Fabbricazione del collegamento negli ambienti stimolanti by Courtney HowardAeroExpo

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#Tendenze

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Il mondo è sempre più digitale, collegato e guidato dai dati. Questa tendenza, che non mostra segni di rallentamento, sta coltivando la richiesta delle tecnologie che permettono all'integrazione ed alla connettività - due caratteristiche essenziali dei sistemi moderni di virtualmente tutta la dimensione o portata. Progetti in corso della difesa ed aerospaziali sottolineare l'esigenza dei cavi e dei connettori ad alta velocità, leggeri, efficienti e resilienti.

«La capacità di acquisire, elaborare, analizzare e comunicare le informazioni è importante all'individuo, stato ed impresa,» dice Ben Reed, direttore generale ai sistemi della fibra di Amphenol internazionali in Allen, il Texas. «Poiché l'interconnessione permette a questa comunicazione, c'è una necessità continua per innovazione di fornire quel collegamento nelle nuove ed applicazioni evolventesi. Ciò è specialmente vero data la richiesta aumentata per più piccolo, più leggero e più veloce.»

Gli alti tassi di dati stanno determinando l'introduzione di fibra ottica nelle applicazioni dove l'interconnessione del filo di rame precedentemente era sufficiente, compreso gli ambienti duri, Reed continua. «Le fibre ottiche sono richieste quando i tassi di dati, distanze, integrità di segnale, peso e sfide attuali di sicurezza che non possono essere risolte con rame. Combinato con un premio disposto su mobilità - che, per definizione, necessita spesso i connettori - questi requisiti stanno determinando l'innovazione nell'interconnessione a fibra ottica.»

Quando si tratta della fibra ottica collega per gli ambienti duri, l'affidabilità di quel collegamento è spesso la maggior parte della preoccupazione premente, Reed dice. «I nostri clienti passano il tempo significativo ed il capitale per assicurare un collegamento funzionerà nella loro applicazione. Ciò comprende spesso l'esteso sforzo di progettazione come pure la qualificazione al livello di sistema o della componente. L'interconnessione a fibra ottica è usata spesso per i segnali più sensibili e più critici. L'assicurazione dell'affidabilità di questo segnale è essenziale, particolarmente nello spazio aereo, difesa, mediche e le varie applicazioni industriali che contano su integrità di segnale.»

Le domande di duro-ambiente, connettori a fibra ottica e cablaggio includono: rete del campo di battaglia, sistemi del radar, sistemi di difesa di missile, perforazione del gas e del petrolio, cantieri sotterranei, radiodiffusione di spettacolo, sistemi sanitari e spettacolo in volo, nominare gli alcuni, Reed dice. «Dovunque che richiede gli alti tassi di dati sopra la distanza significativa o con peso, sicurezza, o disturbo elettromagnetico (EMI) le preoccupazioni possono trarre giovamento da, o possono richiedere, la fibra.»

Le applicazioni della difesa e di spazio aereo stanno passando dal rame alla fibra per la trasmissione ad alta velocità, risparmio di spazio e la sicurezza, dice Jeremy Ruff, direttore di sviluppo di affari alle tecnologie di Amphenol Borisch e Amphenol Griffith Enterprises nella provvidenza, indice di rifrazione.

Le soluzioni qualificate relativamente vecchie della lista dei prodotti (QPL) non stanno soddisfacendo le richieste della protezione di EMI, non spiega il responsabile Dennis Brondi di comunicazioni di interconnessione di Eaton e di potere in Camarillo, California «per esempio, le prese di alimentazione di MIL-DTL-55181 QPL sono state progettate in 30 anni fa quando c'era una densità molto più bassa dell'attrezzatura di elettronica, compreso le radio e meno larghezza delle frequenze della trasmissione e delle frequenze operative componenti di elettronica da cui debba essere protetto una volta confrontato agli odierni veicoli militari.

