在无人机和其他军事应用中广泛使用的连接器

深圳市连接器行业协会 发表于 2018-06-28 16:48:13 收藏 已收藏
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在无人机和其他军事应用中广泛使用的连接器

深圳市连接器行业协会 发表于 2018-06-28 16:48:13

随着无人机在军事行动中发挥更大的作用,减少体积和重量的压力也在增加。新一代经过SWAP优化的连接器将满足市场要求。

无人机(UAV)正变得越来越小和功能越来越强大。总体的来说小型化趋势扩展到大量的军事装备上。被称为无人驾驶飞机系统(UAS)或无人机的小型飞机可以帮助地面部队的掌控更多安全的区域,因为它们比大型常规无人机小得多,不容易被发现。

这些小型飞行器监视和侦察能力的提高取决于有效载荷,该载荷可以包括多个相机和多种频率如红外、热、可见光的传感器,以及复杂的嵌入式计算和存储设备。由于飞行时间取决于飞机携带多少重量,增加的有效载荷将面临一个重量的挑战。

AeroVironment的Raven RQ-11B在德克萨斯州胡德堡发射,是世界上部署最广泛的无人驾驶飞机系统之一。他们被用于地面单位通过低空监视来了解周围地区的情况.

TE Connectivity的业务发展经理Russ Graves说,一般来说,小型无人机可以按其大小分为纳米无人机、微型无人机和小型战术无人机。由于这些小型无人机并不是在适合军用标准的大型无人机的中等区域和高空飞行,因此通常用于航空航天和国防领域的技术并不适用。“在许多应用中,许多小型无人机,甚至在战术领域,都被认为是可以消耗的,这意味着如果一架飞机坠毁,它们会发射另一架。在这些类型的应用中,COTS(商用现成的)产品是可以接受的。”Graves说。

对于微型无人机和纳米无人机来说,最关键的是减小尺寸、重量和功率(SWAP),比如FLIR系统公司的“黑黄蜂”(BlackHornet),该系统是为军事用途开发的最小无人机之一。它的飞行时间可达每次25分钟,飞行距离为1.6公里(0.99英里)。这种几乎无声的手持式飞行器重1.3kg(2磅,13.86盎司),可以在士兵的多用途皮带上携带。

AeroVironment的RQ-11B Raven 型多转子系统是世界上应用最广泛的无人机系统之一。翼展1.37米(4.5英尺),重1.9kg(4.2磅),航程10公里(6.2英里)。

为军事侦察和了解位置而开发的最小无人机之一是FLIR系统的“黑黄蜂”,图为准备在2016年海军陆空特遣部队综合试验期间进行测试。

通过 SWaP优化设计,连接器和电缆的发展趋势有:重量轻的材料、快速断开、多端口和多功能以及紧凑的布线。TE设计了几个产品应用在较小的无人机上。从复合Deutsch 369系列连接器到Wildcat圆形连接器。复合Deutsch 369系列连接器是完全密封的而且可以在任何恶劣环境下的盲插。Graves说,该公司的解决方案可以解决无人机数据和电源分配、无人机指挥和控制总线系统以及无人机上使用的各种信号问题。

UAV中使用的连接器必须能够为高速数字协议处理提供更高的数据传输速度,并且通常在信号范围内具有较低的电压和较低的电流,更小的封装和更高的引脚数,以及电磁干扰屏蔽等性能。例如,TE的 Cee-Lok FAS-T是一种小型的、具有10 Gb/s网络传输能力的I/O连接器,具有消除噪声和以最小化串扰解耦的功能。他们也很容易现场修复,这在军事战区很有优势。

OomneticsCorporation的技术总监BobStanton说,手持无人机是可以由GPS制导的,也可以是无线电控制,这样会有非常不同的连接器需求。高速数据传输和GPS制导上应用同轴信号连接器是最佳选择,而更简单的无线电控制无人机可以使用多引脚信号接器或D形连接器。Omnetics提供了所有三种类型。

Stanton说,连接器对于图像捕获和发送单元来说也是不同的,它们可能需要微波通信,而捕获和存储单元可能也需要额外的存储空间。相机连接器的驱动部分是拍摄图片的数据采集电子设备,以及使用的频率或图片类型。他说:“如果它是静态的,而且用户正在将它们存储在一个数据包中,待会儿再发回,那么你需要一个体积小、坚固耐用、重量轻的高质量连接器,而且插头插入和拔出的速度都很快。”Omnetics为这些用途提供了纳米锁存连接器和棘轮锁定圆形连接器.

