【無線射頻連接器】-軍用連接器的應(yīng)用及發(fā)展

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----用連接器的應(yīng)用及發(fā)展一、用連接器的作用和地位

在用武器裝備和各類電子系統(tǒng)中，連接器是連接器件與組件、組件與單機(jī)、單機(jī)與單機(jī)、系統(tǒng)與系統(tǒng)必不行少的基礎(chǔ)組件。在航空、航天、兵器、艦艇等用武器裝備中，起著電氣連接傳輸能量和信號(hào)的重要作用。

用連接器是組成飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦艇等武器系統(tǒng)用量最多的通用電子元器件。例如，一架現(xiàn)代殲擊機(jī)使用電纜長達(dá)5～10公里，一次配套的電連接器約800～1000多件。一架大型客機(jī)電纜總長度達(dá)250公里，一次配套的電連接器約4500多件。其主要功能是完成主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載掌握系統(tǒng)及機(jī)載設(shè)備之間的電氣連接。各種型號(hào)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭、戰(zhàn)斗部、發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)駕駛儀等關(guān)鍵部件，都是通過連接器這一基礎(chǔ)組件，將成百上千個(gè)接點(diǎn)的電纜網(wǎng)組成一個(gè)完整的武器系統(tǒng)，如舉世矚目的神舟飛船僅推動(dòng)艙和電源系統(tǒng)就使用了各類連接器500多套，某型號(hào)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈僅地面設(shè)備就選用了各種電連接器400多套。在組成用裝備系統(tǒng)的全部連接器中，只要有任意一個(gè)連接器中的任意一個(gè)接點(diǎn)失效，就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓、失效和重大事故的發(fā)生。

在組成用裝備系統(tǒng)的全部電子元器件中，連接器看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，往往得不到領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)方面的重視，但其失效概率卻是最高的。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)；連接器失效概率約占組成系統(tǒng)電子元器件失效案例總數(shù)的40～50%。互連問題是造成大多數(shù)事電子設(shè)備失效的主要緣由之一。往往是在連接點(diǎn)、導(dǎo)線端接點(diǎn)或接觸界面首先失效。一般認(rèn)為，連接器的正常失效模式有三種：斷路（概率為61%）；接觸不良（瞬間斷路）（概率為23%）；短路（概率為16%）。由于其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、功能的特別性（可分別電連接）和很多非正常因素的影響，導(dǎo)致電連接器失效率難以精確?????量化，成了至今唯一沒有劃分失效率等級(jí)的電子元器件。

用連接器與其他用途連接器不同，它必需適應(yīng)各種簡(jiǎn)單苛嚴(yán)的工作環(huán)境條件。通常要求較寬的工作溫度范圍－55℃～125℃甚至－65℃～200℃，以適應(yīng)各種事環(huán)境和用場(chǎng)合；抗腐蝕、耐潮濕、耐高沖擊和振動(dòng)、耐凹凸溫交變、低氣壓、絕緣材料真空脫氣、高氣密、防電暈、防砂塵和防霉菌等；要具有低而穩(wěn)定的接觸電阻和較低的電壓駐波比，保證電信號(hào)不中斷；要具有較嚴(yán)格的制造加工和裝配精度，結(jié)實(shí)牢靠的結(jié)構(gòu)，并能經(jīng)受高等級(jí)的試驗(yàn)。而要滿意上述這些要求，至關(guān)重要的是用連接器必需采納牢靠性設(shè)計(jì)，正確合理選用材料和良好完善的工藝，以保證連接器符合用標(biāo)準(zhǔn)[1]。

由此可見，設(shè)計(jì)人員熟知用電連接器的應(yīng)用現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢(shì)，對(duì)于在用裝備系統(tǒng)、分系統(tǒng)或單機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，精確?????合理選用連接器具有非常重要的意義。

二、用連接器應(yīng)用歷史的回顧

依據(jù)多年來從事航天電連接器驗(yàn)收工作中的親身感受，以航天系統(tǒng)工程上應(yīng)用最多的圓形連接器的進(jìn)展過程為例來回顧用電連接器結(jié)構(gòu)進(jìn)化。并以此說明用連接器的應(yīng)用和進(jìn)展。認(rèn)為；可劃分為以下三個(gè)階段；即仿蘇、仿蘇向仿美轉(zhuǎn)移、仿美兼研制三階段。

