。接觸件密度是沿連接器長度方向上的接觸件數量來衡量的。2.54mm標準間距的接觸件密度,每英寸為30個,而高密度PCB連接器接觸件密度,每英寸為80個。
我國微矩形連接器主要以航天系統3419廠生產的J29、J30等微矩形連接器,采用彈性陽接觸件(麻花針)(圖8),
圖8 彈性陽接觸件(麻花針)
J29A接點間距1.91mm,J30、J30J接點密度高:接點間距1.27mm。接觸件與導線端接方式可分為壓接和焊接兩種品種。連接器與印制板的連接方式可分為直插和彎插兩種。其質量達國內同類產品先進水平,在產量上己占據國內市場份額的86%以上。廣泛用于航天、航空、電子計算器等各類電子設備的電路連接。其中J30、J30J系列微矩形電連接器滿足GJB2446《外殼定位超小型矩形電連接器總規范》(等效MIL-C-83513)要求。相當于美國MDM產品(圖9、圖10)。
圖9 J30微矩形連接器型譜
圖10 J30-15微矩形連接器
法國蘇里奧公司生產的MicroComp微矩形連接器接觸件間距小于2mm,外形尺寸與MIL-C-83513連接器相同,是替代標準的D型連接器。也是目前國際上帶可卸接觸件的高密度、復合材料殼體的矩形連接器(見圖11),從7芯到104芯有9種型譜排列。該系列產品己引進用于戰術導彈等軍用裝備上。
圖11 MicroComp微矩形連接器
3、耐環境
為減輕重量可選用微型和復合材料的產品、火箭發動機部位可選用耐高溫、耐腐蝕的不銹鋼殼體材料產品、潛艇艙內外連接部位可選用玻璃燒結密封電連接器。衛星、飛船上可選用耐太空環境熱真空釋氣的電連接器。復合材料在第四代戰機使用率大幅上升。由于機身使用復合材料,包括連接器在內的所有組件都暴露在極嚴酷的環境下,例如閃電會產生極強的大電流,經測試證明;蘇里奧公司經金屬化表面處理的MIL-DTL38999復合材料連接器(圖12)能保證產品全壽命中屏蔽、耐閃電電流達10000A、耐化學腐蝕等優良性能。
由于復合材料殼體連接器重量輕、耐腐蝕性高,現已成功地應用于我國神舟飛船等航天、航空等重點系統工程。
圖12復合材料圓形連接器
4、高速數據傳輸
隨著近代電子技術的發展,在航天、航空等軍用裝備上傳遞的信息數據越來越多,在容量和傳輸速率等方面都是無法和過去相比擬的。而要滿足上述要求,又不增加重量和配線的復雜性,則必須向軍用以太網發展,也就是把航天、航空等飛行控制系統用一個網絡連接起來。法國蘇里奧公司研制出新的四同軸接觸件(見圖13),是在一個極小的零件中實現以太網信號數據的高速雙向(全復)傳輸(100Mpbs),而沒有任何數據丟失。這種新的接觸件結構比常規配線方式減少了50%的尺寸,采購和安裝費用也大為降低。
圖13 四同軸接觸件連接器
圖14 ELIO光纖接觸件連接器
由于不斷增加的信息數據流量,要求更大的帶寬。美國F-35戰機首先選用光纖傳輸技術,在紅外制導、視頻監控系統中都使用了光纖連接器。蘇里奧公司研制出的高性能光纖接觸件和連接器,可安裝單芯至最多達700芯的ELIO光纖接觸件(見圖14)。
高速傳輸技術已在許多新的航天、航空型號研制中應用。蘇里奧公司研制的四同軸接觸件和才獲得標準化,在目前國際上矚目的產品ARINC系列和MIL-DTL-38999系列III中使用。
5、電源連接器
大電流連接器能滿足高電壓大電流的電氣連接。例如潛艇快速充電等重大軍事裝備的電源系統,都需選用大電流高電壓連接器。其工作電壓380V(50Hz) ,工作電流800~1000A,溫升不超過60℃。要求連接方便、迅速、插拔力小、使用壽命長。如800A大電流線簧插孔,是一種結構新穎性能優異可靠性高的插孔。與一般開口插孔片簧式插孔相比,具有接觸電阻小、插拔柔和、抗振動、耐沖擊、壽命長、可靠性高等特點。其失效率僅為10-9 。
6、特種連接器
特種連接器種類很多;如航天系統工程中用于火箭與地面設備分離的大型多芯脫落電連接器和用于級間分離、星箭分離的分離電連接器,用于潛艇水下發射的深水密封電連接器,用于電磁屏蔽和抗干擾的濾波連接器,用于光纖高速數據傳輸的光電混裝、光電轉換電連接器等。這類連接器可靠性要求特別高,技術難度大,需求量一般不大,但都屬于系統工程的關鍵產品。
五、軍用連接器應用中存在的主要問題
上世紀九十年代開始,隨著我國質量管理保證體系認證和產品質量認證制度在軍用電連接器生產廠的宣傳貫徹和落實,在國內航空、航天、電子系統,一批軍用電連接器生產廠骨干企業都通過ISO2001質量管理保證體系認證,并先后獲得了由國防科工委組織的以產品系列標準為依據的軍標線生產質量認證。企業生產軍用電連接器的質量保證能力、管理水平和綜合素質,都獲得了較大的改善和提升。
