機(jī)載電纜總裝工藝可靠性研究

王振 康艷 李強 胡浩

（彩虹無人機(jī)科技有限公司 北京市 100074）

電纜作為航天產(chǎn)品的重要組成部分，隨著航天事業(yè)的不斷推進(jìn)，無人裝配技術(shù)的迅速發(fā)展，電子裝備技術(shù)的集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、輕量化、高可靠性與長壽命的需求越來越高；而航天產(chǎn)品因其特殊的使命以及嚴(yán)酷的使用環(huán)境，對可靠性的要求尤為嚴(yán)格，因此，電纜組件的質(zhì)量和可靠性也得到越來越廣泛的關(guān)注。

無人機(jī)機(jī)載電纜主要實現(xiàn)各系統(tǒng)（起落架系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、載荷系統(tǒng)、鏈路系統(tǒng)等）的電能供應(yīng)和信號傳輸，其總裝和制作水平直接關(guān)系到無人機(jī)系統(tǒng)、平臺的可靠運行，本文主要從無人機(jī)機(jī)載電纜的總裝的工藝流程、工藝方法、制作要求、檢驗方法等方面進(jìn)行探討，以提高其可靠性。

1 機(jī)載電纜總裝工藝流程

機(jī)載電纜的工藝流程設(shè)計原則：

（1）以技術(shù)文件給定的總裝流程為基礎(chǔ)；

（2）合理的劃分機(jī)載電纜總裝單元；

（3）同一裝配單元工作集中進(jìn)行，盡量減少機(jī)載電纜的周轉(zhuǎn)；

（4）可進(jìn)行平行協(xié)同裝配、測試及檢驗，縮短機(jī)載電纜總裝周期；

（5）檢驗點設(shè)置應(yīng)與產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)協(xié)調(diào)，確保檢驗的可檢性；

（6）涵蓋技術(shù)文件要求的所有裝配、測試、檢驗項目。

（7）先機(jī)械裝配后電氣安裝；

（8）先部裝后總裝。

機(jī)載電纜的工藝流程如圖1 所示。

圖1： 機(jī)載電纜的總裝工藝流程

2 電纜的敷設(shè)工藝

機(jī)載電纜敷設(shè)：根據(jù)電纜的直徑、走向、路徑及空間形狀確定相應(yīng)的固定卡箍；無固定卡箍固定時，采用粘塊與扎帶結(jié)合的方式對電纜進(jìn)行固定，保障電纜不應(yīng)承受除電纜自重外的載荷。此外電纜桿部彎曲半徑大于電纜直徑的3 倍，電連接器根部大于電纜直徑的5 倍。

機(jī)載電纜的敷設(shè)工藝方法：

（1）為便于電纜敷設(shè)電纜的固定盡量沿機(jī)身梁柱進(jìn)行敷設(shè)且與艙壁、梁柱平行減少電纜彎折且在電纜電連接器端接處應(yīng)有25mm 的松弛量。

（2）電纜敷設(shè)時電纜應(yīng)滿足最小彎曲半徑要求：單根線纜敷設(shè)時最小半徑為該電纜外徑的10 倍，主線的分支線纜且在分支處支撐時其最小半徑為該線纜外徑的10 倍；電纜線束敷設(shè)時最小彎曲半徑為其外徑的6 倍，但不得小于最小線束直徑的10 倍；易彎曲同軸電纜的最小彎曲半徑為其外徑的6倍，半剛性同軸電纜最小彎曲半徑為其外徑的10倍；光纖電纜的彎曲半徑為其外徑的15 倍。

（3）電纜敷設(shè)的安全間距：電纜在敷設(shè)時離燃油管路的最小電氣間隙為150mm；電纜與機(jī)械銳邊（如機(jī)身鉚釘）的間距不小于15mm+撓度；電纜與機(jī)身鋼索部件（如發(fā)動機(jī)油門拉線）的間距不小于75mm；電纜與非密封機(jī)身（機(jī)身起落架處）底部間距不小于10mm+撓度，與密閉機(jī)身（油箱底部）底部間距不小于150mm；電纜敷設(shè)應(yīng)遠(yuǎn)離高溫設(shè)備（如排氣管）；嚴(yán)禁將電纜固定在燃油、加溫、冷卻管路上。

（4）線纜固定：按電纜的敷設(shè)路徑從電纜第一個分支點逐一用卡箍進(jìn)行固定，固定節(jié)距為300mm，電纜線束應(yīng)保持平順，避免交叉，不得扭曲。

