空空导弹电缆网工程化技术研究

张美丽　徐培娜

摘 要：空空导弹电缆网的主要功能是为载机、测试设备及导弹组件间的连接提供电气接口和信息传输通道。随着空空导弹的的发展，导弹内部各组件之间传输的信息量和信号种类逐渐增多，电缆网亦越来越复杂，对电缆网的要求不断提高。基于多年空空导弹电缆网的工作经验，本文对电缆网的设计、生产和测试等多个工程化技术环节进行了分析总结。

关键词：电缆网 工程化 设计 生产 测试

中图分类号：TM248 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0121-03

现阶段，电缆网是空空导弹的重要组成部分，能够为弹内各组件间的连接提供电气接口和信息传输通道；为危险指令提供安全隔离接口，保证地面测试时的安全性；为弹与载机、测试设备的连接提供电气接口。空空导弹电缆网主要由传输线、电连接器、热缩套管、包覆材料等组成。

电缆网示意图如图1所示。

由于空空导弹内部空间狭小，各组件之间传输信号种类繁多，传输信息量大，因此空空导弹电缆网既要满足各组件信息传输的要求，又要满足结构上外形尺寸和质量的苛刻要求。同时，因空空导弹工作环境严酷，空空导弹电缆网要能承受高温、低温、高空低气压、振动和冲击等严酷的工作环境。综上，空空导弹电缆网需要同时满足功能、结构和使用环境等方面的要求，其工程化研制技术是存在一定难度的。

空空导弹电缆网的研制过程一般包括设计、生产和测试等。诸多文献均对电缆网的设计原理进行了详细阐述，而对工程化技术却鲜有提及。在空空导弹电缆网研制过程中，设计人员虽然能熟练运用电气知识，但是往往忽略许多工程问题。即使电缆网在设计原理上能够满足性能要求，但在工艺设计方面，有可能不利于生产加工，造成较低的产品合格率，甚至无法进行批量化生产。基于多年空空导弹电缆网研制的工作经验，本文分析了空空导弹电缆网的设计、生产和测试等多个工程化技术环节，并对相关注意事项进行了总结。

1 电缆网设计

1.1 电缆网结构设计

受空空导弹内部空间限制，在进行电缆网结构设计时应充分考虑导弹的内部结构和可利用空间。因此，电缆网结构设计的主要内容应包括以下几点。

（1）电缆网长度。在进行电缆网长度设计时，应充分考虑导弹的整个装配过程。电缆网长度过短会导致全弹和电缆网装配困难，甚至会因电缆网局部弯曲受力或接插件根部传输线受力过大而导致电缆网产生断裂；电缆网长度过长则会因导弹内部空间的限制而导致电缆网无法安装。

（2）电缆网直径（或厚度）。电缆网的直径（或厚度）应能适应导弹内部空间。电缆网直径（或厚度）较大，容易导致电缆网受到挤压产生局部破损，若电缆网直径（或厚度）过大，则可能导致电缆网无法安装。因此，在传输线路过多，导致电缆网直径不满足空间要求时，可采取分线束捆扎的方法，甚至根据空间尺寸捆扎成扁平状。

（3）电缆网分叉位置。理论上，分叉位置可以选在电缆网任何位置，但合理的分叉位置可以缩短信号传输路径，从而减小传输线的长度、降低线阻和减轻电缆网质量。

（4）电连接器的安装方向和电缆弯曲半径。设计电缆网的电连接器位置时，应充分考虑导弹内部结构空间、电连接器的安装方向和电缆的弯曲半径。其中，电缆弯曲半径R的选择非常重要，弯曲半径R过小易造成压接（或焊接）处传输线受力过大而产生折断，弯曲半径R过大则可能因弹内空间限制导致电缆网无法安装。图2所示为电缆网中圆形和矩形电连接器的安装方向及电缆弯曲半径示意图。

目前，电缆网的结构设计方法大致分为两种。

一种方法是根据个人工程经验和弹体内部结构进行电缆网的结构设计。首先，通过初步设计加工出样缆，并进行样缆与全弹的试装配，然后，根据装配实际情况修改设计并返工重修电缆，通过几次“装配-修改设计-返工”式的迭代过程，最终完成电缆网的结构设计。这种设计方法适合于具有丰富工程经验的设计人员。

另一种方法是通过相关应用软件进行电缆网的结构设计。如通过三维建模软件UG的Routing Electrical模块，在导弹的三维总装模型上进行布线，最终生成电缆网的钉板图。该方法的优点是可以在设计初期较精确的确定电缆网的结构外形，减少了修改次数，缩短了研制周期，节约了研制成本。不足之处在于无法模拟全弹的装配过程，需关注电缆网装配的可操作性。