«La progettazione originale di MIL-DTL-55181 QPL contribuisce agli odierni problemi della EMI-protezione perché fornisce soltanto SHELL--SHELL fortuito che collega la continuità a massa,» Brondi continua. «Ridurre la resistenza elettrica attraverso l'interfaccia di SHELL--SHELL, Eaton sta presentando le prese di alimentazione MIL-DTL-55181 con le disposizioni brevettate dell'conduttivo-inserzione (brevetto #9437979 B2 degli Stati Uniti, pubblicato 9/6/16). L'incorporazione delle inserzioni conduttive, invece di aggiunta dei perni di messa a terra facilita la retrocompatibilità con la grande base installata delle prese di alimentazione MIL-DTL-55181, i recipienti anche se accoppiamento, più sia hanno bisogno delle inserzioni conduttive di facilitare i percorsi di messa a terra della basso-resistenza.»

I sistemi e l'artiglieria mobili della missile-difesa sono le applicazioni chiave, richiedenti i connettori che facilitano i tempi di messa a punto accelerati, assicurano la protezione eccezionale di EMI e resistono agli alti livelli di scossa e della vibrazione. Per soddisfare queste richieste, i connettori di serie IV del MIL-DTL-38999 di Eaton comprendono 360 gradi che collegano le dita a massa che riducono la resistenza elettrica di SHELL--SHELL e migliorano la protezione di radiofrequenza ed elettromagnetica di interferenza (EMI/RFI), Brondi dice.

«I connettori devono avere 360 - la selezione della compatibilità elettromagnetica di grado (contabilità elettromagnetica) e la distanza fra le paia elettriche differenziali devono aderire a determinate regole per impedire la conversazione trasversale, perdita di informazioni, o degradazione del segnale,» dice Serge Buechli, direttore di marketing ai connettori di LEMO in Ecublens, Svizzera. LEMO fornisce un connettore in opposizione che aderisce a CAT6A, una soluzione robusta della protezione dell'ingresso (IP68) per strumentazione, lui aggiunge.

Il peso è una preoccupazione chiave per virtualmente tutta l'applicazione della difesa e di spazio aereo, specialmente quando si tratta dei sistemi dispersi nell'aria e soldato-sopportati. Gli ingegneri tentano di rimuovere il peso senza sacrificare le capacità di sistema, la funzionalità, o la disponibilità. Anche le once possono fare una considerevole differenza.

Il mondo aerospaziale commerciale sta spingendo il connettore e le innovazioni di cablaggio più veloci del mercato militare, che è più conservatore nel suo approccio, dice Mike Savage, direttore di gestione del prodotto al cannone di ITT a Irvine, California «che lo spazio aereo commerciale sta spingendo i limiti sempre più aggressivi ad azionamento pesa. Nel mercato aerospaziale commerciale, il peso traduce direttamente ai dollari.»

Il selvaggio sta vedendo la crescita dentro ed altamente è messo a fuoco su modernizzazione del soldato, sulle munizioni, sullo spettacolo in volo commerciale (IFE) e sull'elettronica aeronautica. «Con gli aeroplani commerciali, peso è la più grande preoccupazione. Nel mondo militare di modernizzazione del soldato, il peso è tutto,» selvaggio spiega.

Con enfasi sulle once di risparmio per volta, gli ingegneri del prodotto del cannone di ITT «hanno preso molti connettori circolari provati e li hanno resi più piccoli facendo uso dei materiali differenti, compreso i materiali di isolante amichevoli e più leggeri ad alta velocità,» il selvaggio dice. «L'acciaio inossidabile è stato utilizzato nel passato per la durevolezza, ma le applicazioni stanno muovendo verso i materiali più leggeri come alluminio. Stiamo esaminando costantemente i nuovi materiali e processi, determinando la tecnologia e l'innovazione per fare i connettori eseguire precisamente» come i clienti hanno bisogno di.»

Un forte campo di applicazione per i composti leggeri è spazio aereo commerciale. «Il materiale composito offre il risparmio significativo del peso una volta confrontato a di alluminio e d'acciaio,» spiega Ruff di Amphenol. La società ora fornisce i connettori e i backshells compositi come pure i collari del cavo conosciuti come i P-morsetti, che non solo pesano le alternative meno d'acciaio ma inoltre sono più facili e più veloce installare, dice.

Le più grandi preoccupazioni del connettore dei warfighter sono peso e la durevolezza e la più grande sfida si riferisce alla capacità di sommergere l'elettronica, connettori e cavi in 20 metri di acqua, selvaggio dice. Il cannone di ITT offre le versioni sommergibili dei connettori di Nemesis della società per soddisfare questa esigenza.

