连接器在商用飞机上飞得更高

目前正在生产数千架新型商用飞机。它们将包含轻巧,功能强大的高速电子系统,可实现前所未有的连接性。

商用飞机的形状和尺寸多种多样,从小型执行机到载有数百名乘客的大型长途宽体飞机。随着电子在电源管理,导航和控制等领域的使用不断增加,电子在商用飞机设计的各个方面都扮演着领导角色。在2019年巴黎航展上,预报员宣布,全球对老化的商用飞机的更换需求将稳步上升,仅在未来的20年中,仅150个座位的类别中就将新增10,550架新飞机。窄体150到210座飞机的需求几乎翻了一番,达到20,500架。

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为了观看7月2日的日全食,来自世界各地的50多名科学家和日食爱好者享受了LATAM航空集团的特别飞行。该小组乘坐一架波音787-9 Dreamliner飞越复活节岛。(来源:拉美)

在更令人兴奋的,不寻常的例子中,商用飞机最近展示了他们的功能,除了在规定路线上载运乘客。2019年7月19日,超过50位科学家和日食爱好者在拉美航空集团的一次特殊航班上观看了日全食。从复活节岛乘波音787-9 Dreamliner出发,他们在南美洲追逐了地球的阴影。LATAM是唯一获准飞越太平洋这一部分的航空公司。

在卡塔尔执行官湾流G650ER中,一名飞行员和一名宇航员于2019年7月11日完成了有史以来最快的极地环游,在46小时40分钟的时间内打破了吉尼斯世界纪录。Action Aviation董事长Hamish Harding飞行员;特里·维特斯上校,国际空间站前司令;他们的六名工作人员与卡塔尔执行官合作实现了这一壮举。该公司由卡塔尔航空公司(Qatar Airways)拥有,是世界上最大的湾流G650ER(最快的超远程公务机)运营商。

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在卡塔尔执行官湾流G650ER中,一名飞行员和一名宇航员完成了有史以来最快的地球极地环游,在46小时40分钟内打破了吉尼斯世界纪录。(来源:另一个轨道/本尼·西比特)

为了继续实现这些里程碑以及日常的商业航空旅行,航空业将需要在连接性方面不断创新。在20年内增加30,000架飞机将代表整个飞机上不同位置的各种连接器。Radiall程序开发工程师Travis Warmouth说,位置和应用决定了所选连接器要满足的电气,机械和环境要求。

这些要求可以包括电介质耐压,工作温度,配合周期,绝缘电阻和抗电磁干扰,振动/电击,可燃性和烟/毒性。沃茅斯说,连接器的尺寸和形状通常不太重要,但在空间受限的情况下,重量会更大。矩形连接器可以提供更高的接触密度,因为可以堆叠多个连接器。当空间有限且输入/输出数量很高时,这可能是一个很大的优势。”

AirBorn太空战略业务部门副总裁David Koenig表示,通常对于机载电子连接器最重要的要求是应对冲击,振动,总体耐久性和温度循环的能力。AirBorn的空中和国防战略业务部门高级副总裁罗伯特·克莱因施密特(Robert Kleinschmidt)补充了这一清单,列举了可靠性和故障安全连接。他说:“在有更多空间的机身中,连接器的尺寸显得不那么重要。” “但是在诸如驾驶舱航空电子部分的区域,必须使用小型和微型连接器。”在那里,连接和电缆密度也是非常重要的尺寸考虑因素。

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AirBorn的RZ薄型,坚固耐用的插入式压缩连接器无需焊接,可承受高振动,例如在直升机中。坚固的设计节省了高密度板上的空间,例如航空电子设备盒内部的板或用于摄像机安装的直升机万向架。

连接速度不断提高

Koenig说,对速度和带宽的日益增长的需求推动了许多新的互连设计,尤其是在电缆和盒对盒连接器中。“我们现在看到的典型数据速率是每条通道每秒10吉比特。”该公司的新型verSI(通用信号完整性)开放引脚现场互连专为高速,高密度,高信号完整性而设计,和高可靠性的串行总线应用。该高引脚数连接器最多可容纳500个触点,板对板速率可以达到28Gb / s。它用于CFM International 用于GE Aviation 的LEAP发动机的发动机控制器上。

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AirBorn的verSI系列高速微密度矩形连接器旨在满足高速,高密度和高信号完整性100Ω和85Ω差分串行总线应用的要求,并具有广泛的适用性。