1.2 电连接器的选择

电连接器是电缆网的主要组成部分之一，一般分为插座和插头。选用电连接器时，应考虑以下几个方面。

（1）连接方式。根据接触偶与传输线的连接方式，电连接器可分为压接型和焊接型。压接型电连接器的连接一致性好，通过相配套的压接工具，连接操作方便、简单；焊接型电连接器的焊接电阻较小，但连接一致性较差。因此，在条件允许的情况下，应优先选用压接型电连接器。

（2）接触偶数目。应根据电缆需要传输信号的数目，确定电连接器的接触偶数目。一般情况下，接触偶应留有余量，使得在后续系统研制工作中可以增加信号。

（3）接触偶类型。应根据传输信号的特征，选择接触偶的类型。例如，传输大电流信号时，应选择额定电流与之相匹配的接触偶；传输射频信号时，应采用同轴接触偶等。

（4）接触偶尺寸。接触偶的压线孔（或焊杯）应与传输线的线径（或横截面积）相匹配。

（5）电连接器尺寸。应充分考虑导弹内部空间的限制，确保选用的电连接器拆装方便。

（6）电连接器工作环境。应选择满足导弹工作环境条件的电连接器，如工作温度、贮存温度、气压、耐压、使用寿命、耐霉菌、盐雾等条件。

（7）防插错设计。应避免在电缆网中出现相同型号规格的电连接器，以防止在装配过程中出现电连接器错误装配的情况。

（8）在满足上述条件的情况下，应优先考虑带盲插的电连接件。endprint

1.3 传输线的选择

选用电缆网的传输线时，应考虑以下几个因素。

（1）传输线类型。根据传输信号的特性选择传输线的类型。如传输供电信号的线路宜采用双绞线；传输数字信号和易被干扰的信号宜采用屏蔽线；传输射频信号宜采用同轴线等。

（2）传输线最大载流量。传输线的最大载流量与线径（或横截面积）密切相关，同时受温度、高度以及线束根数等多种因素影响，因此，精确计算传输线在某种环境条件下的最大载流量非常困难，通常采用经验公式进行估算：

（1）

其中，

IT为传输线工作温度下的额定工作电流；

KH为传输线载流量随高度变化的衰减系数；

KN为传输线载流量随线束根数增加而减少的衰减系数。

（3）传输线线阻。传输线的线阻过大会引起信号压降增大，因此，传输线的线阻应限定在系统允许的范围之内。

（4）传输线线径（或横截面积）。传输线的线径（或横截面积）应与接触偶的压线孔（或焊杯）相匹配。

（5）传输线工作环境。应选择满足导弹工作环境条件的传输线。如工作温度、储存温度耐压、耐霉菌、盐雾等环境条件。

（6）传输线柔韧性和机械强度。

（7）传输线质量。在满足上述条件下，优先选用线径（或横截面积）小的传输线，以减轻电缆网的质量、减少电缆网的体积。

1.4 电缆网电磁兼容设计

空空导弹系统的电磁环境复杂，要保证整个系统可靠工作，电磁兼容（EMC）问题不容忽视。空空导弹电缆网作为各组件、测试设备、载机之间的电气信号传输通道，即要保证信号可靠传输不被电磁辐射干扰，又要保证在传输电气信号过程中产生的电磁干扰不影响其它组件和测试设备等正常工作。综上，电缆网的电磁兼容设计主要考虑如下几个方面。

（1）电连接器接触偶布局。电缆网中用于传输敏感信号的接触偶应尽可能远离传输易干扰信号的接触偶，在传输敏感信号的接触偶周围应布置地线接触偶。

（2）传输线选择。电缆网中传输供电信号的传输线应采用双绞线；传输数字信号和敏感信号的传输线应采用屏蔽线；传输射频信号的传输线应采用同轴线。

（3）屏蔽层处理方式。在电缆网中传输线的屏蔽层应接地。带有屏蔽层的传输线其屏蔽层覆盖率应不低于80%。传输线的屏蔽层不得作为信号回线（同轴线除外）。屏蔽传输线的屏蔽层在通过电连接器时也应通过接触偶保持连续。

