军用连接器的应用及发展
一、军用连接器的作用和地位
在军用武器装备和各类电子系统中,连接器是连接器件与组件、组件与单机、单机与单机、系统与系统必不可少的基础组件。在航空、航天、兵器、舰艇等军用武器装备中,起着电气连接传输能量和信号的重要作用。
军用连接器是组成飞机、导弹、舰艇等武器系统用量最多的通用电子元器件。例如,一架现代歼击机使用电缆长达5~10公里,一次配套的电连接器约800~1000多件。一架大型客机电缆总长度达250公里,一次配套的电连接器约4500多件。其主要功能是完成主机、发动机、机载控制系统及机载设备之间的电气连接。各种型号战术导弹的导引头、战斗部、发动机、自动驾驶仪等关键部件,都是通过连接器这一基础组件,将成百上千个接点的电缆网组成一个完整的武器系统,如举世瞩目的神舟飞船仅推进舱和电源系统就使用了各类连接器500多套,某型号战术导弹仅地面设备就选用了各种电连接器400多套。在组成军用装备系统的所有连接器中,只要有任意一个连接器中的任意一个接点失效,就可能导致整个系统的瘫痪、失效和重大事故的发生。
在组成军用装备系统的所有电子元器件中,连接器看似结构简单,往往得不到领导和有关方面的重视,但其失效概率却是最高的。据有关资料统计;连接器失效概率约占组成系统电子元器件失效案例总数的40~50%。互连问题是造成大多数军事电子设备失效的主要原因之一。往往是在连接点、导线端接点或接触界面首先失效。一般认为,连接器的正常失效模式有三种:断路(概率为61%);接触不良(瞬间断路)(概率为23%);短路(概率为16%)。由于其结构相对复杂、功能的特殊性(可分离电连接)和许多非正常因素的影响,导致电连接器失效率难以准确量化,成了至今唯一没有划分失效率等级的电子元器件。
军用连接器与其他用途连接器不同,它必须适应各种复杂苛严的工作环境条件。通常要求较宽的工作温度范围-55℃~125℃甚至-65℃~200℃,以适应各种军事环境和军用场合;抗腐蚀、耐潮湿、耐高冲击和振动、耐高低温交变、低气压、绝缘材料真空脱气、高气密、防电晕、防砂尘和防霉菌等;要具有低而稳定的接触电阻和较低的电压驻波比,保证电信号不中断;要具有较严格的制造加工和装配精度,坚固可靠的结构,并能经受高等级的试验。而要满足上述这些要求,至关重要的是军用连接器必须采用可靠性设计,正确合理选用材料和良好完善的工艺,以保证连接器符合军用标准[1]。
由此可见,设计人员熟知军用电连接器的应用现状和发展趋势,对于在军用装备系统、分系统或单机设计时,准确合理选用连接器具有十分重要的意义。
二、军用连接器应用历史的回顾
作者根据多年来从事航天电连接器验收工作中的亲身感受,以航天系统工程上应用最多的圆形连接器的发展过程为例来回顾军用电连接器结构进化。并以此说明军用连接器的应用和发展。作者认为;可划分为以下三个阶段;即仿苏、仿苏向仿美转移、仿美兼独立研制三阶段。
1、第一阶段(建国初期至上世纪六十年代)
我国军用连接器生产企业始建于新中国成立初期。最早建立的军用电连接器专业生产厂是创建于1957年的沈阳117厂,是建国初期由苏联专家援建的重点建设项目之一。当时主要仿制现役飞机使用的原苏联三、四十年代的连接器产品。
第二个五年计划五八年大跃进至六十年代末期,在"我们也要搞人造卫星"、"备战、备荒、为人民"等政治口号感召下,根据当时政治形势和经济发展的需要,在"独立自主、奋发图强"发展国防事业的方针指针下,在国内航空、航天、电子系统,相继建立了以796厂、853厂、855厂等为代表的电子信息系统连接器专业生产厂,以158厂、188厂等为代表的航空系统连接器专业生产厂,以825厂、693厂、3419厂、165厂等为代表的航天系统连接器专业生产厂。但建立这些军用连接器专业生产厂的目的宗旨,都是为当时我国"两弹、一星"等重型工程配套服务。基本上都是以仿制为主;仿制当时国外引进的战术导弹、战机、舰艇、装甲车等军用装备上所急需配套使用的连接器。
当时主要以生产仿苏产品为主。以第一代低密度标准型圆形电连接器为代表,航空系统有P系列、PR系列和PD系列,航天系统有Y2系列、Y4系列等上世纪50年代仿苏产品。其产品基本特征是外壳为压铸铝合金,插头插座连接方式为螺纹连接,插头插座和导线的端接方式为焊接,插孔为直开槽开口式插孔,接触件最小规格直径为1.5mm的低密度产品,适用的环境温度:P系列普通圆形连接器为-60℃~+50℃,PR系列普通圆形耐热连接器为-60℃~+150℃,PD