In molti casi, le applicazioni della difesa ed aerospaziali hanno bisogno di un connettore staccato, il selvaggio dice. Se un cavo sulle smagliature della maglia di un soldato su un albero, per esempio, utenti lo vuole staccare senza danneggiamento del connettore o lesione al warfighter. I progettisti di sistemi militari ed aerospaziali differenti vogliono la forza unmating separata nelle circostanze staccate, dice.

«Interconnects destinato per staccare per includere i connettori con i meccanismi di rilascio integrati che automaticamente de-compagno per facilitare separazione di rampe spaziali dai cavalletti, separazione in volo di fasi di propulsione e separazione di satelliti e di moduli del carico utile dalle fasi di propulsione,» dice il Brondi di Eaton.

I connettori ombelicali e le sconnessioni in volo di Eaton, che includono gli azionatori integrati in meccanicamente ed elettricamente hanno iniziato le configurazioni, facilitano la ridondanza della separazione con tutta la combinazione di meccanismi di rilascio meccanici della cordicella o di iniziatori elettrici dell'perno-estrattore.

I meccanismi della separazione di Eaton incorporano gli iniziatori antideflagranti che non richiedono le precauzioni di maneggio del materiale esplosivo connesse con gli iniziatori pirotecnici. L'uso degli iniziatori antideflagranti è utile per le applicazioni come separazione dei carichi utili dalle fasi superiori di propulsione delle rampe spaziali dello spazio.

«Nelle applicazioni della difesa e di spazio aereo, c'è tipicamente una condizione che il più piccolo calibro U.S.A. per fili "A.W.G." (AWG) che possa essere usato sia i 24 conduttori incagliati AWG,» dice Robert Moore, ingegnere principale senior a TE Connectivity a dimensione di Redwood City, California «e le limitazioni del peso sulle più nuove piattaforme hanno spinto che giù verso l'AWG 26, ma come le diminuzioni di dimensione del conduttore, la lunghezza della corsa massima - per esempio, Ethernet - inoltre diminuisce.

«per sopravvivere all'ambiente aerospaziale, il conduttore che la dimensione è in genere più grande che cosa è utilizzata nelle applicazioni commerciali,» di Moore continua. Permette ai funzionamenti più lunghi «finchè l'AWG della linea elettrica componenti tiene conto caduta di tensione massima sopra una lunghezza più lunga e l'ad azione ritardata per le paia di dati ancora fa parte del requisito standard di dati,» che dice.

Gli ingegneri aerospaziali cercano piccolo er e le più piccole dimensioni del conduttore per Ethernet per le applicazioni satelliti, dove il peso ha un impatto significativo sui costi del lancio, Moore spiega. Di progettazioni cavo conflitto a volte con i più grandi conduttori richiesti dal cliente o l'applicazione e la necessità di utilizzare i connettori commerciali standard che sono stati progettati per i piccoli conduttori e «i brevi» funzionamenti, aggiunge.

«Una di più grandi sfide che abbia dovuto incontrare è limitazioni dei diametri componenti e della capacità essere compatibile con un connettore precedentemente scelto,» Moore dice. «Generalmente, provoca una leggera modifica ad una costruzione attuale e dà al cliente una progettazione unica.» Un numero crescente delle applicazioni della difesa e di spazio aereo inoltre richiede i cavi di dati che saranno annaspati e de-annaspati, Moore di richiamo ed i suoi colleghi a TE Connectivity per configurare le componenti nel cavo per non attorcigliare o non rompersi durante la durata della vita prevista del cavo.

«I cavi ed i connettori che progettiamo e specifichiamo dobbiamo incontrare gli ambienti sensibilmente più severi che gli equivalenti commerciali,» Moore dice. «Se è temperature estreme, estremi di altitudine, alti ambienti di disturbo elettromagnetico, liquidi, o requisiti meccanici, i prodotti devono eseguire in quegli ambienti su base giornaliera senza edizione, altrimenti la prontezza di missione è compromessa.»

