## 军事与航空航天系统面临的最严峻工程挑战之一是极端温度。连接器必须能够在整个任务期间承受严酷的高温与低温、骤然的温度变化以及其他恶劣环境,并同时保持其电气性能的完整性。

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数十年来,航空航天与国防系统一直被要求在人类所能想象的最恶劣环境中运行。无论是在高超声速飞行过程中承受强烈的气动加热,还是在储存与部署期间遭遇严寒环境,关键任务级互连系统都必须以绝对的可靠性实现电源与数据的传输。

极端温度仍然是军事与航空航天系统所面临的最严峻的工程挑战之一。连接器必须能够承受严重的热梯度、振动、休克、湿度和腐蚀,并在长期储存期间保持其电气完整性,同时在整个任务过程中维持电气性能的稳定。

“高超音速导弹的飞行速度可达5倍、10倍甚至15倍音速。根据飞行器的气动外形、任务剖面,以及是否经历出大气层与再入过程,其鼻锥部位的局部温度可超过2000℃,并可能逼近2500℃。”贝尔菲斯公司研发总监兼Cinch产品线新产品开发负责人赫查姆·埃尔哈蒂布解释道。“边缘区域的温度可高达约1200°C至1500°C,而其他高超声速构型则可能使机体部分区域承受约700°C至800°C的热载荷。导弹、推进系统以及未来的航天飞行器均需采用能够在这些极端环境中可靠工作的互连解决方案。”

贝尔富斯公司的Cinch团队受命开发一种能够在这些严苛条件下可靠工作的发射触发连接器。由此获得的专利性极端温度该连接器经过专门设计,能够在保持电气与机械性能完整性的前提下,耐受几乎所有军用标准规定的环境条件。“由于热膨胀效应,触点无法相对于插件发生相对位移。因此,插件必须保持高度稳定。我们选用了一种经精密加工的微晶玻璃介质材料,其尺寸稳定性极为优异,并搭配采用压配合工艺的纯铜触点,后者由不锈钢加以加固。该陶瓷材料可耐受900℃至1000℃以上的高温,而整个结构仍能维持所需的机械完整性。”Elkhatib表示。“必须同时考虑休克、振动和温度的影响。我们采用了磁铁来稳定连接器的插合与分离,取代了传统的对准柱,从而消除了在发射过程中可能发生断裂的零部件。最终形成了共面防错设计,在发射前实现可靠插合,而在升空时又能平稳分离。”

极端温度发射触发装置的专利附图。左侧为某型高超音速受油机构的局部爆炸图。右侧为一对配合的剖面。

在整个开发过程中,随着更多电子元器件的加入导致可用安装空间不断缩减,该连接器经历了多次设计迭代。最终,连接器的占板面积缩减至原有尺寸的一半左右,且性能与可靠性均未受到影响。

“该系统在发射过程中无需任何人工干预,”埃尔哈蒂布表示。“来自发射系统的脐带电缆与我们的对接装置接合,并传输启动发射的指令信号。”在起飞过程中,该连接器会承受与6.5万至7.5万磅推力相关的休克和振动,随后又会暴露于气动加热以及接近700℃的高温之下大约一小时。“一旦发射程序执行完毕,该连接器便不再具有电气功能,但仍须保持结构完整,”埃尔哈蒂布指出。任何性能退化都可能影响导弹的正常工作。

展望未来,埃尔哈蒂布认为该技术具有更广泛的应用前景。“可重复使用运载火箭、航天器以及新一代航空航天平台都将需要类似的材料技术,”他补充道。先进的介电材料、陶瓷增强型聚合物以及工程复合材料,代表着坚固耐用、任务关键且耐高温互连系统的未来。

### 极端温度密封连接器

AMETEK旗下工程互联封装业务单元的销售与市场副总裁蒂姆·麦考伊深知极端温度带来的挑战。“我们所从事的业务中,99%都属于气密性产品:要么是连接器领域,我们生产标准型和定制型连接器;要么是电子封装业务,我们提供高度定制化的金属或陶瓷气密封装。”“而且我们85%的业务都集中在国防与航空航天领域,”他表示。

在标准气密连接器难以满足要求的情况下,该公司推出的耐极端温度系列连接器为这类环境提供了理想的解决方案。“起初,我们与一些航空航天领域的发动机制造商合作,他们希望将传感器(用于测量温度、压力、燃油流量等的仪器)尽可能地安装在靠近发动机的位置。”“这意味着所需的电缆数量减少,从而减轻了重量并降低了误差风险,但同时也要求所使用的连接器具备远高于以往产品的耐热性能,”麦考伊表示。极限温度线适用于−197℃至440℃的温度范围。C. “除了传统的航空航天与国防应用之外,这也使我们的耐极端温度连接器非常适合应用于太空领域,在那里它们将经历极为宽泛的温度变化,”麦考伊补充道。

艾美特克的耐极端温度连接器可提供全定制化产品,也可按美军标(包括MIL-STD-38999、MIL-STD-26482和MIL-STD-83723)以及欧洲标准EN 2997和ESC 10 YE制造。

阿美特克通常仅生产连接器,但在其极端温度产品线中,该公司也生产连接器尾罩。“能够承受相同温度范围的后壳是”