1、第一階段（建國初期至上世紀(jì)六十年月）

我國用連接器生產(chǎn)企業(yè)始建于成立初期。最早建立的用電連接器專業(yè)生產(chǎn)廠是創(chuàng)建于1957年的沈陽117廠，是建國初期由蘇聯(lián)專家援建的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。當(dāng)時(shí)主要仿制現(xiàn)役飛機(jī)使用的原蘇聯(lián)三、四十年月的連接器產(chǎn)品。

其次個(gè)五年方案五八年大躍進(jìn)至六十年月末期，在"我們也要搞人造衛(wèi)星'、"備戰(zhàn)、備荒、為人民'等政治口號(hào)感召下，依據(jù)當(dāng)時(shí)政治形勢(shì)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的需要，在"自主、奮勉圖強(qiáng)'進(jìn)展國防事業(yè)的方針指針下，在國內(nèi)航空、航天、電子系統(tǒng)，相繼建立了以796廠、853廠、855廠等為代表的電子信息系統(tǒng)連接器專業(yè)生產(chǎn)廠，以158廠、188廠等為代表的航空系統(tǒng)連接器專業(yè)生產(chǎn)廠，以825廠、693廠、3419廠、165廠等為代表的航天系統(tǒng)連接器專業(yè)生產(chǎn)廠。但建立這些用連接器專業(yè)生產(chǎn)廠的目的宗旨，都是為當(dāng)時(shí)我國"兩彈、一星'等重型工程配套服務(wù)?；旧隙际且苑轮茷橹?；仿制當(dāng)時(shí)國外引進(jìn)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)、艦艇、裝甲車等用裝備上所急需配套使用的連接器。

當(dāng)時(shí)主要以生產(chǎn)仿蘇產(chǎn)品為主。以第一代低密度標(biāo)準(zhǔn)型圓形電連接器為代表，航空系統(tǒng)有P系列、PR系列和PD系列，航天系統(tǒng)有Y2系列、Y4系列等上世紀(jì)50年月仿蘇產(chǎn)品。其產(chǎn)品基本特征是外殼為壓鑄鋁合金，插頭插座連接方式為螺紋連接，插頭插座和導(dǎo)線的端接方式為焊接，插孔為直開槽開口式插孔，接觸件最小規(guī)格直徑為1.5mm的低密度產(chǎn)品，適用的環(huán)境溫度：P系列一般圓形連接器為－60℃～＋50℃，PR系列一般圓形耐熱連接器為－60℃～＋150℃，PD系列一般圓形低壓連接器為－60℃～＋50℃，工作電壓為DC30V。這幾個(gè)系列連接器安裝方式僅有法蘭盤前安裝，有密封和穿墻密封品種，尾部附件有屏蔽或非屏蔽的直式和彎式品種（圖1）。

圖1P系列一般圓形連接器（左圖為插頭、右圖為插座）

第一代圓形電連接器的缺點(diǎn)是重量重、體積大，插合分別速度慢，且品種單一，選用余地少。隨著用裝備的研制和電子技術(shù)的進(jìn)展，除老型號(hào)，特殊是一些仿前蘇聯(lián)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)、裝甲車等用裝備上仍有所應(yīng)用外，由于體積、重量和功能等已不適應(yīng)現(xiàn)代要求，正在逐步退出應(yīng)用領(lǐng)域。

2、其次階段（上世紀(jì)六十年月至九十年月）

上世紀(jì)七、八十年月我國開放初期，為保證很多新型武器裝備系統(tǒng)研制所急需配套的用連接器需求，針對(duì)當(dāng)時(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝水平相對(duì)較低，生產(chǎn)過程質(zhì)量掌握力量較差的現(xiàn)狀，依據(jù)全面質(zhì)量管理的思路，對(duì)－些從事用電子元器件的企業(yè)，實(shí)行了"專人、專批、專線、專機(jī)、專料、專篩、專檢'的高牢靠"七專'管理。制訂了一整套包括低頻、高頻電連接器在內(nèi)的"七專'電子元器件驗(yàn)收技術(shù)條件。但鑒于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝手段相對(duì)落后，同批產(chǎn)品質(zhì)量全都性差。盡管用戶在使用前進(jìn)行了"百里挑一'的嚴(yán)格篩選檢驗(yàn)，但在實(shí)際使用中仍常常消失各種質(zhì)量問題。產(chǎn)品使用牢靠性得不到保證。形成了沿用至今的用連接器質(zhì)量等級(jí)分類；即七專級(jí)(G)、品級(jí)(J)和一般級(jí)(M)三級(jí)。本著產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的原則，七專級(jí)的電連接器價(jià)格通常高達(dá)一般級(jí)的10倍以上。

