Établir le rapport dans les environnements exaltants by Courtney HowardAeroExpo

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#Tendances produits

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Le monde est de plus en plus numérique, relié ensemble, et conduit par des données. Cette tendance, qui ne montre aucun signe du ralentissement, élève la demande des technologies qui permettent l'intégration et la connectivité - deux caractéristiques essentielles des systèmes modernes de pratiquement n'importe quelle taille ou portée. Projets en cours aérospatiaux et de la défense souligner le besoin de câbles et de connecteurs ultra-rapides, légers, efficaces, et résilients.

« La capacité d'acquérir, traiter, analyser, et communiquer l'information est importante pour la personne, état, et entreprise, » dit Ben Reed, directeur général aux systèmes de fibre d'Amphenol internationaux en Allen, le Texas. « Puisque l'interconnexion permet cette communication, il y a un besoin continu d'innovation de fournir ce lien dans de nouvelles et en évolution applications. Cela vaut en particulier donné l'exigence accrue pour plus petit, plus léger, et plus rapide. »

Les débits élevés conduisent l'introduction de la fibre optique dans les applications où l'interconnexion de câblage cuivre était précédemment suffisante, y compris les environnements durs, Reed continue. La « optique des fibres est exigée quand les défis actuels de débits, de distances, d'intégrité du signal, de poids et de sécurité qui ne peuvent pas être résolus avec le cuivre. Combiné avec une prime placée sur la mobilité - qui, par définition, rend nécessaire souvent des connecteurs - ces conditions conduisent l'innovation dans l'interconnexion fibreoptique. »

Quand il s'agit de fibre optique relie ensemble pour les environnements durs, la fiabilité de cette connexion est souvent la plupart de souci pressant, Reed dit. « Nos clients passent le temps significatif et le capital pour assurer une connexion fonctionnera dans leur application. Ceci implique souvent le vaste effort de conception, aussi bien que la qualification au composant ou au niveau système. L'interconnexion fibreoptique souvent est employée pour les signaux les plus sensibles et les plus critiques. Assurer la fiabilité de ce signal est essentiel, particulièrement dans l'espace, la défense, médicales, et le divers application industriel qui se fondent sur l'intégrité du signal. »

Les demandes de dur-environnement, de connecteurs fibreoptiques et de câblage incluent : mise en réseau de champ de bataille, systèmes de radar, systèmes de défense de missiles, forage de gaz de pétrole et, extraction au fond, radiodiffusion de divertissement, systèmes médicaux, et divertissement en vol, pour appeler des quelques, Reed dit. « N'importe où qui exige des débits élevés au-dessus de la distance significative ou avec le poids, la sécurité, ou la perturbation électromagnétique (l'IEM) les soucis peuvent tirer bénéfice de, ou peuvent exiger, la fibre. »

Les applications d'espace et de défense commutent du cuivre à la fibre pour la transmission ultra-rapide, l'épargne d'espace, et la sécurité, indique Jeremy Ruff, directeur de développement des affaires aux technologies d'Amphenol Borisch et Amphenol Griffith Enterprises en Providence, indice de réfraction.

Les solutions qualifiées relativement vieilles de la liste de produits (QPL) ne répondent pas à des exigences de protection d'IEM, n'expliquent pas le directeur Dennis Brondi de communications d'interconnexion d'Eaton et de puissance dans Camarillo, Californie « par exemple, des connecteurs d'alimentation de MIL-DTL-55181 QPL ont été conçus sur il y a 30 ans quand il y avait un densité beaucoup plus faible d'équipement de l'électronique, y compris des radios, et moins de largeur des fréquences de transmission et des fréquences de fonctionnement de composant de l'électronique contre lesquelles devez être protégé une fois comparé aux véhicules militaires d'aujourd'hui.

