淺談航天產(chǎn)品中電連接器的選用

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所 王道巖

淺談航天產(chǎn)品中電連接器的選用

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所 王道巖

電連接器是航天系統(tǒng)工程廣泛使用的重要配套接口元件，從系統(tǒng)、分系統(tǒng)、機(jī)柜等任何一個(gè)電連接器失效都將導(dǎo)致航天系統(tǒng)工程的失敗，正確選用電連接器是保證其使用可靠性的前提條件。因此，航天電連接器選用時(shí)的可靠性可以確保航天產(chǎn)品的可靠性，有著重要的意義。

電連接器；選用；可靠性

1.概述

航天產(chǎn)品中電連接器是負(fù)責(zé)控制航天產(chǎn)品整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的電力傳輸、信號(hào)控制、數(shù)據(jù)傳輸。在產(chǎn)品的整個(gè)系統(tǒng)，各部件的子系統(tǒng)，機(jī)柜的控制單元，印刷電路板的每個(gè)可更換的獨(dú)立單元插座中，電連接器都存在并且選用的失敗會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的失敗。因此，在航天電連接器設(shè)計(jì)選用上，需要保證使用的可靠性，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的工程可靠性具有十分重要的意義。要正確使用電連接器，我們必須了解現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的品種，規(guī)格，性能和具體使用的場(chǎng)合，對(duì)生產(chǎn)出的電連接器質(zhì)量要進(jìn)行試驗(yàn)，并了解相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。選用過程中要注意電連接器的機(jī)械參數(shù)，環(huán)境參數(shù)，安全參數(shù)，尺寸，重量及安裝方式，并可以參照產(chǎn)品說明書，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議等等，從各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)選用的電連接器可靠性進(jìn)行分析。

2.電連接器的選用要求

連接器是連接電氣線路的機(jī)電元件，正確選擇和使用電連接器是保證電路可靠性的一個(gè)重要方面。電連接器的型號(hào)種類很多，選擇連接器不是一件容易的事，要選擇適合產(chǎn)品的連接器需要仔細(xì)的篩查。例如，連接器的大小，絕緣的類型，金屬的類型和鍍層的種類，安裝的方法等，都直接關(guān)系到系統(tǒng)的空間，性能要求和互連的要求。用戶可以從連接器的產(chǎn)品說明書入手，了解所選用的連接器基本情況，從性能要求中選擇一個(gè)滿意的連接器。

2.1 環(huán)境參數(shù)要求

電連接器使用過程中存在不同的環(huán)境，因此選擇預(yù)定環(huán)境條件的適當(dāng)?shù)倪B接器。

環(huán)境溫度——連接器的工作環(huán)境的溫度是由金屬材料和連接器中的絕緣材料來確定。

大氣壓力——在高海拔地區(qū)空氣稀薄，耐壓性能會(huì)下降。

水分——對(duì)裝置外部連接器，經(jīng)常要考慮環(huán)境條件的濕氣，滲水和污染。在這種情況下，應(yīng)該選擇更好的密封連接器。

腐蝕環(huán)境——可根據(jù)產(chǎn)品使用的不同的腐蝕性的環(huán)境中，所選擇的對(duì)應(yīng)的電鍍的連接器。

2.2 電參數(shù)要求

在電連接器的型號(hào)選擇上，要考慮所選產(chǎn)品的三個(gè)電參數(shù)，電壓、電流和電阻。

接觸電阻——對(duì)于低阻抗電路時(shí)，接觸電阻是當(dāng)連接器被連接在串聯(lián)電路中的一個(gè)重要參數(shù)。

最大電流——由接收電連接器及其端子電線的數(shù)量限制。

最大電壓——取決于電路間隙（即接觸間距和爬電距離），并考慮使用的絕緣材料。

2.3 機(jī)械參數(shù)要求

在連接器的選擇上，要考慮連接器的空間和尺寸限制，以及其他的物理特性。

振動(dòng)與沖擊——根據(jù)期望的振動(dòng)和沖擊要求，選擇適當(dāng)?shù)倪B接器。由于飛機(jī)和導(dǎo)彈飛行速度的增加，振動(dòng)和沖擊加劇，造成絕緣的固定板斷裂，導(dǎo)線和外殼接觸，甚至造成配合部件的分離，特別是在更嚴(yán)重的振動(dòng)震動(dòng)，彈性絕緣安裝板之間的外殼有阻尼或緩沖效果。

鎖緊方式——振動(dòng)過程中容易引起連接器分離，一般的鎖緊方式是螺紋連接加安全保險(xiǎn)線，而卡口鎖緊方式不僅抗振性能好，而且連接迅速；推拉式連接拔插速度較快，適用于總分離力不大的連接器。

安裝方法——分為前部安裝和后部安裝，安裝方法是鉚釘，螺釘，夾具或連接器本身彈簧鎖快速鎖定。

定位鍵——為了防止類似連接器的錯(cuò)誤匹配，也可以使用幾個(gè)定位鍵結(jié)構(gòu)。

維修要求——由于在修復(fù)過程中存在一定的損耗和變形，實(shí)際情況與預(yù)期的連接分離不一致，應(yīng)當(dāng)考慮到可能的維護(hù)條件來選擇合適的終止方法，安裝方法，允許配合力等。

