空空導彈電纜網工程化技術研究

張美麗　徐培娜

摘 要：空空導彈電纜網的主要功能是為載機、測試設備及導彈組件間的連接提供電氣接口和信息傳輸通道。隨著空空導彈的的發展，導彈內部各組件之間傳輸的信息量和信號種類逐漸增多，電纜網亦越來越復雜，對電纜網的要求不斷提高。基于多年空空導彈電纜網的工作經驗，本文對電纜網的設計、生產和測試等多個工程化技術環節進行了分析總結。

關鍵詞：電纜網 工程化 設計 生產 測試

中圖分類號：TM248 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0121-03

現階段，電纜網是空空導彈的重要組成部分，能夠為彈內各組件間的連接提供電氣接口和信息傳輸通道；為危險指令提供安全隔離接口，保證地面測試時的安全性；為彈與載機、測試設備的連接提供電氣接口。空空導彈電纜網主要由傳輸線、電連接器、熱縮套管、包覆材料等組成。

電纜網示意圖如圖1所示。

由于空空導彈內部空間狹小，各組件之間傳輸信號種類繁多，傳輸信息量大，因此空空導彈電纜網既要滿足各組件信息傳輸的要求，又要滿足結構上外形尺寸和質量的苛刻要求。同時，因空空導彈工作環境嚴酷，空空導彈電纜網要能承受高溫、低溫、高空低氣壓、振動和沖擊等嚴酷的工作環境。綜上，空空導彈電纜網需要同時滿足功能、結構和使用環境等方面的要求，其工程化研制技術是存在一定難度的。

空空導彈電纜網的研制過程一般包括設計、生產和測試等。諸多文獻均對電纜網的設計原理進行了詳細闡述，而對工程化技術卻鮮有提及。在空空導彈電纜網研制過程中，設計人員雖然能熟練運用電氣知識，但是往往忽略許多工程問題。即使電纜網在設計原理上能夠滿足性能要求，但在工藝設計方面，有可能不利于生產加工，造成較低的產品合格率，甚至無法進行批量化生產。基于多年空空導彈電纜網研制的工作經驗，本文分析了空空導彈電纜網的設計、生產和測試等多個工程化技術環節，并對相關注意事項進行了總結。

1 電纜網設計

1.1 電纜網結構設計

受空空導彈內部空間限制，在進行電纜網結構設計時應充分考慮導彈的內部結構和可利用空間。因此，電纜網結構設計的主要內容應包括以下幾點。

（1）電纜網長度。在進行電纜網長度設計時，應充分考慮導彈的整個裝配過程。電纜網長度過短會導致全彈和電纜網裝配困難，甚至會因電纜網局部彎曲受力或接插件根部傳輸線受力過大而導致電纜網產生斷裂；電纜網長度過長則會因導彈內部空間的限制而導致電纜網無法安裝。

（2）電纜網直徑（或厚度）。電纜網的直徑（或厚度）應能適應導彈內部空間。電纜網直徑（或厚度）較大，容易導致電纜網受到擠壓產生局部破損，若電纜網直徑（或厚度）過大，則可能導致電纜網無法安裝。因此，在傳輸線路過多，導致電纜網直徑不滿足空間要求時，可采取分線束捆扎的方法，甚至根據空間尺寸捆扎成扁平狀。

（3）電纜網分叉位置。理論上，分叉位置可以選在電纜網任何位置，但合理的分叉位置可以縮短信號傳輸路徑，從而減小傳輸線的長度、降低線阻和減輕電纜網質量。

（4）電連接器的安裝方向和電纜彎曲半徑。設計電纜網的電連接器位置時，應充分考慮導彈內部結構空間、電連接器的安裝方向和電纜的彎曲半徑。其中，電纜彎曲半徑R的選擇非常重要，彎曲半徑R過小易造成壓接（或焊接）處傳輸線受力過大而產生折斷，彎曲半徑R過大則可能因彈內空間限制導致電纜網無法安裝。圖2所示為電纜網中圓形和矩形電連接器的安裝方向及電纜彎曲半徑示意圖。

目前，電纜網的結構設計方法大致分為兩種。

一種方法是根據個人工程經驗和彈體內部結構進行電纜網的結構設計。首先，通過初步設計加工出樣纜，并進行樣纜與全彈的試裝配，然后，根據裝配實際情況修改設計并返工重修電纜，通過幾次“裝配-修改設計-返工”式的迭代過程，最終完成電纜網的結構設計。這種設計方法適合于具有豐富工程經驗的設計人員。

另一種方法是通過相關應用軟件進行電纜網的結構設計。如通過三維建模軟件UG的Routing Electrical模塊，在導彈的三維總裝模型上進行布線，最終生成電纜網的釘板圖。該方法的優點是可以在設計初期較精確的確定電纜網的結構外形，減少了修改次數，縮短了研制周期，節約了研制成本。不足之處在于無法模擬全彈的裝配過程，需關注電纜網裝配的可操作性。