« La conception originale de MIL-DTL-55181 QPL contribue aux problèmes d'aujourd'hui d'IEM-protection parce qu'elle fournit seulement SHELL-à-SHELL fortuit fondant la continuité, » Brondi continue. « Réduire la résistance électrique par l'interface de SHELL-à-SHELL, Eaton présente les connecteurs d'alimentation MIL-DTL-55181 avec des dispositions brevetées de conducteur-insertion (brevet #9437979 B2 des États-Unis, édité 9/6/16). L'incorporation des insertions conductrices, au lieu d'ajouter des piquets de mise à la terre facilite la compatibilité ascendante avec la grande base installée des connecteurs d'alimentation MIL-DTL-55181, quoique les récipients de accouplement, plus ont besoin d'insertions conductrices pour faciliter des chemins d'au sol de bas-résistance. »

Les systèmes de défense de missiles mobiles et l'artillerie sont les applications principales, exigeant les connecteurs qui facilitent des temps d'installation accélérés, assurent la protection exceptionnelle d'IEM, et résistent à des hauts niveaux de choc et de vibration. Pour répondre à ces exigences, les connecteurs de la série IV du MIL-DTL-38999 d'Eaton incorporent 360 degrés fondant les doigts qui réduisent la résistance électrique de SHELL-à-SHELL et améliorent la protection électromagnétique et de radiofréquence de l'interférence (EMI/RFI), Brondi dit.

Les « connecteurs doivent avoir 360 - le criblage de la compatibilité électromagnétique de degré (EMC), et la distance entre les paires électriques différentielles doivent se conformer à certaines règles afin d'empêcher l'entretien croisé, perte de l'information, ou dégradation de signal, » dit Serge Buechli, directeur marketing aux connecteurs de LEMO dans Ecublens, Suisse. LEMO fournit un connecteur va-et-vient de la protection d'entrée (IP68) qui est conforme à CAT6A, une solution robuste pour l'instrumentation, il s'ajoute.

Le poids est un souci principal avec pratiquement n'importe quelle application d'espace et de défense, en particulier quand il s'agit de systèmes aéroportés et soldat-soutenus. Les ingénieurs essayent d'enlever le poids sans sacrifier des capacités de système, la fonctionnalité, ou la disponibilité. Même les onces peuvent faire une différence considérable.

Le monde aérospatial commercial pousse le connecteur et les innovations de câblage plus rapides que le marché militaire, qui est plus conservateur dans son approche, indique Mike Savage, directeur de gestion du produit au canon d'ITT à Irvine, Californie « l'espace que commercial pousse les limites de plus en plus agressives à la commande s'alourdissent. Sur le marché aérospatial commercial, le poids traduit directement aux dollars. »

Le sauvage connaît la croissance dedans et est fortement concentré sur la modernisation de soldat, les munitions, le divertissement en vol commercial (IFE), et l'avionique. « Avec les avions commerciaux, poids est le plus grand souci. Dans le monde militaire de modernisation de soldat, le poids est tout, » sauvage explique.

Avec l'accent mis sur les onces économisantes à la fois, les ingénieurs de produit de canon d'ITT « ont pris beaucoup de connecteurs circulaires prouvés et les ont rendus plus petits utilisant différents matériaux, y compris les matériaux d'isolateur amicaux et plus légers ultra-rapides, » le sauvage dit. « L'acier inoxydable a été employé dans le passé pour la longévité, mais les applications se déplacent à des matériaux plus légers comme l'aluminium. Nous regardons constamment de nouveaux matériaux et processus, conduisant la technologie et l'innovation pour faire des connecteurs exécuter » avec précision comment les clients ont besoin. »

Un domaine d'application fort pour les composés légers est espace commercial. Le « matériau composite offre l'épargne significative de poids une fois comparé à en aluminium et en acier, » explique Ruff d'Amphenol. La société fournit maintenant les connecteurs et les backshells composés, aussi bien que les colliers connus sous le nom de P-brides, qui pèsent non seulement les solutions de rechange moins qu'en acier mais sont également plus faciles et plus rapide pour installer, il dit.

