eVTOL的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（EWIS）

戳關(guān)注，右上菜單欄···鍵，設(shè)為星標(biāo)

飛機電纜、連接器、數(shù)字互連、電線和線束被認(rèn)為是飛機的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，因為它們與飛機上的各種應(yīng)用程序接口。構(gòu)成了一個電氣布線互連系統(tǒng)（EWIS），是現(xiàn)代飛機的生命線，能夠傳輸電力、信號和數(shù)據(jù)，使飛機保持飛行，系統(tǒng)完美運行。這些組件的持續(xù)進(jìn)步有助于提高飛機系統(tǒng)的可靠性和性能。

電纜

電纜是電子系統(tǒng)中的重要組成部分。如果電纜斷了，整個系統(tǒng)都可能發(fā)生故障。技術(shù)進(jìn)步正試圖阻止這種情況發(fā)生。現(xiàn)代飛機布線的性能要求繼續(xù)以一定的速度增長，這推動了對先進(jìn)材料、設(shè)計和性能評估的需求。隨著國防部門對空中優(yōu)勢的關(guān)注，需要工作在40GHz及以上的高性能射頻/微波電纜。

在這種電磁頻譜波段工作的微波電纜通常直徑較小，因此在安裝期間和安裝后的耐用性是一項重要要求。通過用一個LRU設(shè)計多個功能，從而減少LRU的數(shù)量，將更多的計算能力集成到電子子系統(tǒng)中，使情況更加復(fù)雜。使用先進(jìn)的低損耗介電材料的小型、堅固、可布線的高頻電纜，其固有設(shè)計可承受飛機的安裝和壽命，可以減少開發(fā)和建造時間，并在飛機壽命期間提供連接。

電纜/電線的最新發(fā)展是大量投資，并專注于滿足高壓應(yīng)用的需求。雖然滿足高壓需求似乎很簡單（例如，添加絕緣層），但航空航天領(lǐng)域?qū)χ亓棵舾校で髢?yōu)化性能和重量的解決方案。其他受益的領(lǐng)域是屏蔽應(yīng)用的金屬化纖維。雖然這不是一個新的發(fā)展，但利用十年前的工作和研究，在過去幾年中，這一實施有所增加。

隨著航空電子系統(tǒng)向數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)變，低延遲、高速互連成為航空電子架構(gòu)的支柱。無論選擇光纖還是銅纜互連，都需要確保任務(wù)內(nèi)資產(chǎn)傳輸、處理和可用的信息無差錯、實時可用，以確保所有人之間的協(xié)調(diào)。在數(shù)字互連系統(tǒng)中，無差錯操作是在需要做出關(guān)鍵決策時獲得信息的關(guān)鍵。

在選擇數(shù)字互連時，需要特別注意不僅要滿足規(guī)范，還要有足夠的性能裕度，以允許系統(tǒng)性能因溫度波動、振動和其他環(huán)境因素而下降。

連接器和互連

射頻和微波連接器是精密制造的組件。數(shù)字互連現(xiàn)在在GHz范圍內(nèi)運行，用于高速差分信號的連接器將需要類似的設(shè)計專業(yè)知識和制造公差，以提供從電纜到連接器的阻抗控制過渡。如果沒有阻抗控制的轉(zhuǎn)換，互連將受到反射的影響，從而導(dǎo)致鏈路性能不佳。

高性能數(shù)字互連的進(jìn)步始于一種平衡良好的差分對電纜，該電纜端接到一個阻抗控制的連接器，該連接器在5 GHz以上可以干凈地工作。與用于射頻和微波電纜端接的技術(shù)類似，需要技能來正確準(zhǔn)備電纜，以便在與指定阻抗的偏差最小的情況下，對連接器進(jìn)行穩(wěn)健的端接。