«Se un connettore sposta in fango, i warfighters vogliono potere cancellare la parte anteriore del connettore ed accoppiarlo ancora,» dice il selvaggio del cannone di ITT. Per tali occasioni, il cannone di ITT raccomanda di cambiare dall'perno-e-incavo collega ai contatti a molle su un cuscinetto per essere più prontamente campo-capace.

Gli accoppiamenti tradizionali vogliono il unmate nell'ambito di alto sforzo e vibrazione, selvaggio dice. Per questi ambienti provocatori, gli ingegneri del cannone di ITT hanno progettato il sistema dell'accoppiamento della K-serratura della società, che è «accanto ad impossibile a unmate nell'ambito di alta vibrazione.»

I motori di aerei sono specialmente ambienti duri che presentano i progettisti del connettore e del cavo con le sfide uniche. «Mentre i motori di aerei si muovono verso gli più alti rapporti di esclusione per migliorare l'efficienza, forza i cavi più vicino al motore,» Ruff di Amphenol dice. «Stiamo vedendo un'esigenza aumentata delle applicazioni a bassa temperatura alte- nello spazio e sui motori di aerei, in cui i connettori ed i cavi sono esposti alle temperature elevate.» L'intrecciatura di Nomex sui cavi aiuta le temperature elevate di indirizzo.

Gli ingegneri di Amphenol lavoro con un produttore del motore di aerei che lavora ai nuovi motori per gli aerei commerciali. «Su ogni motore, disporrebbero manualmente le centinaia a migliaia di termocoppie per controllare il motore durante la prova. Le termocoppie non potrebbero essere installate fino a montare il motore pieno. La collocazione delle termocoppie ha richiesto le centinaia di ore uomo,» Ruff dice. «In uno sforzo per risolvere questo problema, abbiamo sviluppato i contatti speciali della termocoppia e “connectorized” l'assemblea. Ha permesso che il motore fosse costruito nelle sezioni e fosse montato facilmente/smontato con il giro rapido accelerare significativamente ed assemblea in di ore centinaia di risparmio - di un dado della coppia il ciclo di sviluppo.»

I fornitori offrono le soluzioni del connettore destinate per contribuire a facilitare provare senza sacrificare più attrezzatura costosa. I risparmiatori del connettore del cannone di ITT, per esempio, contribuiscono a tenere i connettori su attrezzatura costosa dal consumare rapidamente. Durante il periodo della prova, il connettore è sottoposto all'alto accoppiamento e unmating, il selvaggio dice. «I clienti possono sviluppare ed avere bisogno di di verificare un'unità, ma vogliono conservare il connettore dai cicli unmating multipli. Costruiamo un risparmiatore del connettore usato soltanto per le prove che possono gettare via.»

«Il rivestimento del connettore è importante,» il selvaggio del cannone di ITT insiste. Warfighters sulla terra «non può avere un connettore brillante e luminoso; hanno bisogno di un rivestimento opaco abbastanza scuro di non riflettere la luce. I nuovi elaborare e materiali di placcaggio permette ad un movimento a partire dalla cadmiatura nel soldato e nelle applicazioni dell'elettronica aeronautica».

La riduzione della direttiva pericolosa delle sostanze (RoHS) che limita l'uso delle sostanze pericolose in attrezzatura elettrica ed elettronica è ancora una preoccupazione. «Una sfida importante ora sta ottenendo il reclamo a RoHS. È difficile da ottenere il cavo dai materiali di base ed i materiali di placcatura, che sono tradizionalmente cadmio e piombo,» selvaggio dice. La comunità militare globale «ancora è sfidata con l'individuazione dei materiali di placcatura che eseguono ma ancora colpiscono un punto dei prezzi.»

I programmi accelerati inoltre influenzano il cablaggio e la selezione del connettore. «Molti clienti stanno lavorando per portare i prodotti al mercato il più rapidamente possibile,» Ruff di Amphenol dice. «Per sostenere questo sforzo, abbiamo investito in una stampante tridimensionale (3D) che ci concede la capacità di fare i controlli adatti, per sviluppare le componenti della dimostrazione quali i backshells e perfino il freddo versa le muffe per offrire le assemblee iniziali del proof of concept in 48 ore.»