1.2 電連接器的選擇

電連接器是電纜網的主要組成部分之一，一般分為插座和插頭。選用電連接器時，應考慮以下幾個方面。

（1）連接方式。根據接觸偶與傳輸線的連接方式，電連接器可分為壓接型和焊接型。壓接型電連接器的連接一致性好，通過相配套的壓接工具，連接操作方便、簡單；焊接型電連接器的焊接電阻較小，但連接一致性較差。因此，在條件允許的情況下，應優先選用壓接型電連接器。

（2）接觸偶數目。應根據電纜需要傳輸信號的數目，確定電連接器的接觸偶數目。一般情況下，接觸偶應留有余量，使得在后續系統研制工作中可以增加信號。

（3）接觸偶類型。應根據傳輸信號的特征，選擇接觸偶的類型。例如，傳輸大電流信號時，應選擇額定電流與之相匹配的接觸偶；傳輸射頻信號時，應采用同軸接觸偶等。

（4）接觸偶尺寸。接觸偶的壓線孔（或焊杯）應與傳輸線的線徑（或橫截面積）相匹配。

（5）電連接器尺寸。應充分考慮導彈內部空間的限制，確保選用的電連接器拆裝方便。

（6）電連接器工作環境。應選擇滿足導彈工作環境條件的電連接器，如工作溫度、貯存溫度、氣壓、耐壓、使用壽命、耐霉菌、鹽霧等條件。

（7）防插錯設計。應避免在電纜網中出現相同型號規格的電連接器，以防止在裝配過程中出現電連接器錯誤裝配的情況。

（8）在滿足上述條件的情況下，應優先考慮帶盲插的電連接件。endprint

1.3 傳輸線的選擇

選用電纜網的傳輸線時，應考慮以下幾個因素。

（1）傳輸線類型。根據傳輸信號的特性選擇傳輸線的類型。如傳輸供電信號的線路宜采用雙絞線；傳輸數字信號和易被干擾的信號宜采用屏蔽線；傳輸射頻信號宜采用同軸線等。

（2）傳輸線最大載流量。傳輸線的最大載流量與線徑（或橫截面積）密切相關，同時受溫度、高度以及線束根數等多種因素影響，因此，精確計算傳輸線在某種環境條件下的最大載流量非常困難，通常采用經驗公式進行估算：

（1）

其中，

IT為傳輸線工作溫度下的額定工作電流；

KH為傳輸線載流量隨高度變化的衰減系數；

KN為傳輸線載流量隨線束根數增加而減少的衰減系數。

（3）傳輸線線阻。傳輸線的線阻過大會引起信號壓降增大，因此，傳輸線的線阻應限定在系統允許的范圍之內。

（4）傳輸線線徑（或橫截面積）。傳輸線的線徑（或橫截面積）應與接觸偶的壓線孔（或焊杯）相匹配。

（5）傳輸線工作環境。應選擇滿足導彈工作環境條件的傳輸線。如工作溫度、儲存溫度耐壓、耐霉菌、鹽霧等環境條件。

（6）傳輸線柔韌性和機械強度。

（7）傳輸線質量。在滿足上述條件下，優先選用線徑（或橫截面積）小的傳輸線，以減輕電纜網的質量、減少電纜網的體積。

1.4 電纜網電磁兼容設計

空空導彈系統的電磁環境復雜，要保證整個系統可靠工作，電磁兼容（EMC）問題不容忽視。空空導彈電纜網作為各組件、測試設備、載機之間的電氣信號傳輸通道，即要保證信號可靠傳輸不被電磁輻射干擾，又要保證在傳輸電氣信號過程中產生的電磁干擾不影響其它組件和測試設備等正常工作。綜上，電纜網的電磁兼容設計主要考慮如下幾個方面。

（1）電連接器接觸偶布局。電纜網中用于傳輸敏感信號的接觸偶應盡可能遠離傳輸易干擾信號的接觸偶，在傳輸敏感信號的接觸偶周圍應布置地線接觸偶。

（2）傳輸線選擇。電纜網中傳輸供電信號的傳輸線應采用雙絞線；傳輸數字信號和敏感信號的傳輸線應采用屏蔽線；傳輸射頻信號的傳輸線應采用同軸線。

（3）屏蔽層處理方式。在電纜網中傳輸線的屏蔽層應接地。帶有屏蔽層的傳輸線其屏蔽層覆蓋率應不低于80%。傳輸線的屏蔽層不得作為信號回線（同軸線除外）。屏蔽傳輸線的屏蔽層在通過電連接器時也應通過接觸偶保持連續。