2 电缆网的生产及加工工艺

电缆网的生产加工过程应严格遵守相应的工艺标准，做到技术状态及质量可控。因此，电缆网的生产加工过程应主要考虑以下几个方面。

（1）准备传输线时，应留有足够的长度余量。一般情况下，电缆的弯折处接头处会损耗一定的长度，另外还应保证2～3次的返修余量。

（2）应避免电连接器一个端子接多根导线的现象，以减少制作难度，提高产品可靠性。

（3）应避免两根粗细悬殊的传输线做接头，以避免接头处断线。

（4）传输线屏蔽层应采用360°端接的方法，焊点应光滑，避免出现毛刺，并用热缩套管进行保护。

（5）压接时，应选用与电连接器接触偶相匹配的压接工具，按工艺文件或与接触偶对应的定位器和压接力矩进行压接。压接前，应进行拉脱力的测试，保证传输线拉出接触偶所需的拉脱力限定在一定的范围内，同时应避免一个接触偶内压接多根传输线。

（6）焊接时，应选用合适的钎料。焊点应光滑饱满，避免出现毛刺。一个焊杯内需焊接多根传输线时，传输线的线径（或横截面积）应与焊杯直径匹配，避免出现虚焊。

（7）电缆网连接件的结合部分进行灌封（或囊封）时，应选用符合条件的的灌封材料，并注意灌封（或囊封）的尺寸要求。

（8）绑扎电缆网线束时，应保证同一电连接器上的传输线长度一致，以避免在插拔电连接器时，因线路受力不均而造成部分传输线断丝或断线。

3 电缆网的测试检验

在研制初期，空空导弹电缆网的生产数量通常较少，不易进行机器自动化生产，需要手工制作。为保证电缆网生产质量，必须进行电缆网的测试检验。电缆网的测试检验项目主要包括接线关系、导通电阻、耐高压性能、绝缘性能的测试检验等。

电缆网的测试检验设备主要包括电缆测试仪和电缆适配器。电缆测试仪用于测试电缆网的接线关系、导通电阻、绝缘电阻及耐压测试。电缆适配器用于连接电缆网和电缆测试仪。

3.1 电缆网测试检验合格的判据

通常，电缆网满足以下条件可判定为合格。

（1）电缆网的接线关系与图纸一致；

（2）电缆网的导通电阻不大于R，R值可通过公式2计算：

（2）

其中，

K为传输线的电阻率；

L为电缆网中传输线的长度；

ri为接触偶的接触电阻。

（3）绝缘电阻和耐高压应与设计指标相符。

3.2 电缆网的测试步骤

电缆网的主要测试步骤如下：

（1）将待测电缆网和电缆测试仪通过电缆适配器正确连接（如图3所示）。

（2）运行电缆测试仪专用程序，加载相应的样本文件。

（3）待样本文件加载完毕后，点击“Start”进行测试。

（7）若测试失败，点击“Display Error Window”查看错误的原因，对电缆网进行返修。若测试通过，则点击“HIPOT”进行耐压测试。

（5）测试完毕后，查看测试文件，检查导通关系、导通电阻、绝缘电阻、耐高压测试是否符合要求。

3.3 测试注意事项

测试电缆网时应注意以下事项：

（1）电缆网连接前，应检查各电连接器的插头/座内是否存在多余物，插针和插孔是否安装到位，是否有缩针现象，螺纹是否完好和是否存在金属屑等多余物。

（2）电缆网连接时，确保各电连接器正确对接，且对接到位。

（3）耐高压测试对电缆网具有破坏性，耐高压测试次数不宜过多。

（4）插拔矩形电连接器时，电连接器两端受力应均匀，勿使矩形电连接器一端受力过大，电连接器的倾斜拔出（如图4所示）会造成电连接器插针或插孔变形。

（5）测试完毕后，应检查电连接器的螺钉、附属弹簧垫片和防震圈等是否缺失，电缆网的包覆材料是否完好。

4 结语

空空导弹电缆网作为全弹电气信号传输的载体，所传输的信号多样，电缆网复杂，且工程化技术涉及知识面广，因篇幅及本人水平所限难于从各方面进行详细的分析，仅对电缆网在设计、生产和测试过程中的常见技术问题及注意事项进行了阐述，以供电缆网设计人员参考。

（1）电缆网设计时，在保证设计原理满足要求的同时，还应确保能够顺利转化为产品，因此要求设计人员应充分掌握空空导弹内部结构以及电缆网的制作工艺，加强与电缆网制作人员的沟通协调，提高设计方案的工艺性水平，以利于生产加工，提高产品的可靠性。

（2）电缆网的接线关系复杂、所用传输线种类多。设计人员一定要认真细心，确保接线关系及所用传输线准确无误。

（3）电缆网测试是检验电缆网是否合格的重要方法，在操作过程中，应严格按照流程操作。对于出现的异常现象应认真找出原因，不放过任何可能性。

参考文献

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