Kleinschmidt说,更高的数据速率以及数据必须在机身中特别是必须经过的距离也是关键。“最近,客户在直升机内的某些电缆组件中受到高速数据传输速率的干扰。这个问题以及AirBorn的解决方案表明,需要对整个电缆组件以及连接器的信号完整性进行设计,这一问题以及AirBorn的解决方案表明,需要将三到四米的电缆组件捆扎在一起,从而在航空电子显示器上引起闪烁。必须考虑数据速率,EMI屏蔽以及坚固可靠的连接器。

Warmouth说,无论是铜缆还是光纤,对高速数据链路的需求肯定在增加。“并非所有客户都希望通过光纤以10Gb / s的速度传输数据;因此,正在开发能够适应如此高的速度但仍不会使端接变得麻烦的连接器。”

例如,雷迪尔(Radiall)的QuickFusio插入件设计符合Cat 6A要求,并提供出色的数字高频性能。该系列还具有插入件,可容纳Luxcis ARINC 801终端用于光纤数据链路。

对光纤的需求持续增长

沃茅斯说,对高密度光纤解决方案的需求正在增长,从而导致了最初用于其他市场(例如雷迪尔的MTitan系列)的加固型解决方案。该产品包括用于“盒内”应用的C-MTitan接触选项和用于电气布线集成系统应用的Q-MTitan接触选项,这些产品使12条光缆穿过单个8号方形接触腔。Radiall的Q-MTitan设计被选为最新发布的ARINC 846航空航天工业标准的基础设计,该标准针对基于机械传递(MT)套圈的互连组件解决方案。将Radiall的D-Lightsys有源光学器件与MTitan结合使用可为客户提供完整的光纤端到端解决方案。

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Radiall的MTitan系列可为航空航天和军事应用提供高密度光纤互连。Q-MTitan设计被选为新的航空航天工业标准ARINC 846的基础设计,用于基于机械传递(MT)套圈的互连组装解决方案。

Koenig说,商用飞机使用许多光纤互连,传统上是点对点物理接触,两个终端会产生光耦合。在较新的类型中,扩展光束在终端之间传播。第三类有源光缆(AOC)用于数据中心。他说,在AirBorn坚固的商用飞机AOC(RAOC)中,基于其空间额定AOC(SAOC),电光传输发生在电缆的后壳内,因为冲击和振动会损害传统的光学互连。

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AirBorn的商用飞机坚固耐用的有源光缆(RAOC)基于其空间额定AOC(SAOC)。它具有光纤的优势-重量和空间的节省以及灵活性-以及铜连接器的传统优势-无需现场维护,并且不需要为收发器设计电路板。

Kleinschmidt说,由于铜互连受到长度,重量和狭窄空间中电缆走线灵活性的限制,对光纤的需求增长尤其迅速。尽管光纤提供了更好的距离和数据速率,但由于光纤连接器经常暴露在灰尘,污垢和指纹下,因此还会带来其他问题,例如可靠性。他说:“尽管扩束设计有助于解决其中的一些问题,但我们认为RAOC中间存在机会。” “它具有光纤的优势-重量和空间的节省以及灵活性-以及铜连接器的传统优势:无需现场维护,并且不需要为收发器设计电路板。”

在地平线上

Koenig表示,商用飞机电子设备中即将出现的趋势是自主系统,这将使可靠性和耐用性变得更加关键。“在自主系统中,我们将看到三重冗余-已经在军事方面实现了,而现在我们已经在商用飞机中实现了双重冗余。”

沃茅斯说,能够快速插拔的连接器也有发展趋势。他说:“飞机产量达到了空前的高度,每一秒都取决于生产线。” 快速安装是另一个重点,特别是不需要安装硬件的连接器。这样可以节省安装人员的时间并防止异物损坏。Radiall的Quick Multipin (QM)和QuickFusio连接器系列在设计时就考虑到节省时间。

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Radiall的Quick Multipin(QM)和QuickFusio系列复合屏蔽连接器无需工具即可在几秒钟内完成插拔。可用的插入件范围广泛,使这两个连接器系列都非常适合许多商用飞机应用。

Warmouth说,商用飞机连接器需要针对它们所服务的不同应用而具有通用性。可以容纳各种触点选项的连接器可以包括信号,电源,RF和光纤端子的插入选项,以及可以包括所有这些选项的混合插入。他说:“这是关键,因为商用飞机的频率和数据传输需求持续增长。”
 
【摘自Bishop杂志,作者:Ann Thryft,November 5, 2019】

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