Le organizzazioni della difesa e di spazio aereo inoltre sono sotto pressione aumentante di costo a causa di concorrenza e di altri fattori. L'uso delle componenti e dell'esternalizzazione disponibili immediatamente produce più concorrenza nella catena di fornitura, Ruff aggiunge. L'orma globale di Amphenol comprende le posizioni fabbricanti a basso costo nel Messico, in India ed in Cina.

La gestione dell'obsolescenza è un'altra preoccupazione principale nello spazio aereo e nella difesa. «Gli specialisti di sourcing controllano continuamente per le parti obsolete e lavoro per identificare le edizioni prima che abbia un impatto da programmare,» Ruff dice. «Prima della comunicazione del cliente, il nostro gruppo d'organizzazione interno studierà e fornirà le alternative equivalenti una volta possibile.»

La tendenza continua verso le più piccole dimensioni è miniaturizzazione di elemento motore. «La miniaturizzazione è la base per una vasta gamma di prodotti ed applicazioni nelle aree quali difesa, i sistemi di comunicazione, la sicurezza di patria, le attrezzature biomediche, i sistemi diagnostici medici, industriale ed i generi di consumo,» dice il Buechli di LEMO. «Questo genere di tendenza inoltre si applica ai connettori, allo stesso modo ha per i circuiti integrati durante i 50 anni ultimi.»

Le più piccole dimensioni di sistema e della piattaforma, compreso l'esigenza di portabilità e di mobilità, stanno determinando la migrazione dall'eredità MIL-DTL-38999, MIL-STD-5015 ed i connettori MIL-DTL-26482 alle più piccole, versioni più ad alta densità, come 2M Micro-Miniature 38999, HD38999, Pegaso ed i connettori micro--d, Ruff di Amphenol spiega. «I nuovi più piccoli connettori offrono il risparmio di spazio e del peso mentre mantengono lo stesso livello di prestazione. Per esempio, un connettore di serie di 2M è 52 per cento più piccolo e 72 per cento più leggero delle sue controparti equivalenti D38999.»

«I produttori di macchinari originali militari (OEM) stanno specificando spesso i fattori forma compatti che collegano sia il potere che dati con le densità e l'equivalente del contatto più di ordine superiore o prestazione migliore che MIL-DTL-38999,» il Brondi di Eaton dice. Per indirizzare i requisiti di miniaturizzazione, i connettori circolari micro-militari di Eaton sono a disposizione con piccolo come i diametri a 0,39 pollici del recipiente e backshells integrati.

«I connettori devono essere progettati per le più alte velocità,» dice Mike Walmsley, product manager globale per spazio aereo e difesa a TE Connectivity a Harrisburg, PA. Il connettore di VITA 46 inizialmente è stato valutato per 6,25 gigabit al secondo (Gb/s) ma ora è utilizzato nelle 10 applicazioni di Gb/s, dice. «Mentre ci muoviamo verso 16 Gb/s e 25 Gb/s, l'orma e la struttura del connettore deve essere studiata e più ulteriormente essere sviluppata per minimizzare le fonti di discontinuità dell'impedenza e di rumore.

«Per le più piccole piattaforme, la connettività più ad alta densità è necessaria - i segnali più ad alta velocità, più vicoli di radiofrequenza (rf) ed i collegamenti più ottici nello stesso spazio del modulo, l'hardware più stretto della guida,» Walmsley continua. Con le piattaforme standard, dice, lo spazio disponibile è definito e la sfida sta spingendo più capacità di lavorazione all'interno di quel stesso vincolo dello spazio fisico.

Gli più alti tassi di dati stanno venendo rapidamente nei militari e nel mercato aerospaziale, le unità di elaborazione stanno facendo i guadagni significativi e le applicazioni richiedono l'elaborazione dei dati più veloce e trasmissione, Walmsley dice. i programmi di Elettronico-guerra (EW) richiedono digitale ad alta velocità (livello del bordo), la rf che cablano ed altre soluzioni della connettività, per esempio.

«I leader del settore stanno guardando avanti due generazioni per i tassi di dati ed ora siamo soluzioni di sviluppo. Con uno standard industriale ampiamente accettato come VPX, la sfida significativa sta indirizzando le più alte velocità con una soluzione che è indietro - compatibile con architettura attuale (la stessa interfaccia accoppiamento),» Walmsley aggiunge.

