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小型飞机需要新的连接解决方案行业资讯

2022-12-24 17:27:47

小型飞机市场正在蓬勃发展,开发全电动汽车的努力正在推动设计变化,甚至正在重新转向传统飞机。

小型飞机市场正在蓬勃发展,开发全电动汽车的努力正在推动设计变化,甚至正在重新转向传统飞机。

整个电子行业的趋势是更小、更轻、更快,小型飞机市场也是如此。高性能、节能、污染较低的飞机需求日益增长,推动了混合动力和全电动飞机的不断发展,尽管这项技术目前仅限于小型通勤型或货物型飞机。

这些小型飞机的设计和制造商,包括:AAM、eVTOL和ESTOL等公司。都需要新的连接解决方案来应对面临的独特挑战。

Amphenol Pcd公司的产品经理史蒂文·霍根说:“电动飞机的需求正在推动这项技术的发展,传统飞机制造商也在接受着这项技术,他们都在寻找飞机更轻更快的方法。无论是传统燃料,还是电力燃料,在飞机上重量轻很重要;但对电池驱动的飞机尤其重要。”

燃料发动机产生的一些动力分布在整个飞机上。在全电动飞机中,电池用一种不同的方式转换功率到可用的水平。电动飞机可能有15-25节电池。电池输出的电源为高压,然后转换为较低电压,满足相应的数据传输功能。包括,起飞时飞机周围的信息、空气对地通信、电池状态、GPS和天气数据以及与乘客体验相关的数据,包括飞行娱乐和Wi-Fi等。

这些高压连接器需要解决许多因素。AAM公司的专家克里斯蒂娜·希金斯说:“飞行导致条件变化很多,飞行高度越高,电流就越下降。电池可能引起问题。连接器、电缆和其它部件必须由无卤、安全的外壳材料制成,能够承受任何条件下的恶劣环境。Times Microwave系统公司是一家提供满足民用航空严格要求的电缆产品的供应商。”

Amphenol Pcd小圆形和飞马座连接器比金属连接器小80%。

新环境的连接性正在如何演变

互连解决方案通过设计改进和材料变化来解决小型飞机的空间限制。每个组件不仅必须满足可靠性,而且必须在高空承受冲击、振动和温度变化。此外,它必须尽可能减轻重量以及尽可能占用少的空间。

这个市场的连接器现在是由轻质塑料或复合材料制成的,而不是金属。这些材料的脆性较低,通常设计用于处理热循环或热冲击。它们需要介电耐压性和高度浸入测试,确保12000英尺以上高度时的可靠性和适航性。高质量的聚合物外壳和二次成型使其插拔更容易。

微型连接器(如微型和纳米针和插座系统)在尺寸和重量上有优势。混合信号或混合连接器有三根或四根线,而不是一根或两根线,综合传输电源、高速数字数据、无线电和微波信号等,因此需要的连接器更少。

Omnetics微型和纳米型线缆连接器

一架电动飞机可能有36个电动马达来提供动力和控制装置。霍根说:“我们认为,我们使用更高规格的电线和传统产品的控制方式,无论是CAN总线还是与所有这些电机类似的通信形式。设计师们正试图确保如果一个电机出现故障,另一个电机就会进行适当的补偿。与其它小型飞机相比,电动飞机上使用了许多连接器。”

当电气系统取代了机械系统时,电线也取代了重型电缆。霍根补充说:“通常需要12号电线,连接电池需要8号电线和多达4毫米的触点。在新产品开发上要关注大型仪表,因为飞机周围会有更多的电力运行,照明,以及其它使用连接器的地方。”

当今连接器和线缆的制作方式也会影响它们的功能。通过3D打印,增强了小型连接器的原型化功能。工程师可以在特定系统中测试塑料模型。Omnetics连接器公司的技术总监鲍勃·斯坦顿解释说,3D打印也可以用来创建一个柔性电路,或者用柔性而不是圆形的电线制作电缆。

在监管如此严格的行业中,进行改变不会太容易。每一个新组件都必须经过深思熟虑,并被证明是安全可靠的,同时平衡高性能和低成本。

电缆夹就是一个例子。成千上万的夹子被用在飞机布线和固定线缆结构中。Amphenol Pcd系统附件产品专家兰迪·高特罗说,为了减轻重量,提高安装的方便性,轻型飞机正在弃用常规标准的金属夹。Amphenol Pcd的75P钳是标准金属钳的一对一插入替代品。该产品由高性能的PEEK聚合物制成,可承受高温和恶劣的环境,它比标准金属夹的重量减少了高达55%。

Amphenol Pcd的75P夹是一个轻量级,一次性替代标准金属夹。

Gautreaux说:“在航空行业,客户有点抗拒改变,特别是一些金属、塑料。我们的目标是确保他们了解做出必要改变的所有信息,并向他们展示做出改变的好处。”

粘合剂降低安装成本和FOD的风险

为了最大限度地增加空间,线缆通过分区铺设,并需要安装馈线,这通常是金属的,可以进行机械加工。Amphenol Pcd 提供从金属到复合材料的转换,减少重量,节省时间和金钱。

夹子通常还需要工具,以及某种形式的附件,如铆钉,将它们安装在飞机上。所有这些额外的硬件会增加相当大的重量。此外,AAM制造商使用轻量级的复合材料结构。这导致了粘合剂使用的增加。

Amphenol Pcd的Snap ‘N Post是为电动飞机节省时间和重量的一个很好案例。

标准夹子的另一个问题是,用于连接电缆的塑料夹子会随着时间的推移而断裂。废弃的硬件也可能成为异物碎片(FOD),这是一个巨大危险。

在飞机上颠簸有很多部件可能会掉落,比如垫圈、螺钉、螺母和螺栓等。由于飞机上的冲击和振动,FOD也会影响连接器或PCB,并干扰其功能。粘合剂通过消除FOD的风险来降低安装成本。

全电动飞机电池技术仍然需要克服尺寸和重量上的挑战,而目前正在使用或正在开发的电池动力飞机仅限于较小尺寸和较短飞行。即使飞机变得更小、更轻,电池使用时间更长,飞机仍然需要大量的冗余来满足严格的安全标准。如果出现故障,备份系统可以无缝地取代它。重量将是另外一个因素,机身设计师和制造商将继续试图获得最长距离或最快速度。

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