Полное введение в коаксиальные провода (радиочастотные коаксиальные кабели) для аэрокосмической отрасли.
Аэрокосмический коаксиальный кабель — это кабель передачи радиочастот, разработанный специально для экстремальных условий работы воздушных, ракетных, спутниковых самолетов и самолетов в дальнем космосе. Его основная функция — стабильная передача радиочастотных/микроволновых сигналов в средах с широким диапазоном температур, вакуума, вибрации, облучения и сильных электромагнитных помех. В отличие от гражданских коаксиальных кабелей, в нем используются специальные фторопластовые, посеребренные проводники и конструкции с высоким экранированием, строго соответствующие стандартам аэрокосмической отрасли. Он фокусируется на пяти основных характеристиках производительности: низкие потери, фазовая стабильность, малый вес, экстремальная устойчивость к окружающей среде и высокая степень экранирования.
Классификация коаксиальных кабелей
(1)Базовая коаксиальная структура (многослойная конструкция аэрокосмического класса)
Пять слоев изнутри наружу, каждый слой имеет особые требования к военным аэрокосмическим материалам, и строго запрещено использовать обычную медь, полиэтилен, ПВХ и другие гражданские материалы:
Внутренний проводник
Материал: бескислородная медь высокой чистоты, посеребренная (покрытие более или равно 1 мкм, высококачественное-аэрокосмическое покрытие более или равно 2 мкм); Спутниковые изделия на орбите изготовлены из посеребренной стали, плакированной медью-, и антиатомного кислородного сплава, чтобы противостоять эрозии космического атомарного кислорода.
Структура: одножильный, сплошной (полу-жесткий)/сверх-тонкий, многожильный, прецизионно скрученный (гибкий, устойчивый к миллионам изгибающих вибраций); Высокая частота и низкие потери требуют сверхгладкой поверхности проводника для уменьшения потерь на скин-эффект.
Слой диэлектрической изоляции (основной слой)
Гражданское ЧП полностью запрещено, а аэрокосмическая отрасль разделена на три уровня:
Общие воздушные перевозки: твердый ПТФЭ/ФЭП, термостойкость -55 ~ 200 градусов;
Легкий вес/низкие потери: расширенный политетрафторэтилен (ePTFE) с чрезвычайно низкой диэлектрической проницаемостью, уменьшенным весом на 30 % и минимальными фазовыми колебаниями в широком диапазоне температур;
Спутниковый вакуумный класс: вспененный ПТФЭ высокой-чистоты, отсутствие испарения малых молекул, отсутствие загрязнения вакуумными осаждениями оптических и радиочастотных устройств, устойчивость к высокоэнергетическому-космическому облучению Джекано (J...).
Экранирующий слой (сердечник для защиты от-помех электромагнитных помех)
Однослойная плетеная защита используется только для обычных бортовых приложений, тогда как в радарах и спутниках высшего класса-используется композитная защита:
Двухслойное посеребренное медное плетение: степень покрытия 95–98%, эффективность экранирования больше или равна 90 дБ;
Фольгированная лента + двухслойная композитная экранирующая оплетка: эффективность экранирования более 120 дБ, предназначена для радаров с фазированной решеткой и средств электронного противодействия;
Полужесткий: внешний проводник из бесшовной посеребренной медной трубки с оптимальной фазовой стабильностью и чрезвычайно низкой утечкой.
Внешняя оболочка
Основные фторопласты FEP и PFA; Для самолетов гражданской авиации используется специальная оболочка с низким дымовыделением,-не содержащая галогенов, устойчивая к коррозии от авиационного гидравлического масла (Skydrol), противообледенительной жидкости и топлива; Вакуумные спутники не имеют внешней оболочки или сверхтонкой конструкции из FEP, позволяющей снизить вес.