Les plus grands soucis du connecteur des warfighter sont poids et longévité, et le plus grand défi se rapporte à la capacité de submerger l'électronique, connecteurs, et des câbles dans 20 mètres de l'eau, sauvage dit. Le canon d'ITT offre des versions submersibles des connecteurs de Nemesis de la société pour répondre à ce besoin.

Dans de nombreux cas, les applications aérospatiales et de la défense ont besoin d'un connecteur détaché, le sauvage dit. Si un câble sur les accrocs du gilet d'un soldat sur un arbre, par exemple, des utilisateurs veulent qu'il déconnecte sans dommages au connecteur ou blessure au warfighter. Les différents concepteurs de systèmes militaires et aérospatiaux veulent la force unmating distincte en conditions détachées, il dit.

« Interconnects conçue pour déconnecter pour inclure des connecteurs avec les mécanismes de déclenchement intégrés qu'automatiquement De-compagnon pour faciliter la séparation des lanceurs des portiques, la séparation en vol des étapes de propulsion, et la séparation des satellites et des modules de charge utile des étapes de propulsion, » indique Brondi d'Eaton.

Les connecteurs ombilicaux et les débranchements en vol d'Eaton, qui incluent les déclencheurs intégrés dans mécaniquement et électriquement ont lancé des configurations, facilitent la redondance de séparation par n'importe quelle combinaison des mécanismes de déclenchement mécaniques de lanière ou des initiateurs électriques de goupille-extracteur.

Les mécanismes de la séparation d'Eaton incorporent les initiateurs inexplosifs qui n'exigent pas les précautions explosives de manipulation matérielle liées aux initiateurs pyrotechniques. L'utilisation des initiateurs inexplosifs est salutaire pour des applications telles que séparer des charges utiles des étapes supérieures de propulsion des lanceurs de l'espace.

« Dans des applications d'espace et de défense, il y a typiquement une condition que la plus petite norme de câblage américaine (A.W.G.) qui peut être employée est des 24 conducteurs échoués par A.W.G., » dit Robert Moore, ingénieur principal principal chez TE Connectivity taille à Redwood City, Californie « et les contraintes de poids sur de plus nouvelles plates-formes ont poussé que vers le bas à A.W.G. 26, mais comme diminutions de taille de conducteur, la longueur maximum de course - par exemple, Ethernet - diminue également.

« Afin de survivre à l'environnement aérospatial, le conducteur que la taille est en général plus grande que ce qui est employée dans des applications commerciales, » Moore continue. Il permet de plus longues courses « tant que l'A.W.G. des composants de ligne électrique tient compte de la chute de tension maximum au-dessus d'une plus longue longueur et l'à retard de temps pour les paires de données fait partie toujours de la condition standard de données, » qu'il dit.

Les ingénieurs aérospatiaux cherchent de petite taille heu et de plus petites tailles de conducteur pour l'Ethernet pour des applications satellites, où le poids a un impact important sur des coûts de lancement, Moore explique. De constitutions conflit parfois avec les conducteurs plus grands priés par le client ou l'application et la nécessité d'utiliser les connecteurs commerciaux standard qui ont été conçus pour de petits conducteurs et courses « courtes », il ajoute.

« Un des plus grands défis que j'ai dû relever est des limitations sur les diamètres composants et la capacité d'être compatible avec un connecteur précédemment choisi, » Moore dit. « Pour la plupart, il a comme conséquence une légère modification à une construction existante et donne au client une conception unique. » Un nombre de plus en plus important des applications d'espace et de défense réclament également les câbles de données qui seront tournoyés et De-tournoyés, le Moore de incitation et ses collègues chez TE Connectivity pour configurer les composants dans le câble pour ne pas se nouer ou ne pas se casser pendant la durée de vie prévue du câble.