TE Connectivity的MULTIGIG HD連接器最近被VITA標(biāo)準(zhǔn)組織（VSO）選為下一代VPX插件模塊連接器。重新設(shè)計的MULTIGIG HD連接器建立在TE MULTIGIGIG HD產(chǎn)品系列的先前變體的基礎(chǔ)上，同時帶來了重大的技術(shù)進(jìn)步，包括雙倍的引腳數(shù)、112 Gb/s的數(shù)據(jù)速率、更大的電流容量和對惡劣環(huán)境的支持。

電線和線束

與飛機電纜一樣，用于絕緣系統(tǒng)的電子控制和供電的高介電強度材料使更高電壓（>600V）的配電系統(tǒng)能夠在高溫和高空運行。這些絕緣系統(tǒng)需要具有低介電常數(shù)的無空隙材料，以實現(xiàn)遠(yuǎn)超系統(tǒng)電壓的無局部放電運行，從而提供必要的安全裕度，以應(yīng)對在50000英尺和200攝氏度以上高溫下運行時局部放電性能的下降。

隨著絕緣壁厚度的增加，這些大規(guī)格饋電電纜的布線和安裝可能會成為一個挑戰(zhàn)，彎曲力和彎曲時的回彈量會對電纜連接和布線能力產(chǎn)生巨大的應(yīng)力。使用高股數(shù)中心導(dǎo)體可以最大限度地減少這些力，并與高介電強度材料相結(jié)合，可以減小壁厚，從而提供一種易于安裝的整體柔性高壓電力電纜。

對于大型和小型電線和電纜，在選擇現(xiàn)有飛機的現(xiàn)代化和改裝解決方案時，絕緣系統(tǒng)的耐磨性非常重要。沒有選擇路線的自由會給安裝人員帶來額外的負(fù)擔(dān)，不僅要有一個適合現(xiàn)有機身的解決方案，而且能夠在不擔(dān)心損壞隔熱層的情況下穿過。

線束——一組捆綁的電線，用于保護(hù)和布線整個飛機——對飛機的運行和成功至關(guān)重要。定制安全帶的趨勢仍在繼續(xù)，這需要初始投資，但可以大大降低飛機壽命期間的維護(hù)成本。通用布線無法滿足現(xiàn)代帶寬、功率和重量要求。構(gòu)建良好的定制線束可最大限度地減少故障，防止昂貴的維修和計劃外的維護(hù)停機。還可以提高電源效率，保護(hù)航空電子設(shè)備和敏感電子設(shè)備免受過早故障。

線束保護(hù)的發(fā)展仍在繼續(xù)。防火和電弧損傷保護(hù)的新材料有助于原始設(shè)備制造商減少關(guān)鍵區(qū)域的分離，從而緩解安裝挑戰(zhàn)。

重量輕

創(chuàng)新者正在開發(fā)先進(jìn)材料和微型電子產(chǎn)品，以幫助減輕重量。這將提高燃油效率，增加有效載荷能力，提高性能。對電動飛行的需求增加了對高速電池充電和減輕重量的需求。正在設(shè)計特殊的電纜、接觸器和開關(guān)，以處理快速充電過程中遇到的高電壓、電流和溫度。為了減輕電池重量，工程師們正在平衡重量和功率，在不增加機身重量的情況下為起飛和著陸提供峰值功率。

雖然飛行/太空應(yīng)用的一些經(jīng)濟因素發(fā)生了變化，但推動更輕重量的部件一直是航空航天的一部分。金屬化纖維的使用在過去幾年中顯著增加，主要是在屏蔽應(yīng)用方面。載流能力仍然無法與銅相比。它們?yōu)轱w機的雷擊易發(fā)區(qū)域帶來了挑戰(zhàn)，但在許多航空航天應(yīng)用中，可以實現(xiàn)減輕重量的好處。

下一代光纖和納米微型連接器

光纖和微型連接器可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量。光纖電纜可以提供比單架飛機所需更多的帶寬，并提供巨大的重量優(yōu)勢。