該階段為由仿蘇向仿美轉(zhuǎn)移階段。以其次代中密度小型圓形電連接器為代表，代表產(chǎn)品有YB系列、X系列、XK系列、XKE系列、XL系列、XC系列、ZH-8525系列、ZH-83723系列、Q系列、Y11系列、Y27系列等小型圓形焊接型電連接器。其中除X系列、XL系列和ZH-83723系列為螺紋連接，Y27為推拉連接外，其余均為卡口連接。

上世紀(jì)六十年月開頭研制其次代圓形連接器。當(dāng)時(shí)基本參照美標(biāo)電連接器和原蘇聯(lián)電連接器進(jìn)行仿制。其中焊接型電連接器上世紀(jì)六十年月開頭研制，六十年月中期投入使用。而壓接型電連接器是在七十年月初開頭研制，七十年月中期完成設(shè)計(jì)定型，八十年月初投入批量生產(chǎn)。其典型產(chǎn)品是電子信息部796廠等國內(nèi)聞名的大型電連接器專業(yè)生產(chǎn)廠，按GJB598（相當(dāng)于MIL-C-26482）研制生產(chǎn)的YB系列I(焊接式)系列II(壓接式)電連接器，它廣泛應(yīng)用于航空、航天等用武器裝備上。

其次代圓形連接器基本特征是：

1)插頭插座連接方式有螺紋連接、卡口連接和推拉連接三種，但以卡口連接為主。

2)插針、插孔和導(dǎo)線的端接方式有焊接，也有壓接。

3)插孔有開口型和閉口型二種，但以閉口型插孔為主。

4)陽接觸件（插針）最小工作直徑為1mm，為中密度電連接器。

5)電連接器適用的環(huán)境溫度為－60℃～＋150℃。

6)電連接器有非密封、密封和穿墻密封等類別；安裝方式有方盤和圓盤，方盤有部件插座和電纜插座，并有前安裝和后安裝二種；為防錯(cuò)插有正常鍵位和四種變鍵位；尾部附件有直式、彎式和屏蔽等品種。

與第一代圓形電連接器相比，其次代圓形連接器有以下技術(shù)進(jìn)步；

1)電連接器密度增加，即體積和重量相對(duì)削減。這對(duì)航空、航天電連接器選用是特別重要的考慮因素。例如P28型電連接器與XK27型形狀尺寸相當(dāng)，P28最多僅能安裝7對(duì)直徑為1.5mm的接觸件，而XK27最多可安裝32對(duì)1.5mm的接觸件。若額定電流要求不是很高，一套XK27型電連接器可以代替四套P28型電連接器。

2)電連接器的連接方式增加了卡口連接。螺紋連接的優(yōu)點(diǎn)是連接牢靠性高，適用于長期處于強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境，但缺點(diǎn)是插合分別速度慢，連接不便利?？谶B接的優(yōu)點(diǎn)是連接環(huán)最多轉(zhuǎn)動(dòng)120o就可實(shí)現(xiàn)插合分別，很便利。故卡口連接電連接器又稱為快速分別電連接器。故選用時(shí)除長期處于劇烈振動(dòng)環(huán)境采納螺紋連接電連接器外，其余常選用卡口連接電連接器（圖2）。

圖2YB系列卡口連接電連接器

3)接觸件與導(dǎo)線端接方式除焊接外，還采納壓接。

壓接與焊接相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

①焊接質(zhì)量很大程度上取決于操的水平，操作水平低會(huì)消失虛焊和假焊。而壓接質(zhì)量主要靠壓接工具保證，采納壓接工藝具有良好的端接質(zhì)量和牢靠性。