(2)Три основных типа продукции (классифицируются по жесткости)
1. Гибкий авиационный коаксиальный кабель (наиболее часто используемый на борту, серия RG/европейская серия EN4604)
Подходит для кабинной проводки, частых изгибов, проникновения в узкие места и антивибрационной усталости.
Классическая военная модель RG (военный стандарт США MIL-DTL-17)
RG179: 75 Ом, внешний диаметр 2,54 мм, сверхлегкий, GPS, внутренняя проводка навигационного приемника, -55 ~ 200 градусов, затухание 1 ГГц Меньше или равно 0,52 дБ/м, сдвиг на желтой странице 88 ...;
RG316: 50 Ом, изоляция из ПТФЭ, более высокая термостойкость, чем у RG174, универсальный короткий провод для авионики и спутниковой антенны;
RG400: стандартный бортовой кабель с двойным экраном 50 Ом, фидер радиолокационной и спутниковой связи, малые потери на большие расстояния, стандартная конфигурация для самолетов на военных самолетах;
RG142: Крупный диаметр и малые потери, используется в бортовых радиочастотных передатчиках-мощности.
Европейский авиационный стандарт серии EN4604 (Airbus, Boeing, отечественные большие самолеты)
Легкие серии WD, WM, KX, в основном 50 Ом, максимальная рабочая частота 6 ГГц, температурный диапазон -65 ~ 200 градусов, легкая конструкция, снижение веса на 20–60% по сравнению с традиционными RG, в соответствии с анализом и тестированием требований к авиационной огнестойкости с низким дымом FAR25.
2. Полужесткий/полугибкий коаксиальный кабель (радар, фазированная решетка, полезная нагрузка спутника)
Внешний проводник представляет собой бесшовную посеребренную медную трубку, которую после придания формы можно согнуть и зафиксировать вручную. Фазовый температурный дрейф чрезвычайно мал, а утечка в экранировании чрезвычайно мала, что делает его незаменимым-для высокоточных-СВЧ-систем.
Технические характеристики: внешний диаметр 0,86 мм, 1,19 мм, 2,2 мм, 3,0 мм;
Покрытие диапазона частот DC~40 ГГц (радар диапазона X/Ka);
Применение: бортовая РЛС с активной фазированной антенной решеткой, полезная нагрузка спутников, системы самонаведения ракет, высокоточное испытательное оборудование-;
Преимущества: фазовый переход в полном температурном диапазоне.<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. Сверхлегкий микрокоаксиальный кабель (снижение веса беспилотных летательных аппаратов, коммерческих самолетов, спутников в дальнем космосе)
Высококачественная продукция Gore and Kesley-, пенопласт среднего размера из эПТФЭ, тонкостенная-структура, вес снижается на 60 % по сравнению с RG400 при той же энергии; Замена одного большого пассажирского самолета может снизить вес более чем на 20 кг, напрямую снизить расход топлива, поддерживать радиочастотную передачу на частоте до 12 ГГц и широко использоваться для бортовых развлечений и антенных фидеров спутниковой связи.
(3)Два стандартных импеданса с четким разделением труда
50 Ом (используется в 90% аэрокосмических сценариев): согласован с усилителем мощности РЧ, радаром, спутниковой связью, электронными средствами противодействия, бортовой радиостанцией УКВ/УВЧ, балансирующей мощностью и малыми потерями, RG400, EN4604, полужесткие, все 50 Ом.
75 Ом: Навигация, прием спутников GPS, бортовая передача видео, бортовая развлекательная система гражданской авиации, представительская модель RG179, легкий коаксиальный кабель из вспененного материала 75 Ом.
(4) Строгие показатели экологической эффективности аэрокосмического класса (в отличие от гражданских ядер)
1. Температурная устойчивость
Обычный бортовой: -55 градусов ~+200 градусов;
Глубокий космос/полярный космический корабль: расширен до -65 градусов, кратковременная пиковая температура 260 градусов; Колебания импеданса и затухания менее или равны 3% после сотен циклов высоких и низких температур.