«Nella difesa, stiamo vedendo un'evoluzione emozionante nella tecnologia di interconnessione. La vecchia architettura sta miglioranda con nuovo, per il più alte velocità e densità. Gli standard aperti stanno determinandi per ridurre il costo ed i cicli di sviluppo. Più non sono le vecchie progettazioni a partire da 20 anni più fa che sono reimpiegati,» Walmsley dice. «Questo invita le nuove tecnologie e le soluzioni innovarici per la connettività.»

L'elettricità statica di controllo nei sistemi elettrici di collegamento è essenziale in veicolo spaziale dove gli eventi della scarica elettrostatica (ESD) possono danneggiare l'elettronica e distruggere la missione. È stato riferito che 54 per cento delle anomalie/dei guasti del veicolo spaziale sono causati dallo scarico e dal carico elettrostatici.

Nell'aprile 2010, per esempio, il satellite di telecomunicazioni della galassia 15 ha vagato dalla sua orbita geosincrona. I rapporti suggeriscono che il carico di veicolo spaziale abbia causato l'anomalia. Fortunatamente, una soluzione alternativa ha permesso che la missione continuasse. Meno abbiente era la terra avanzata osservando 2 satelliti (ADEOS-II), che hanno perso il potere nell'ottobre 2003. La ricerca legale ha identificato che fare pagare dagli elettroni aurorali ad alta energia è stato seguito da un evento di scarico fra i cavi elettrici. Il satellite non è stato recuperato mai.

Una carica elettrostatica può accumularsi in qualunque genere di isolamento della fune e del cavo. Su terra, un materiale può trasformarsi in in e lectrically fatta pagare quando i materiali dissimili sfregano elettricamente insieme. In cavi e funi utilizzati in veicolo spaziale, una tassa statica può essere creata dall'impatto delle particelle fatte pagare sul materiale. Lo spazio è riempito di particelle fatte pagare che possono indurre una tassa in materiali. I satelliti nelle orbite geosincrone e nelle missioni spaziali profonde sono particolarmente suscettibili a causa di più alta densità di carica in GEO e nello spazio profondo.

L'uso dei materiali dielettrici di alto-resistività e delle superfici elettricamente separate insieme con le superfici di conduzione collegate del telaio del veicolo spaziale promuovere le varie forme di carico di veicolo spaziale. Quando la tassa si accumula in cavo e fune dei sistemi elettrici di collegamento, uno scarico improvviso può danneggiare i circuiti logici, gli strumenti elettronici ed i chip di computer collegati.

Ci sono due modi trattare questi fattori in cavo e fune. Una soluzione impiega la protezione metallica per creare un percorso che promuove il flusso dell'elettrone, che dissipa la tassa. L'altra strategia è di rendere i materiali isolanti che tende a dissipare, che sopprime l'accumulazione della tassa.

Il paesaggio delle architetture dell'elettronica aeronautica si è spostato con le decadi dalle attivazioni del sistema analogico-digitale con le complessità aumentate del software. Come i sottosistemi degli aerei svilupparsi, in modo da faccia le complessità nelle comunicazioni fra loro. La velocità, l'affidabilità, la sicurezza, il costo e la qualità del servizio sono tutti i fattori che sono presi in considerazione quando sceglie una norma particolare della rete di dati. L'evoluzione attuale nella rete di dati e della tecnologia - di quale MIL-STD-1553B è stato ancora ed è una componente importante - offre un'ampia varietà di opzioni per gli aerei moderni del giorno.

I requisiti aumentati di flusso di dati dei servizi ad alta definizione della macchina fotografica e del video lontano superano che massimi teorici di MIL-STD-1553B sono, circa 200 megabit al secondo. Gli sforzi sono stati fatti per fornire la velocità migliorata MIL-STD-1553B, che può ancora avere alcuni scopi sugli aerei commerciali. Inoltre, le tecnologie quale Ethernet, sono più probabili riuscire a rispondere alle ultime esigenze di capacità di lavorazione dell'elettronica aeronautica commerciale e, possibilmente, militare.