②隨電連接器密度增高，針孔間距減小，給焊接帶來越來越大難度。而壓接是將針孔在外面先與導(dǎo)線端接好后再裝入插頭或插座，避開了密度增高帶來的難度。

③焊接后需將焊劑清洗，高密度產(chǎn)品難清洗，殘留焊劑易造成腐蝕。而壓接不需清洗，也無任何氣體揮發(fā)，有利于改善操作環(huán)境。

④壓接不需電源，更適用于野外操作。

但壓接與焊接相比較，也有其缺點(diǎn)；端接部位位于連接器絕緣體內(nèi)部，不如焊接那樣直觀便于檢查。它的壓接質(zhì)量受線徑、壓接工具、壓接力和保持器材料剛度和尺寸精度等多種因素影響，往往因某一芯壓接導(dǎo)線送不到位，而懷疑全部孔位壓接導(dǎo)線能否固定鎖住，只得對(duì)每一孔位用壓接導(dǎo)線進(jìn)行"通測(cè)'，這是一項(xiàng)非常費(fèi)工費(fèi)時(shí)的操作。

4)插孔采納閉口式插孔，即插孔工作部位加一不銹鋼套管，將插孔簧片套在套管中，愛護(hù)插孔簧片免遭被大直徑插針插入而損壞。規(guī)格越小的插孔越簡(jiǎn)單被損壞，故其次代圓形電連接器中采納了閉口式插孔（圖3）。

圖3閉口式插孔

5)電連接器的方盤插座除前安裝外，增加了后安裝品種。前安裝即將插座尾端從安裝面板前面穿過安裝孔予以安裝。當(dāng)插座連接電纜后，尾端有電纜束，無法實(shí)現(xiàn)前安裝，只能采納后安裝，后安裝給用戶使用帶來便利。

6)電連接器中增加了變鍵位品種，變鍵位就是轉(zhuǎn)變這些鍵和槽的角度，通常插座殼體插合端內(nèi)孔有五個(gè)鍵槽（一個(gè)主鍵槽、四個(gè)輔鍵槽），插頭殼體插合端的外圓有五個(gè)鍵（一個(gè)主鍵、四個(gè)輔鍵），插頭、插座插合時(shí)，靠這些鍵和槽進(jìn)行徑向定位，并起導(dǎo)向作用。其次代圓形電連接器中有變鍵位的品種不多，如YB系列壓接式圓形電連接器就是有變鍵位的品種。由于變鍵位后，不同鍵位的插頭、插座無法插合，可避開同一部位采納二個(gè)外型尺寸相同的插頭錯(cuò)誤插配（防誤插）。

7)電連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，在插頭、插座的絕緣體對(duì)接面之間增加了界面密封橡膠墊，在插頭、插座尾部增加了封線體（橡膠件）使電連接器成為一個(gè)整體，防止灰塵和雨水侵入，并隔斷了接觸件間的空氣隙，提高了電連接器的耐環(huán)境性能。

在其次代圓形連接器的進(jìn)展進(jìn)程中，也有我國自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的專利產(chǎn)品，如航天系統(tǒng)的693廠討論開發(fā)的Y27系列推拉式耐環(huán)境快速分別電連接器（圖4）。它和螺紋連接和卡口連接相比，具有插合分別時(shí)產(chǎn)生金屬多余物概率最小、定位鎖緊耐振動(dòng)裝置牢靠等優(yōu)點(diǎn)，在90年月初，神舟飛船等重點(diǎn)型號(hào)研制初期，即被列入很多重點(diǎn)用裝備電子元器件"優(yōu)選名目'，該系列產(chǎn)品1993年成為獲得國家專利的產(chǎn)品。

圖4Y27系列推拉式耐環(huán)境快速分別電連接器

在其次代圓形連接器的進(jìn)展進(jìn)程中，航空系統(tǒng)158廠等單位自行研制生產(chǎn)的由雙曲線簧插孔（圖5）接觸件組裝而成的各種型號(hào)矩形或圓形連接器，由于其具有插拔力小、接觸電阻小、牢靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)也有很高的知名度。它廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、艦艇、雷達(dá)等事裝備系統(tǒng)中接觸牢靠性要求較高的部位。我國新引進(jìn)和具有世界先進(jìn)水平的某型號(hào)用飛機(jī)，其機(jī)載艙內(nèi)全部印制線路板連接，全部采納了線簧結(jié)構(gòu)矩形連接器。

圖5雙曲線簧插孔

3、第三階段（上世紀(jì)九十年月至今）

雖然其次代圓形電連接器比第一代有了很大的技術(shù)進(jìn)步，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展、各種用裝備上選用的電連接器數(shù)量品種