2.4 安全參數(shù)要求

絕緣電阻——主要受絕緣材料、溫度、濕度、污損等因素的影響。

耐壓——主要受絕緣體材料、環(huán)境溫濕度、爬電距離、接觸對(duì)間距、大氣壓力的影響。

3.電連接器的使用要求

3.1 連接與分離操作

卡口式圓形電連接器。連接時(shí)，先將插頭上的鍵槽與插座上的鍵對(duì)準(zhǔn)，然后將插頭插入插座，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊套，直到感覺有卡釘落入螺旋槽槽孔的震感或發(fā)出“咔嚓”聲為止，并檢查鎖緊套是否在到位指示處或卡釘是否進(jìn)入槽孔。分離時(shí)，稍向前推鎖緊套，并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖緊套解鎖，然后順勢(shì)向后拉開即可分離。

螺紋式圓形電連接器。連接時(shí)，先將插頭上的鍵槽與插座上的鍵對(duì)準(zhǔn)后，將插頭插入插座，旋轉(zhuǎn)鎖緊套至鎖緊到位指示線或退刀槽處，直至擰不動(dòng)為止，即連接到位。分離時(shí)，逆時(shí)針旋松鎖緊套，直至插頭與插座分離。

推拉式圓形電連接器。連接時(shí)，先將插頭上的鍵槽與插座上的鍵對(duì)準(zhǔn)后，順勢(shì)用力推進(jìn)鎖緊套將插頭插入到插座內(nèi)，直到感覺有小圓球被彈入環(huán)形槽孔內(nèi)的震感或發(fā)出“咔噠”聲為止，并檢查鎖緊套是否到位或小圓球是否進(jìn)入槽孔。分離時(shí)，用力拉出鎖緊套，即可使插頭彈出插座。

3.2 固定操作

應(yīng)由安裝電連接器尺寸附圖中說明，在固定面板上配打電連接器安裝孔，并牢牢地固定在預(yù)定位置，利用螺紋鎖緊設(shè)備。用于安裝固定電連接器的面板和框架應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以滿足航天環(huán)境要求。當(dāng)連接插頭和插座是非定位殼體固定側(cè)的電連接器中，為了確保固定插頭和插座對(duì)準(zhǔn)，應(yīng)固定在配合狀態(tài)。在一個(gè)特定的設(shè)備環(huán)境中，無論是化學(xué)，物理，或在電性能方面，封裝性能不得改變灌封措施的保護(hù)。電連接器上的電纜或電線應(yīng)該連接并固定。一些電連接器，以防止松動(dòng)或脫落掛鉤應(yīng)采取保險(xiǎn)措施，加強(qiáng)保險(xiǎn)。

操作人員應(yīng)充分了解所要操作的電連接器操作方法，以保證正確操作。連接前，核實(shí)其型號(hào)是否對(duì)應(yīng)，并保證相互證連接時(shí)正確定位；連接后，應(yīng)確保電連接器的連接到位。電連接器在未正確連接到位并完全鎖緊前，禁止通電。電連接器對(duì)接或分離時(shí)，應(yīng)盡量使插頭和插座的軸心線重合，并且要扶正電纜，避免插頭受到切向力的作用，防止電纜下垂導(dǎo)致電連接器的損壞。

3.3 可靠性預(yù)計(jì)

對(duì)國(guó)產(chǎn)電連接器的失效率可采用國(guó)軍標(biāo)GJB/Z299B-98“電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)”進(jìn)行預(yù)計(jì)，可根據(jù)下式求出。

λp=λb×πE×πQ×πP×πK×πC

式中：λp—工作失效率；λb—基本失效率；πE一環(huán)境系數(shù)；πQ—質(zhì)量系數(shù)；πP—接觸件系數(shù)；πK—插拔系數(shù)；πC—插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)。

對(duì)進(jìn)口電連接器的失效率可采用美軍標(biāo)MIL-HDBK-217E“電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)”進(jìn)行預(yù)計(jì)，可根據(jù)下式求出。

λp=λb×πE×πP×N λcyc

式中：N—工作插腳數(shù)，對(duì)于插拔率≤40次/1000h的電連接器，λcyc項(xiàng)可忽略不計(jì)。

4.結(jié)束語

如何選擇適用的電連接器是一個(gè)復(fù)雜的工作，必須對(duì)電連接器的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行掌握，根據(jù)產(chǎn)品說明書信息進(jìn)行分析，再加上試驗(yàn)的準(zhǔn)確分析才能做出判斷，在選型過程中還要結(jié)合自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)互連件的要求，充分理解電氣，結(jié)構(gòu)，環(huán)境和功能，以選擇最適當(dāng)?shù)碾娺B接器。航天電連接器制造商主動(dòng)從使用領(lǐng)域進(jìn)行信息收集，對(duì)電連接器的功能和操作需求進(jìn)行分析，開發(fā)和生產(chǎn)新的質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，更好的設(shè)計(jì)一流的產(chǎn)品以適應(yīng)航天事業(yè)的發(fā)展需要。

［1］楊?yuàn)^為.航天用電連接器的可靠性研究［J］.上海航天，2007（1）.

［2］楊?yuàn)^為.航天用電連接器的選用［J］.電子元件，2011（2）.

［3］楊?yuàn)^為.航天電連接器的可靠性分析與試驗(yàn)［J］.質(zhì)量與可靠性，2015（5）.

［4］國(guó)軍標(biāo)GJB/Z299B-98“電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)”［K］.

［5］美軍標(biāo)MIL-HDBK-217E“電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)”［K］.

王道巖（1976－），電子裝聯(lián)高級(jí)工，從事雷達(dá)整機(jī)電子裝聯(lián)技術(shù)研究。