電纜線束在卡箍中不能自由傳動，卡箍擰緊后卡箍橡膠型條兩端應(yīng)對齊，緊固螺釘應(yīng)露出螺母2-3 個螺距。

（5）機(jī)載電纜的敷設(shè)順序：先低頻電纜，后高頻電纜；先電源主干線，后信號線。且電源主線與信號線分開敷設(shè)，光纖線纜與與其他線纜分開敷設(shè)。

（6）機(jī)載電纜防護(hù)：在固定卡箍電纜裹纏1 層～2 層絕緣膠帶，經(jīng)過機(jī)身框板結(jié)構(gòu)件上的孔口、筋肋、銳邊處的電纜裹纏2 層～3 層絕緣膠帶；安裝在可移動件上的電纜（如起落架系統(tǒng)）應(yīng)按該件的最大行程確定其長度，在可移動件的行程范圍內(nèi)，相鄰結(jié)構(gòu)件的距離應(yīng)大于5mm，防止電纜硌傷或磨損。

3 電纜組件裝聯(lián)工藝

在機(jī)載電纜總裝過程中，根據(jù)工藝流程需要在電纜敷設(shè)完成后，需對部分預(yù)留分支電纜線束進(jìn)行電連接器裝聯(lián)，電連接器的連接形式分為焊接與壓接，本文主要對無人機(jī)常用連接器（J599 系列）不同型號的壓接、焊接組件進(jìn)行壓裝配、測試、檢測以提高其連接的可靠性。

電連接器如圖2 所示，裝配工藝流程如圖3 所示。

圖2： 連接器及壓接組件

圖3： 電纜裝配工藝流程圖

3.1 壓接組件裝配

按照電纜導(dǎo)線規(guī)格進(jìn)行下線，為保障線纜壓接試驗電纜下線長度為300mm；導(dǎo)線的端頭采用熱脫器進(jìn)行脫頭，保證電纜絕緣護(hù)套平整，線芯應(yīng)平整不出現(xiàn)刮傷、斷股、擠壓、散亂，處理后的線纜不應(yīng)進(jìn)行搪錫處理。

端子壓接質(zhì)量決定著整個機(jī)載電纜的質(zhì)量和可靠性，是電纜裝聯(lián)的核心環(huán)節(jié)。

將導(dǎo)線線芯插入壓接端子，線芯長度應(yīng)超過觀察孔；

壓接端子外裸露導(dǎo)線長度為1.00mm。壓接應(yīng)一次到位，壓接部位不允許有重疊壓痕。（壓接鉗型號為：M22520，并按照GJB520 的相關(guān)要求進(jìn)行校驗，校驗周期為12 個月）壓接鉗如圖4 所示，坑壓組件如圖5 所示。

圖4： M22520 壓接鉗及定位器

圖5： 壓接組件坑壓示意圖

3.2 組件壓接試驗

按照QJ3085《坑壓式壓接連接通用技術(shù)要求》選擇壓接鉗對連接器常用的5 種規(guī)格的壓接組件（插針、插孔）、8 種對應(yīng)線徑的導(dǎo)線進(jìn)行壓接試驗（型號：ARFX-G-0112（鍍銀），對壓接完成的組件進(jìn)行接觸電阻值和拉力值進(jìn)行測試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。接觸電阻測試示意圖如圖6 所示。

圖6： 壓接組件接觸電阻測試示意圖

脫拉后的組件如圖7 所示。通過對所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知壓接組件的接觸電阻、拉力值均符合要求。試驗數(shù)據(jù)詳見表1、表2。

圖7： 壓接組件拖拉后示意圖

表1： 壓接組件接觸電阻統(tǒng)計表

表2： 壓接組件拉力測試統(tǒng)計表

3.3 壓接組件安裝

將壓接后的組件用專用工裝按線序依次插入連接器絕緣體內(nèi)，直到限位處聽到“咔”的一聲。

3.4 焊接組件裝配

（1）脫頭處理：用熱脫器對電纜線束進(jìn)行脫頭，脫頭過程中不得燒焦電纜絕緣護(hù)套；脫頭完成后的線芯按原絞和方向輕輕縷緊；

（2）搪錫除金：對處理好的線芯進(jìn)行搪錫，錫量飽滿略顯導(dǎo)線輪廓，且距導(dǎo)線根右1mm 的不搪錫長度：對電連接器鍍金焊杯進(jìn)行二次搪錫除金處理，搪錫過程總嚴(yán)禁焊錫流進(jìn)連接器內(nèi)部，搪錫完成后用酒精棉球?qū)μ洛a部位進(jìn)行清洗；

