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Mit Vertrauen verbinden

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Giorgio Potenza, Leiter der Produkt- und Marktentwicklung bei Harwin, untersucht, wie das Unternehmen ein neues Paradigma in der Luft- und Raumfahrtverkabelung etabliert.

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Die derzeitigen Bewegungseinschränkungen und die große Vorsicht bei Flugreisen werden mit Sicherheit langfristige Auswirkungen auf die globale Avionikindustrie haben. In den kommenden Jahren wird die Industrie Wege finden müssen, um sich anzupassen. Schon vor der Covid-19-Pandemie gab es jedoch bereits grundlegende Trends, die zu erheblichen Änderungen im Ansatz der Flugzeugkonstruktion führen sollten, und die gegenwärtige Situation bewirkt dies nur noch schneller.

In Zukunft werden größere Mengen an Elektronik in die Flugzeugmodelle integriert werden, da mechanische und pneumatische Systeme (die sperrig und auch schwierig zu warten sind) immer mehr zugunsten von elektrisch basierten Systemen auslaufen. Große Datenmengen von einer Vielzahl verschiedener Sensoren werden kontinuierlich um den Rumpf herum übertragen und dann zu Diagnosezwecken analysiert, so dass alle Probleme, die Wartungs- oder Reparaturarbeiten erfordern, identifiziert und gelöst werden können. Dies wird die Unterstützung einer umfangreicheren Verkabelung erfordern. Auch die Art und Weise, wie die Entwicklungstätigkeiten durchgeführt werden, muss aufgrund des höheren Komplexitätsgrades erheblich modifiziert werden. Trotz alledem bleiben aber die gleichen Erwartungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit bestehen.

Größe, Gewicht und Leistung (SWaP) haben sich bei allen Formen der Luft- und Raumfahrtkonstruktion stets als sehr hohe Prioritäten erwiesen. Zusätzlich zu den unzähligen elektronischen Subsystemen gibt es im Kabelbaum eines Passagierjets viele Kilometer an Verkabelung. Dies nimmt viel Platz in Anspruch und erhöht das Gesamtgewicht des Flugzeugs erheblich (was sich wiederum deutlich auf den Treibstoffverbrauch auswirken wird). Es ist daher von Vorteil, leichte und dennoch robuste Kabelbaugruppen zu spezifizieren.

Angesichts der schwierigen Anwendungsumgebungen, in denen Stöße und Vibrationen auftreten, können auch Zugentlastungsmechanismen erforderlich sein. Die Verwendung von Steckverbindern mit Backshells trägt dazu bei, die mechanische Robustheit der Baugruppe zu erhöhen. Das Hintergießen von Baugruppen, bei denen die Hohlräume auf der Rückseite des Steckverbinders mit einem Epoxidharz gefüllt werden, ist ebenfalls eine sehr wirksame Zugentlastungsmethode und trägt nicht zu sehr zum Gesamtgewicht der Baugruppe bei.

Um die Impedanzpegel zu kontrollieren und starke Signalintegritätseigenschaften zu erhalten (so dass es keine nachteiligen Auswirkungen auf die von den Sensoren erfassten Daten gibt), werden Twisted-Pair-Anordnungen jetzt immer häufiger eingesetzt. Diese mildern die Auswirkungen der elektromagnetischen Interferenz (EMI) und verringern das Übersprechen. Der Einbau von Abschirmungen in Kabelbaugruppen ist ebenfalls ein zunehmend wichtiger Gesichtspunkt. Die Abschirmung sollte nicht viel zusätzlichen Platz beanspruchen oder zusätzliches Gewicht in die Konstruktion einbringen. Dies gilt insbesondere für UAVs, bei denen die Platz- und Gewichtsparameter bereits extrem eingeschränkt sind.

Flexibilität bedeutet Mobilität

In immer mehr Fällen werden flexible PCB-Baugruppen eingesetzt. Diese Baugruppen erweisen sich nicht nur aus der SWaP-Perspektive als vorteilhaft (Verringerung des Gewichts der Kabelbäume und des Platzbedarfs), sondern können auch in anderer Hinsicht vorteilhaft sein. Zum Beispiel können sie auch engere Biegungen bewältigen als konventionelle Verdrahtung (die mit einer wesentlich dickeren Isolierung um sie herum versehen ist), und dies ist von klarem Wert, wenn wenig Platz zum Spielen vorhanden ist.

Um die Engineering-Kosten zu senken und die Entwicklungszeiten zu verkürzen, ist im Luft- und Raumfahrtsektor mit einem Kurswechsel zu rechnen. Die Hersteller werden nach wie vor Spielraum benötigen, um sicherzustellen, dass ihre Designs einen hohen Differenzierungsgrad aufweisen, der sie von ihren Konkurrenten abhebt, aber gleichzeitig werden sie von der Bequemlichkeit der Beschaffung und Installation modularer Lösungen profitieren wollen. Es wird eine Verlagerung weg von der Schaffung vollständig maßgeschneiderter elektronischer Systeme hin zur Verwendung von Standardtechnologie geben. Dies wird es den Flugzeugherstellern ermöglichen, ihre Entwicklungszyklen zu beschleunigen. Sie werden auch in der Lage sein, Fragen der Lieferkette anzugehen, die den Fortschritt behindern und ihre Stücklistenkosten erhöhen. Sogar in Situationen, in denen maßgeschneiderte Systeme entwickelt werden, beginnen die Ingenieurteams ihre Projekte oft mit Standardhardware, die leicht erhältlich ist. Auf diese Weise können sie Prototypen zusammenstellen und dann erste Tests zur Validierung eines neuen Konzepts durchführen, bevor sie zur nächsten Projektphase übergehen.

Als ein nach EN/EN 9100/AS9100C akkreditiertes Unternehmen, das seit Jahrzehnten eine zentrale Rolle im Avionikdesign spielt, beliefert Harwin die Hersteller von großen Verkehrsflugzeugen bis hin zu militärischen UAVs. Mit unserem einzigartigen Online-Spezifikationswerkzeug Cable Generator können Luft- und Raumfahrtingenieure zahlreiche verschiedene Verkabelungsmerkmale definieren, darunter Kabellänge, Steckertyp, Anzahl der Kontakte, Befestigungsmechanismus, Abschirmung usw. Daraus lässt sich dann eine optimierte Verkabelungslösung konstruieren, die genau den skizzierten Anforderungen entspricht. Da es keine Mindestbestellmenge für die Kabelkonfektionierung gibt, entfällt für die Hersteller zudem der finanzielle Aufwand für die Verkabelung während der Prototyping-Phase. So ist es viel einfacher, mit verschiedenen Ideen zu experimentieren und die richtige Verkabelungslösung zu finden.

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