Amphenol的 Luminus R44S圆形连接器系列广泛用于无人机,包括功率、信号分配、功能信号和传感器等。高度可靠的连接是通过扭动和锁定或推拉动作来完成的.该公司的Pegasus 系列增加了Luminus航空航天连接器电磁干扰屏蔽的优点。

在高振动、冲击和温度循环的情况下,无人机及其电缆的板对板或箱对箱连接器也必须是高度可靠的。用于微型D 50-mil 引脚到引脚的MIL-DTL-83513规范和用于Nano-D 25-mil销到引脚的MIL-DTL-32139规范,都说明了这些高密度、小尺寸抗军用冲击和振动连接器的性能要求。其它密集板堆栈的板对板连接器通常是纳米连接器,或片装或极化纳米(Pzn)连接器。Stanton说,这些连接器体积小,重量轻,而且坚固耐用,比大连接器更能通过冲击和振动测试。

Stanton说,虽然小型无人机现在使用自动着陆软件和接近传感器,以使它们更平稳地降落,但着陆冲击力仍然很高,特别对于多旋翼类型。他说:“无人机在飞行中会产生强烈的正弦振动,实际上可以使一些连接器松开。”因此,更高级的连接器连接技术已经在发展中,如挤压锁紧,或推入和旋转棘轮。

例如,Omnetics公司的闩锁微型D和Nano-D连接器,用于咬合连接和面板设备的电缆连接。另一种推杆和闩锁设计,结合现场操作的手指夹持,避免了传统螺纹硬件的不均匀转动可能造成的损害。这种设计能承受超过2000次装配咬合周期。

TE连接器的微型D连接器有圆形和矩形两种,较新的版本包括高速信号和电源,以帮助空间和重量最小化。它全密封的Wildcat圆形连接器是专为集成设备和电缆在后拆卸的小空间而设计的。Wildcat 38999是基于MIL-DTL-38999系列III技术,包括电磁干扰屏蔽,并提供了所给38999尺寸几乎两倍的连接接触密度,并附加有螺纹抗振动联轴器。

一种替代微型D型号的是Harwin的Gecko连接器,这是一种微型1.25毫米间距的高可靠性连接器,在无人机和其他军事应用中广泛使用。它也有板对板,板对线,线对线等版本。

Nicomatic说,OMM微型圆形连接器特别适用于空间受限、恶劣环境的应用,包括无人机的板对电缆连接。它们体积小,重量轻,可提供2500次咬合装配。

军用品质的小型混合连接器将电源和信号以及高速摄像机结合起来,有时还可以同声广播,这是另一项创新有助于SWaP优化设计。Stanton说,通常情况下,混合连接器将电源+同轴或电源+信号组合在同一个连接器和电缆系统中,但该行业似乎正朝着将所有这些都合并成一个混合连接器的方向前进。混合金属纳米连接器,处理两个电源引脚和五或六个高速引脚,这可能有利于不同的电路设计。

“虽然他们是金属化和更坚固,但事实上他们的混合意味着你只能使用一根线缆,而不是两根单独的线缆,”他说。“如果你需要更多的高强度信号传输,你可以在堆叠模块的一个位置到无人机中的另一个位置中使用一些圆形连接器。”

TE产品经理WilliamNewton表示,尽管目前还没有专门针对小型无人机应用的新标准,但TE Connectivity已经将无人机上的电池连接器领域确定为制造商的一个痛点。“目前,市场上有许多不同类型的解决方案,最初是为了便于样机制造或成本原因而选择的。”他说:“当无人机制造商全面生产时,他们将会意识到了这些类型连接器的质量、性能和可用性等问题。TE的目标是通过开发和改进目前正在发展中的电池连接器来解决这个问题。”

作者简介:AnnR.Thryft  30年来一直在撰写与制造和电子相关的技术,涉及互连、单板计算机、机器人、机器视觉、嵌入式设备、制造材料和工艺以及数据通信和电信等主题。她也为 EE Times, Design News, COTS Journal, RTC Magazine, EDN, Test & Measurement World, and Nikkei Electronics Asia 等撰稿。

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