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连接器在无人机中的探究
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更新时间:【2013-01-07】

                                                      来源:电子产品世界
     无人机对于国防越来越重要,无人机所承受的环境要恶劣得多,因此对使用的元器件要求更加苛刻,需要大量专用连接器满足需求。本文介绍了无人机对连接器的性能要求,详述了连接器在无人机的应用分布和主要使用类型:小圆形连接器、微/纳小型矩形连接器、小型高密度光纤连接器、复合材料轻型连接器。 

     连接器是一种在航空、航天等军事应用系统中几乎无处不在的重要基础元件,而飞机(飞行器)以及航空电子设备系统则是军用连接器最大和最集中的应用领域,连接器在飞机和航空电子设备系统中起着传输信号或传输功率的互连作用。无人机(UnmannedVehicles,UV)由于在情报侦察、目标捕获、目标攻击等方面的优势日趋突出,对于国防越来越重要,故成为军事强国大力发展的武器装备。与有人驾驶飞机相比,智能化程度高、技术更复杂、工作环境更恶劣,因此对包括连接器在内的元器件提出更加苛刻要求。

无人机简述

    无人机,从广义上说包括所有的运输模式、武装飞机乃至水下工具、未爆弹处理机器人等。通常所说的无人机,是指狭义上的无人驾驶飞机(UnmannedAerialVehicles,UAV),本文主要讨论后者。无人机在军事武库中发展活跃,目前约占国防相关军事航空活动的80%。与传统的有人驾驶飞机相比,无人机具有无可替代的优势:能够在受到极度威胁的地区执行任务、行程更远、持续能力更强并且由于无飞行员支持系统、机身减小,无人机制造和部署的成本大大降低。军用无人机主要功能是侦察、监视与目标捕捉,其次是干扰和攻击。著名无人机有“全球鹰”、“捕食者”、“火力侦察兵”、X-45和X-47;“阴影”、“搜索鹰”等。

    无人机必须满足更严酷的电、机械和环境性能要求,因此布线和布缆的EMI、振动和冲击、温度循环、防液体性能、接触件的微振腐蚀以及其他寿命和可靠性要求,也必须满足住军级性能基准。

    尽管无人机与有人机具有许多相同的性能要求,但是无人机对于构成该平台互连布线的连接器、后壳、电缆和导线保护具有额外的要求。减轻质量、尺寸、耐冲击和振动、电磁兼容、防腐以及高速/带宽数据处理是无人机内互连布缆的关键设计要求,这些要求从无人机本身延伸到包括地面控制/支持系统内使用的电子设备以及无人机电子装置的有效载荷。

无人机对连接器的性能要求

     无人机设计师在评估用户长期总成本,以及应用环境需求时,必须规定高性能的互连技术,如MIL-DTL-38999(耐环境快速分离高密度小型圆形连接器)、MIL-C-26482(耐环境快速分离高可靠圆形连接器)或其他军级连接器。这些高性能连接器可为无人机设计师实现以下目标:提高工作寿命、减少安装和维护成本、降低测试和鉴定成本、改善可靠性和安全性。

     由于无人机的活动范围和持续航行能力是关键因素,并且实际上“人工-便携式”无人机在战术设置中很重要,所以无人机系统的设计师还必须最大限度减小互连元件的质量和尺寸,以便为无人机有效载荷技术、通讯、飞行控制和推进系统释放出空间。无人机不论大还是小,天生对尺寸和质量敏感,这使互连技术条件成为整个设计过程中的一个关键要素。

     陆基或海基无人机系统面临的要求大多是相同的:提高工作寿命和可靠性,而且还遭遇独特的环境挑战和连接器封装问题,如快速-锁紧以及现场清洁能力和耐化学性能。此外,如空基无人机一样,陆基或海基无人机系统可以从尺寸和质量的减小中获得极大益处。

    军级无人机中必须满足的较重要的互连性能基准如下所述。

    机械/材料封装性能

    ·武器冲击:300g;

    ·振动:20-30g;

    ·温度冲击:符合EIA-364-32;

    ·工作温度范围:-55~+150°C;

    ·耐湿(凝结);

    ·键锁;

    ·高性能接触件;

    ·支持22~28号信号线;

    ·支持电源/电池系统至12号导线。

    电气性能

    ·500VDC;

    ·最小3A电流(连续额定值),对功率接触件达23A;

    ·外壳-外壳电阻低;

    ·屏蔽/接地;

    ·兼容平衡阻抗/高速信号;

    ·在1MHz,EMI屏蔽效率达65dB。

    耐环境性能(现场和人力便携系统)

    ·满足MIL-STD-810F;

    ·寿命≥1000次插合循环;

    ·现场可清洁;

    ·耐化学品;

    ·浸没:1m,1hour。

连接器在无人机中的应用

    应用分布

    军用无人机应用连接器的典型电子系统包括:引擎控制和传感器、着陆/对接系统、飞行控制、燃料电池传感器、数据处理与导航,以及有效载荷技术,如高清晰红外相机系统、高速图像处理、专用安全数据通讯电子、目标与火控(武器)系统、水雷探测、声纳、雷达或无线电装置。

    这些电子系统一般配置军用标准插座连接器,便于装入无人机内。无人机规定采用各种结构的高性能矩形和圆形连接器,如MIL-DTL-38999系列III、MIL-DTL-83513(微型D形)及其他军级连接器。无人机互连系统工程师改善布线系统关键特性和/或减少尺寸和质量的最好机会之一是改变无人机上“黑盒子”有效载荷和其他电子设备上的连接器的技术条件。正确的选择黑盒子上的连接器使工程师能够规定用尺寸和质量减小的电缆线束来连接无人机的子系统,这就使无人机产生了性能和尺寸/质量要求。

 

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