2 電纜網的生產及加工工藝

電纜網的生產加工過程應嚴格遵守相應的工藝標準，做到技術狀態及質量可控。因此，電纜網的生產加工過程應主要考慮以下幾個方面。

（1）準備傳輸線時，應留有足夠的長度余量。一般情況下，電纜的彎折處接頭處會損耗一定的長度，另外還應保證2～3次的返修余量。

（2）應避免電連接器一個端子接多根導線的現象，以減少制作難度，提高產品可靠性。

（3）應避免兩根粗細懸殊的傳輸線做接頭，以避免接頭處斷線。

（4）傳輸線屏蔽層應采用360°端接的方法，焊點應光滑，避免出現毛刺，并用熱縮套管進行保護。

（5）壓接時，應選用與電連接器接觸偶相匹配的壓接工具，按工藝文件或與接觸偶對應的定位器和壓接力矩進行壓接。壓接前，應進行拉脫力的測試，保證傳輸線拉出接觸偶所需的拉脫力限定在一定的范圍內，同時應避免一個接觸偶內壓接多根傳輸線。

（6）焊接時，應選用合適的釬料。焊點應光滑飽滿，避免出現毛刺。一個焊杯內需焊接多根傳輸線時，傳輸線的線徑（或橫截面積）應與焊杯直徑匹配，避免出現虛焊。

（7）電纜網連接件的結合部分進行灌封（或囊封）時，應選用符合條件的的灌封材料，并注意灌封（或囊封）的尺寸要求。

（8）綁扎電纜網線束時，應保證同一電連接器上的傳輸線長度一致，以避免在插拔電連接器時，因線路受力不均而造成部分傳輸線斷絲或斷線。

3 電纜網的測試檢驗

在研制初期，空空導彈電纜網的生產數量通常較少，不易進行機器自動化生產，需要手工制作。為保證電纜網生產質量，必須進行電纜網的測試檢驗。電纜網的測試檢驗項目主要包括接線關系、導通電阻、耐高壓性能、絕緣性能的測試檢驗等。

電纜網的測試檢驗設備主要包括電纜測試儀和電纜適配器。電纜測試儀用于測試電纜網的接線關系、導通電阻、絕緣電阻及耐壓測試。電纜適配器用于連接電纜網和電纜測試儀。

3.1 電纜網測試檢驗合格的判據

通常，電纜網滿足以下條件可判定為合格。

（1）電纜網的接線關系與圖紙一致；

（2）電纜網的導通電阻不大于R，R值可通過公式2計算：

（2）

其中，

K為傳輸線的電阻率；

L為電纜網中傳輸線的長度；

ri為接觸偶的接觸電阻。

（3）絕緣電阻和耐高壓應與設計指標相符。

3.2 電纜網的測試步驟

電纜網的主要測試步驟如下：

（1）將待測電纜網和電纜測試儀通過電纜適配器正確連接（如圖3所示）。

（2）運行電纜測試儀專用程序，加載相應的樣本文件。

（3）待樣本文件加載完畢后，點擊“Start”進行測試。

（7）若測試失敗，點擊“Display Error Window”查看錯誤的原因，對電纜網進行返修。若測試通過，則點擊“HIPOT”進行耐壓測試。

（5）測試完畢后，查看測試文件，檢查導通關系、導通電阻、絕緣電阻、耐高壓測試是否符合要求。

3.3 測試注意事項

測試電纜網時應注意以下事項：

（1）電纜網連接前，應檢查各電連接器的插頭/座內是否存在多余物，插針和插孔是否安裝到位，是否有縮針現象，螺紋是否完好和是否存在金屬屑等多余物。

（2）電纜網連接時，確保各電連接器正確對接，且對接到位。

（3）耐高壓測試對電纜網具有破壞性，耐高壓測試次數不宜過多。

（4）插拔矩形電連接器時，電連接器兩端受力應均勻，勿使矩形電連接器一端受力過大，電連接器的傾斜拔出（如圖4所示）會造成電連接器插針或插孔變形。

（5）測試完畢后，應檢查電連接器的螺釘、附屬彈簧墊片和防震圈等是否缺失，電纜網的包覆材料是否完好。

4 結語

空空導彈電纜網作為全彈電氣信號傳輸的載體，所傳輸的信號多樣，電纜網復雜，且工程化技術涉及知識面廣，因篇幅及本人水平所限難于從各方面進行詳細的分析，僅對電纜網在設計、生產和測試過程中的常見技術問題及注意事項進行了闡述，以供電纜網設計人員參考。

（1）電纜網設計時，在保證設計原理滿足要求的同時，還應確保能夠順利轉化為產品，因此要求設計人員應充分掌握空空導彈內部結構以及電纜網的制作工藝，加強與電纜網制作人員的溝通協調，提高設計方案的工藝性水平，以利于生產加工，提高產品的可靠性。

（2）電纜網的接線關系復雜、所用傳輸線種類多。設計人員一定要認真細心，確保接線關系及所用傳輸線準確無誤。

（3）電纜網測試是檢驗電纜網是否合格的重要方法，在操作過程中，應嚴格按照流程操作。對于出現的異常現象應認真找出原因，不放過任何可能性。

參考文獻

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