« Les câbles et les connecteurs que nous concevons et spécifions devons rencontrer des environnements plus graves que les équivalents commerciaux, » Moore dit. « Si c'est des extrémités de la température, des extrémités d'altitude, des environnements élevés de perturbation électromagnétique, des fluides, ou des conditions mécaniques, les produits doivent exécuter dans ces environnements quotidiennement sans question, autrement la promptitude de mission est compromise. »

« Si un connecteur déloge dans la boue, les warfighters veulent pouvoir effacer l'avant du connecteur et le joindre encore, » dit le sauvage du canon d'ITT. Pour de telles occasions, le canon d'ITT recommande de changer de la goupille-et-prise relie ensemble aux contacts à ressort sur une protection pour être plus aisément champ-capable.

Les accouplements traditionnels veulent l'unmate sous l'effort élevé et vibration, sauvage dit. Pour ces environnements provocants, les ingénieurs de canon d'ITT ont conçu le système d'accouplement de la K-serrure de la société, qui est « à côté d'impossible à l'unmate sous la vibration élevée. »

Les moteurs d'avions sont en particulier des environnements durs qui présentent des concepteurs de câble et de connecteur avec des défis uniques. « Pendant que les moteurs d'avions se déplacent à des rapports plus élevés de by-pass pour améliorer l'efficacité, elle force des câbles plus près du moteur, » Ruff d'Amphenol indique. « Nous voyons une utilité accrue - bas - des applications élevées de temp dans l'espace et sur des moteurs d'avions, où des connecteurs et les câbles sont exposés aux hautes températures. » Le tressage de Nomex sur des câbles aide des hautes températures d'adresse.

Les ingénieurs d'Amphenol travail récent avec un fabricant de moteur d'avions travaillant à de nouveaux moteurs pour les avions commerciaux. « Sur chaque moteur, ils placeraient manuellement des centaines aux milliers de thermocouples pour surveiller le moteur pendant l'essai. Les thermocouples ne pourraient pas être installés jusqu'à ce que le plein moteur ait été assemblé. Le placement des thermocouples a pris des centaines d'heures-homme, » Ruff indique. « Dans un effort de résoudre ce problème, nous avons développé les contacts spéciaux de thermocouple et “connectorized” l'assemblée. Il a permis au moteur d'être construit dans les sections et d'être facilement assemblé/démonté avec le tour rapide d'un écrou d'accouplement - centaines économisantes d'heures dans l'assemblée et de manière significative accélération du cycle de développement. »

Les fournisseurs offrent des solutions de connecteur conçues pour aider à faciliter examiner sans sacrifier plus d'équipement coûteux. Les épargnants du connecteur du canon d'ITT, par exemple, aident à garder des connecteurs sur l'équipement cher du port rapidement. Au cours de la période d'essai, le connecteur est soumis à l'accouplement élevé et unmating, le sauvage dit. Les « clients peuvent établir et devoir examiner une unité, mais veulent sauver le connecteur des cycles unmating multiples. Nous construisons un épargnant de connecteur utilisé seulement pour examiner qu'ils peuvent jeter. »

« La finition du connecteur est importante, » le sauvage du canon d'ITT insiste. Warfighters au sol « ne peut pas avoir un connecteur brillant et lumineux ; ils ont besoin d'une finition mate assez foncée pour ne pas réfléchir la lumière. Les nouveaux matériaux d'électrodéposition et traitement permet un mouvement à partir du cadmiage dans le soldat et applications de l'avionique les ».

La réduction de directive dangereuse de substances (RoHS) limitant l'utilisation des substances dangereuses dans le matériel électrique et électronique est toujours un souci. « Un défi important en ce moment obtient la plainte à RoHS. Il est difficile d'obtenir l'avance hors des matières premières et les matériaux d'électrodéposition, qui sont traditionnellement cadmium et plomb, » sauvage indique. La communauté militaire globale « est encore défiée avec trouver les matériaux d'électrodéposition qui exécutent mais frappent toujours un point des prix. »