TE Connectivity已經(jīng)推出了幾項利用光纖的新開發(fā)，包括光纖柔性布線和收發(fā)器MULTIGIG TRX，并正在開發(fā)VNX+連接器，計劃于2025年底推出。Optical Flex解決方案有效地提供了復(fù)雜的利用，具有數(shù)千種可能的連接和路由功能，大大減少了空間包絡(luò)和重量，這是銅無法實現(xiàn)的，所有這些都以FO的速度和帶寬實現(xiàn)。擁有FO連接器和收發(fā)器，可用于非常強大、高帶寬、高吞吐量、輕量級的信號連接系統(tǒng)。

讓航空航天業(yè)適應(yīng)使用光纖電纜需要時間和培訓(xùn)。此外，為光纖電纜配備堅固耐用的護(hù)套將增強處理能力，而不會損壞，并加快該技術(shù)的實施。微型連接器提高了信號密度，相當(dāng)于每平方面積有更多的數(shù)據(jù)。為人工智能算法處理大量實時數(shù)據(jù)的高性能計算平臺需要微型連接器提供所需的信號密度，以最大限度地減少整體系統(tǒng)占地面積和重量。

更高的電壓

Lectromec支持更高的電壓。但航空航天部門目前還沒有制定高壓元件標(biāo)準(zhǔn)，考慮到在高壓/頻率下材料退化的情況，很有可能在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會制定。制定標(biāo)準(zhǔn)的原因是有共同的零件，共同的零件需要共同的需求。現(xiàn)在，有很多相互競爭的技術(shù)、設(shè)計和電源系統(tǒng)，每種都需要定制和測試來驗證應(yīng)用的可靠性。

高壓應(yīng)用布線系統(tǒng)組件的研究、設(shè)計和測試正在投入大量精力。現(xiàn)在，對支持高壓應(yīng)用的電線/電纜在環(huán)境壓力和降低的大氣壓下進(jìn)行局部放電評估；特拉斯科斯說，過去沒有做過這件事。這導(dǎo)致了電纜設(shè)計、端接技術(shù)和檢查/維護(hù)計劃的改進(jìn)。

環(huán)境法規(guī)促進(jìn)進(jìn)步

監(jiān)管為創(chuàng)新帶來了挑戰(zhàn)和機遇。環(huán)境法規(guī)推動了從燃料系統(tǒng)向全電動或混合動力飛機的轉(zhuǎn)變，這是航空技術(shù)的最大轉(zhuǎn)變。對電推進(jìn)的需求推動了對改進(jìn)電線和電纜的需求。

RoHS是歐盟的《有害物質(zhì)限制指令》，該指令限制在電氣和電子設(shè)備（EEE）中使用特定的有害物質(zhì)，以保護(hù)人類健康和環(huán)境。它限制了鉛、汞和鎘等物質(zhì)。REACH法規(guī)是一項全面的歐盟（EU）法律，旨在改善對人類健康和環(huán)境的保護(hù)，使其免受化學(xué)品帶來的風(fēng)險。

RoHS和REACH正在供應(yīng)鏈中造成問題，這可能需要數(shù)年時間才能實現(xiàn)。航空航天電線/電纜的主要絕緣類型是各種類型的含氟聚合物，這些聚合物即將被禁止。不是專門添加到禁用清單中，而是由于消除支持化學(xué)品而造成的消耗。現(xiàn)在正在取得的進(jìn)展更多地與試圖用越來越少的工具來保持相同的性能水平有關(guān)。在某個時候，會有一個材料限制，這將需要降低長期的性能要求。這可能是電纜的可標(biāo)記性，也可能是更具影響力的，比如流體阻力或易燃性。

············推薦關(guān)注············

聲 明：原創(chuàng)文章，歡迎聯(lián)系獲取轉(zhuǎn)載授權(quán)，并注明來源飛行邦；轉(zhuǎn)載文章，目的在于傳遞更多信息，并不代表平臺贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)。 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請及時聯(lián)系我們更正或刪除 。文章版權(quán)歸原作者及原出處所有 ，本平臺只提供參考并不構(gòu)成任何投資及應(yīng)用建議。