但遺憾的是我國軍用電連接器行業不是先制訂標準按標準生產,而是倒過來,先根據引進的樣機測仿,然后按雙方簽訂的技術協議研制生產仿制產品交付使用。產品標準的編制往往都是在實際產品己交付使用之后。由于各個軍用連接器專業生產廠要滿足來自不同行業系統、各種不同型號產品的配套需要,故往往相同型譜、設計結構、功能和用途的電連接器,在不同生產廠有不同的型號命名方法。并按照各自制訂的企業標準或企業軍用標準接受訂貨和組織生產。特別是在市場經濟驅動下,只要用戶提出需要什么,就生產什么。產品顯得十分雜亂,難以做好產品的標準化、系列化。
由于企業重生產,忙于應付用戶的配套需求,而輕視了產品的基礎研究,自主研發的專利產品很少。由此很難改變步人后塵的現狀。在一些國際IEC(國際電工委員會)的TC48(電子設備用機電組件和機械結構委員會)及SC48B(連接器分技術委員會)中我國的標準化專家占有重要席位不多。由此也說明我國在國際連接器行業的技術地位還沒有確立,在國際上沒有形成自己的技術特色和可駕馭行業發展的能力。
我國軍用電連接器行業除選用的材料、生產工藝和國外先進的發達國家相比有一定差距外,最大的差距和先天不足是在行業內沒有設置專門的連接器研究機構。由此也就不能根據未來技術需求先編制標準、發布標準,使用單位依據標準選擇產品、依據標準訂購產品,生產單位根據標準和訂單組織生產。使標準在技術、生產和經營中起主導作用。
六、對軍用連接器應用發展的意見和建議
1、轉變觀念
要提高對電連接器在軍事武器裝備中作用地位的認識和重視程度。目前許多領導總認為電連接器在各類電子元器件中技術含量低,插插拔拔、不如半導體集成塊那樣復雜。于是放松了對電連接器技術基礎工作的投入力度,具體表現為部分單位技術力量薄弱、設備陳舊落后、設計工藝檢驗人員缺乏專業技術培訓。生產工藝設備的更新改造和智能化檢測儀器設備的應用推廣任務還相當艱巨,真是任重而道遠。生產和使用軍用連接器的單位必須轉變觀念,要及時學習借鑒、引進和消化吸收許多國內外包括民用電連接器生產廠在內的一些新工藝、新技術、新設備。不斷提高各自的設計、工藝等專業化水平。
特別值得注意的是;是我國在現行市場經濟運行體制下,有相當一部分民營企業也承接了軍用電連接器的生產任務。雖然大都也通過了ISO2001質量管理體系認證或某型號系列產品軍標線的認證,但往住是留于形式,實際存在問題很多,質量隱患屢見不鮮。從作者從全國各地收集來的產品樣本對比分析就可見一斑,其中有許多仿冒偽劣產品,也可稱為連接器的[盜版] 。一旦用于軍事武器裝備出現失效故障后果不堪設想。
為此各級領導和使用單位,在組織采購和選用軍用連接器時,必須對此必須要有清晰的認識和保持高度的警惕。必須在型號選用的初期,從管理制度上嚴加控制防范。
2、加強標準化管理
航空、航天、兵器、艦艇等軍事武器裝備系統,必須按型號編制[電子元器件優選目錄],經過調查研究和歷年來可靠性篩選試驗和實際使用結果,將質量穩定可靠的電連接器列入目錄,淘汰一些性能落后、制作粗糙、質量低劣產品。特別是新立項的一些國家重點軍事裝備系統工程,在研制初期一定要做好電連接器的標準化系列化工作,要聘請專家對優選目錄進行評審。歷史經驗告誡我們;若研制初期不重視此項工作,在隨后研制過程中,甚至產品定型后,仍將后患無窮。
3、加強技術基礎工作
為滿足軍用電連接器小型化、高密度、高可靠、多功能等要求,在國內航空、航天、電子等系統電連接器專業生產廠,必須通過強強聯合、優勢互補,進一步提高各自的設計、工藝、檢驗等專業化水平,特別是要提高品牌意識,重點發展名優產品,逐步淘汰低端落后產品。
失效是供需雙方寶貴的財富,通過認真的失效分析,可找到改進設計工藝,提高產品質量和可靠性的科學依據。故各單位必須建立一支經驗豐富能解決實際問題的失效分析專業隊伍。
要貫徹科技以人為本的精神加強對設計工藝和檢驗人員的技術培訓對從事質量一致性檢驗和驗收的人員一定要通過專業培訓持證上崗。
4、加強產、學、研結合
回顧我國軍用連接器的應用歷史可知;是“需求推動發展”。這些專業生產廠建廠之初,都始于型號配套需要,以生產圓形低頻電連接器為主,矩形、電源連接器品種數量較少,高頻同軸連接器大都以國外采購途徑獲得。電纜組件(電纜網)由各使用單位自行組裝。形成我國特色和具有自主知識產權的產品系列十分有限。特別是電連接器行業的產、學、研結合較差,大專院校設立的電器應用專業,缺乏獨創的基礎性應用研究。
必須改變目前學校和科研院所所研究課題與生產廠實際和用戶應用距離甚遠的現狀。從事連接器電接觸理論研究的高校,應更多地研究解決軍用電連接器實際應用問題。目前許多軍用電連接器都選用企業標準,其中許多技術指標規定都缺乏科學驗證,若高校和科研院所能和生產廠聯合開展產品性能摸底試驗、鑒定試驗、可靠性增長試驗等,必將大大提高軍用電連接器產品標準的科學性和權威性。
作者:上海航天技術研究院808研究所 楊奮為
參考文獻
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