Les programmes accélérés influencent également le câblage et la sélection de connecteur. « Beaucoup de clients travaillent pour apporter des produits au marché aussi rapidement que possible, » Ruff d'Amphenol indique. « Pour soutenir cet effort, nous avons investi dans une imprimante (3D) tridimensionnelle qui nous permet la capacité de faire les contrôles convenables, pour établir des composants de démo tels que des backshells, et même le froid versent des moules pour offrir la validation de principe initiale des assemblées d'ici 48 heures. »

Les organismes d'espace et de défense sont également sous la pression croissante de coût en raison de la concurrence et d'autres facteurs. L'utilisation des composants et de l'externalisation disponibles immédiatement produit plus de concurrence dans la chaîne d'approvisionnements, Ruff s'ajoute. L'empreinte de pas globale d'Amphenol inclut des emplacements de fabrication bons marchés au Mexique, en Inde, et en Chine.

La gestion d'obsolescence est un autre souci principal dans l'espace et la défense. Les « spécialistes en approvisionnement surveillent continuellement pour les pièces obsolescentes et travail pour identifier des questions avant qu'il ait un impact à programmer, » Ruff indique. « Avant d'informer un client, notre équipe de construction interne étudiera et fournira des solutions de rechange équivalentes si possible. »

La tendance continue vers de plus petites tailles est miniaturisation composante d'entraînement. La « miniaturisation sert de base à une vaste gamme de produits et des applications dans les secteurs tels que la défense, des systèmes de communication, la sécurité de patrie, l'équipement biomédical, des produits de consommation médicaux de diagnostics, industriels, et, » dit Buechli de LEMO. « Ce genre de tendance applique également aux connecteurs, de la même manière il a pour des circuits intégrés pendant les 50 dernières années. »

De plus petites tailles de plate-forme et de système, y compris le besoin de portabilité et de mobilité, conduisent la migration par le legs MIL-DTL-38999, MIL-STD-5015, et les connecteurs MIL-DTL-26482 à de plus petites, plus à haute densité versions, telles que 2M Micro-Miniature 38999, HD38999, Pegasus, et connecteurs micro-d, Ruff d'Amphenol explique. Les « nouveaux plus petits connecteurs offrent l'épargne de poids et d'espace tout en maintenant le même niveau de la représentation. Par exemple, un connecteur de série de 2M est 52 pour cent plus petit et 72 pour cent plus léger que ses homologues D38999 équivalentes. »

« Les fabricants de matériel militaires (OEM) souvent spécifient les facteurs de forme compacts qui relient la puissance et les données aux densités de contact plus élevé et à la représentation équivalente ou meilleure que MIL-DTL-38999, » Brondi d'Eaton dit. Pour adresser des conditions de miniaturisation, les connecteurs circulaires micro-militaires d'Eaton sont disponibles avec aussi petit que des diamètres de récipient de 0,39 pouces et des backshells intégrés.

Des « connecteurs doivent être conçus pour des vitesses plus élevées, » dit Mike Walmsley, chef de produit global pour l'espace et la défense chez TE Connectivity à Harrisburg, PA. Le connecteur de VITA 46 a été au commencement évalué pour 6,25 gigabits par seconde (Gb/s) mais est maintenant utilisé dans 10 applications de Gb/s, il dit. « Pendant que nous nous déplaçons à 16 Gb/s et à 25 Gb/s, l'empreinte de pas et la structure de connecteur doit être étudiée et plus loin développée pour réduire au minimum des sources des discontinuités de bruit et d'impédance.

« Pour de plus petites plates-formes, une connectivité plus à haute densité est nécessaire - des signaux plus ultra-rapides, plus de ruelles de la radiofréquence (rf), et des liens plus optiques dans le même espace de module, un matériel plus étroit de guide, » Walmsley continue. Avec les plates-formes standard, il dit, l'espace disponible est défini et le défi pousse plus de sortie dans cela la même contrainte de l'espace physique.

Des débits plus élevés viennent rapidement sur les militaires et le marché aérospatial, les processeurs font des gains significatifs, et les applications exigent l'informatique plus rapide et transmission, Walmsley dit. les programmes de l'Électronique-guerre (EW) exigent numérique ultra-rapide (niveau de la carte), le rf câblant, et d'autres solutions de connectivité, par exemple.