（3）焊接：將處理好的導(dǎo)線與連接器進(jìn)行焊接，焊接時連接器需固定在工裝上使其焊杯向下傾斜45℃，焊點要求飽滿、光亮，每個焊杯焊接完成后用酒精棉球進(jìn)行清洗確保無焊劑等多余物殘留；焊接完成后需用絕緣套管進(jìn)行絕緣處理絕緣套管的直徑應(yīng)與焊杯直徑相符，且延伸指導(dǎo)線絕緣層6.0mm 以上（或4 倍線徑位置）。

3.5 電纜端頭處理

（1）接地處理：將電纜線束中的接地線（如鍍膜STVR 導(dǎo)線）脫去絕緣層約20mm，把去掉絕緣的一端附在鍍膜層上，在距連接器尾罩100mm 處用導(dǎo)電膠進(jìn)行粘固并用絕緣薄膜進(jìn)行纏繞，后將接地線向后彎折在用絕緣薄膜進(jìn)行纏繞，纏緊后用西棉線綁扎。

（2）屏蔽處理：將電纜屏蔽層擴(kuò)張，并在導(dǎo)線套上絕緣套管，再將所有電纜的屏蔽套剪成一樣長度排列好、捋直，屏蔽套的引線并入絞合成一股后用無齒平口鉗將電纜絞合部壓平；

用焊錫將屏蔽的頭部焊透，使其連成一個整體并略顯屏蔽套的輪廓。焊點應(yīng)光滑、無毛刺，且暴露在外防波套盡量短（如尾罩空間允許可以處理在尾罩內(nèi)）且不應(yīng)與其他端子短路，電纜屏蔽處理如圖8 所示。

圖8： 電纜屏蔽處理示意圖

將金屬卡箍擰緊前在最后1-2 扣涂螺紋膠擰緊，卡箍夾住部位應(yīng)纏裹絕緣帶并露出卡箍5-10mm，擰緊前應(yīng)向內(nèi)推線束保證線束有一定的松弛余量，螺釘擰緊膠封。電纜卡箍處理如圖9 所示。

圖9： 電纜尾罩處理示意圖

3.6 檢驗

多余物檢查：在機(jī)載電纜總裝過程在及時清理所產(chǎn)生的金屬屑、膠液、焊劑等多余物，確保產(chǎn)品內(nèi)無多余物。

電性能：將處理好的連接器組件用三用表按照技術(shù)文件要求進(jìn)行導(dǎo)通檢查；

用絕緣電阻測試儀對電纜組件進(jìn)行絕緣檢查，絕緣電阻大于500MΩ。耐壓電壓為800V，并在1min 內(nèi)無擊穿、飛弧等現(xiàn)象。

4 結(jié)論

無人機(jī)機(jī)載電纜做為無人機(jī)電氣信號傳輸?shù)妮d體，所傳輸?shù)碾娔堋⑿盘柖鄻?，機(jī)載電纜總裝工序復(fù)雜且涉及的工藝知識面廣，本篇論文主要從機(jī)載電纜網(wǎng)總裝工序流程中各工序進(jìn)行行闡述并對明確各工序中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，僅供機(jī)載電纜網(wǎng)設(shè)計、工藝、裝配人員進(jìn)行參考。

（1）機(jī)載電纜網(wǎng)設(shè)計時,在保證設(shè)計原理滿足要求的同時，還應(yīng)確保能夠順利轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，因此要求設(shè)計人員應(yīng)充分無人機(jī)平機(jī)身結(jié)構(gòu)特性以充分考慮電纜網(wǎng)的制作工藝，合理優(yōu)化敷設(shè)路徑，加強與電纜網(wǎng)制作人員的溝通協(xié)調(diào)，提高設(shè)計方案的工藝性水平，以利于生產(chǎn)加工，提高產(chǎn)品的可靠性。

（2）無人機(jī)平臺系統(tǒng)集成化高，機(jī)載電纜網(wǎng)的敷設(shè)路徑、連接關(guān)系復(fù)雜、線纜種類多（低頻、高頻、光纖等）。因此確保接線關(guān)系及所用傳輸線準(zhǔn)確無誤。

（3）機(jī)載電纜測試是檢驗電纜網(wǎng)是否合格的重要方法，在操作過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照流程操作。對于出現(xiàn)的測試異常現(xiàn)象應(yīng)認(rèn)真找出原因，不放過任何可能性。

（4）在機(jī)載電纜總裝過程中應(yīng)嚴(yán)格控制多余物，嚴(yán)禁多余物進(jìn)入電纜內(nèi)部造成短路，絕緣系能下將。

（5）操作人員應(yīng)加強技能與理論與實踐培訓(xùn)，并掌握各個工序的技術(shù)要點，進(jìn)而推進(jìn)整個無人機(jī)系統(tǒng)裝配的可靠性。