航天器D超小型连接器装配和集成过程中的应用综述

本文综述了D超小型（D-Sub）连接器在航天器装配和集成过程中的应用。锁定力控制是分析D-Sub连接器插接方法的关键因素，为了满足航天器装配和集成过程中D-Sub连接器外螺纹的一般锁定力控制，设计了带D-Sub连接器的电缆支架振动环境试验，以设置D-Sub连接器外螺纹的扭力值，并设计了两种扭力扳手。

1.简介

在航天器的装配和集成过程中存在大量的电连接器插头操作。使用螺钉固定的进电连接器（包括D-Sub连接器和Airborn连接器）在操作过程中很复杂。电连接的一些质量问题是由于连接器的制造缺陷造成的，有些是由于电连接器方法不当造成的。主要原因是缺乏对D-Sub连接器的应用和特性结构的充分理解。针对航天器装配和集成过程中D-Sub连接器的可靠性，本文研究了决定D-Sub连接器组件可靠性的关键因素。

2. D-Sub连接器在航天器AIT中的应用

D-Sub连接器是航天器常用的矩形进电连接器，其接触布置和壳体尺寸由代码E、A、B、C、D表示。在航天器的AIT中，D-Sub连接器，按触点类型来分就包括焊接触点和压接触点类别，按后壳来分就包括直夹、圆夹、角度钳类别，按触点密度来分就包括标准密度和高密度类别。

D-Sub连接器有2种锁紧螺钉：外螺纹和内螺纹。固定在设备或电缆支架上的D-Sub连接器插座由内螺纹安装。插在插座上的D-Sub连接器插针由外螺纹安装。包含前面板安装和后面板安装的D-Sub连接器的螺钉锁定组件如图1所示。当D-Sub连接器插座固定在航天器AIT的电缆支架上时，前面板安装使用两个平垫圈。外螺纹由黄铜或不锈钢制成，但黄铜外螺纹被广泛使用，与螺纹头为六角孔的AIRBORN连接器相比，D-Sub连接器的螺钉头是开槽的。

图1. D-Sub连接器的螺钉锁组件。

3. 航天器D-Sub连接器插接方法分析

D-Sub连接器产品的可靠性取决于结构设计、工艺制造、环境和其他因素，D-Sub连接器耦合的可靠性取决于操作员插拔技术，D-Sub连接器的耦合可靠性比航天器AIT中产品本身的可靠性更重要。

插头D-Sub连接器的主要流程包括插头准备、初始插头连接、拧紧和拧紧锁定螺钉四个步骤。插头准备主要是对D-Sub连接器针脚或插座和螺钉锁定组件的目视检查。例如，如果前面板安装中只有一个平垫圈，则不能满足满足连接器之间的间距，并且不允许使用该螺钉锁定组件。初始插头连接并联推动D-Sub连接器引脚，以防止损坏公或母连接器。

关于旋入航天器AIT中的锁紧螺钉有很多质量事故，例如，外螺纹不能拧紧内螺纹，或者螺纹在强行拧紧后损坏，主要原因是公和母螺丝中心轴不对中。

安装孔之间的距离具有严格的公差，即±0.13mm，因此在设计和加工阶段需要严格控制面板上安装孔之间的距离。即便如此，如果装配误差超出设计范围，公螺钉也不能拧紧内螺纹。因此，如果在拧紧时存在明显的阻力，则不允许强行拧紧，可能需要重新组装。因此，对准控制是决定D-Sub连接器耦合可靠性的关键因素之一。

外螺纹的锁定力控制是决定D-Sub连接器联轴器可靠性的另一个关键因素。实际上在航天器的AIT中，外螺纹没有扭力值，并且在操作员的经验下拧紧外螺纹，因此在拧紧锁紧螺钉时会有安全隐患。如果紧固力太小，则在遇到恶劣的发射环境时锁定螺钉可能会丢失。如果拧紧力过大，可能会损坏螺纹。与六角孔头螺钉相比，开槽头螺钉更容易损坏。

实际上，连接器通常会经历多次插入和拔出，如果外螺纹的紧固力太大，则在拔出连接器时，内螺纹可能松动，并且设备必须打开面板以固定内螺纹。与不锈钢螺钉相比，黄铜螺钉也更容易损坏。ESCC详细规范No. 3401/022给出黄铜外螺纹的最大扭力值为0.33Nm，因此迫切需要在航天器的AIT过程中设置D-Sub连接器的外螺纹扭力值，这个值不应该太大，锁定力控制应尽可能少，仅在航天器即将受到振动环境或发射时使用。

4.对外螺纹扭力值的实验验证

采用D-Sub连接器的电缆支架振动环境试验，设计了航天器AIT工艺中D-Sub连接器外螺纹的扭力值，具有自身最差机械条件的电缆支架有双排插头，高225mm，宽186mm，厚2mm。它由LY12M制成，尺寸C和尺寸D的D-Sub连接器安装在支架上，高度为180mm。12个铝制连接件模拟其他连接器安装在电缆支架的其他开口上。

带有D-Sub连接器的电缆支架的振动环境试验如图2所示。两个连接器销的电缆用胶带固定在支架上，内螺纹和其他部分固定并涂胶，未涂胶的外螺钉用默认扭力值固定，外螺纹制造器如图3所示。振动环境试验条件是航天器部件的最差条件，如表1所示。正弦振动的扫描速度为2oct/分钟，随机振动的时间为2分钟/方向。