Les « leaders de l'industrie pensent à l'avenir deux générations pour des débits, et nous sommes des solutions de se développer maintenant. Avec un standard de l'industrie largement admis comme VPX, le défi significatif adresse les vitesses plus élevées avec une solution qui est vers l'arrière - compatible avec l'architecture existante (la même interface de accouplement), » Walmsley ajoute.

« Dans la défense, nous voyons une évolution passionnante en technologie d'interconnexion. La vieille architecture est améliorée avec nouveau, pour une vitesse et une densité plus élevées. Des standards ouverts sont conduits pour réduire le coût et les cycles de développement. Ne sont plus les vieilles conceptions il y a de 20 années plus étant redéployées, » Walmsley dit. « Ceci invite de nouvelles technologies et solutions innovatrices pour la connectivité. »

L'électricité statique de contrôle dans les systèmes électriques d'interconnexion est essentielle dans le vaisseau spatial où les événements de la décharge électrostatique (ESD) peuvent endommager l'électronique et courir précipitamment la mission. On a signalé que 54 pour cent d'anomalies/d'échecs de vaisseau spatial sont provoqués par la décharge et le remplissage électrostatiques.

En avril 2010, par exemple, le satellite de télécommunication de la galaxie 15 a erré de son orbite géosynchrone. Les rapports suggèrent que le chargement des vaisseaux ait causé l'anomalie. Heureusement, un contournement a permis à la mission de continuer. Plus mauvaise était éteinte la terre avancée observant 2 satellites (ADEOS-II), qui ont perdu la puissance en octobre 2003. La recherche légale a identifié que le remplissage par les électrons auroraux de grande énergie a été suivi d'un événement de décharge entre les cables électriques. Le satellite n'a été jamais récupéré.

Une charge électrostatique peut s'accumuler dans n'importe quel genre d'isolation de fil et de câble. Sur terre, un matériel peut devenir e lectrically chargé quand électriquement les matériaux différents frottent ensemble. En fils et câbles utilisés dans le vaisseau spatial, une charge statique peut être créée par l'impact des particules chargées sur le matériel. L'espace est rempli de particules chargées qui peuvent induire une charge en matériaux. Les satellites dans des orbites géosynchrones et des missions spatiales profondes sont particulièrement susceptibles en raison d'une densité de charge plus élevée dans GEO et l'espace lointain.

L'utilisation des matériaux diélectriques de haut-résistivité et des surfaces électriquement séparées en même temps que les surfaces de conduite reliées du cadre de vaisseau spatial favoriser de diverses formes de chargement des vaisseaux. Quand la charge s'accumule en fil et câble des systèmes électriques d'interconnexion, une décharge soudaine peut endommager les circuits logiques, les instruments électroniques, et les puces reliés.

Le paysage des architectures de l'avionique a décalé par les décennies des implémentations du système analogique-numérique avec des complexités accrues de logiciel. Comme sous-systèmes des avions se développer, ainsi faites les complexités dans les communications entre elles. La vitesse, la fiabilité, la sécurité, le coût, et la qualité du service sont tous les facteurs qui sont pris en compte en choisissant une norme particulière de conception de réseaux de données. L'évolution actuelle dans la conception de technologie et de réseaux de données - dont MIL-STD-1553B a toujours été et est un composant important - offre une grande variété d'options pour les avions modernes de jour.

Les conditions accrues du flux de données pour les services à haute définition de vidéo et de caméra dépassent de loin quels maximum théoriques de MIL-STD-1553B sont, approximativement 200 millions de bits par seconde. Des efforts ont été faits de fournir la vitesse augmentée MIL-STD-1553B, qui peut encore atteindre quelques objectifs sur les avions commerciaux. D'ailleurs, les technologies telles que l'Ethernet, sont pour réussir à satisfaire les dernières exigences de sortie de l'avionique commerciale et, probablement, militaire.