2. Механическая надежность
Вибрация: случайная вибрация 10–2000 Гц, имитирующая удар двигателя и запуск ракеты, с миллионами изгибов и без обрывов;
Устойчив к давлению и износу-: устойчив к сжатию корпуса, трению жгута проводов кабины и коррозии авиационных химикатов на защитной оболочке;
Огнестойкий: гражданская авиация соответствует требованиям FAR, часть 25, Приложение F, малодымна,-не содержит галогенов, имеет низкую токсичность и не выделяет высокотоксичные газы при воспламенении.
3. Эксклюзивное космическое исполнение (спутники, пилотируемые корабли)
Низкий уровень вакуума: общая потеря массы материала TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
Радиационная стойкость: способен выдерживать протонное и электронное излучение в космосе, при этом изоляция не рассыпается и потери не растут;
Антиатомный кислород: проводник из посеребренного сплава для низкоорбитальных спутников для предотвращения коррозии и выхода из строя внешнего проводника.
4. Индикаторы радиочастотного электрического сердечника
Строгий допуск по сопротивлению: 50 Ом ± 2 Ом, только ± 5 Ом для гражданского использования;
Сверхнизкое затухание: пенопластовый материал значительно снижает потери на высоких-частотах;
Высокая эффективность экранирования: обычные бортовые системы более или равны 90 дБ, композитное экранирование радиолокационных/спутниковых систем более или равно 120 дБ;
Стабильность фазы: изменения температуры и минимальный фазовый сдвиг после изгиба обеспечивают точное управление лучами радара с фазированной решеткой.
(5)Основные стандарты исполнения
Военный стандарт США (военный самолет, спутник): MIL-DTL-17 (ранее MIL-C-17) коаксиальная спецификация серии RG; GJB1215A Стандарт компонентов отечественного военного радиочастотного кабеля;
Европейские стандарты гражданской авиации (Airbus, отечественные большие самолеты): серия ASD EN4604, легкий высокотемпературный коаксиальный двигатель WD/WM/KX;
Космический стандарт НАСА: SP-8007 Вакуум с низким содержанием газа, спецификация защиты от атомарного кислорода;
Внутренние аэрокосмические стандарты: стандарт аэрокосмического кабеля HB, спецификация аэрокосмического кабеля QJ, поддерживающая модели пилотируемых космических полетов, спутников и ракет-носителей.
(6)Типичные сценарии применения
1. Гражданские самолеты/авиация общего назначения: GPS-навигация, спутниковая связь SATCOM, радио УКВ-связи, бортовые развлекательные системы IFE, метеорологический радар, система предупреждения о столкновениях, приоритетный легкий коаксиальный кабель с низким содержанием дыма и галогенов EN4604.
2. Военные самолеты, ракеты, дроны: бортовая РЛС с активной фазированной антенной решеткой, РЭБ электронного противодействия, линия передачи данных, радиочастотные компоненты ГСН; Большое количество полужестких и сверхлегких микрокоаксиальных кабелей RG400 используется для снижения веса и защиты от-помех.
3. Спутники, пилотируемые космические корабли, зонды дальнего космоса: бортовые средства связи, бортовые радиолокаторы, радиочастотные приемники дистанционного зондирования Земли; Низкий уровень вакуума, радиационно-стойкий коаксиальный пенопласт из ПТФЭ, полу-жесткий для высокоточной-микроволновой загрузки.
4. Ракета-носитель: оснащена телеметрией, радиочастотной связью и системами наведения, способными выдерживать сильные удары при запуске и высоко-излучение хвостового пламени.
(7)Тенденции развития отрасли
Максимальное облегчение: расширенный ePTFE и тонкостенная композитная конструкция постоянно снижают вес, снижая нагрузку на самолет и расход топлива;
Высокая частота: разработка специальных коаксиальных кабелей диапазона Ka/Ku с низкими потерями для радаров миллиметрового диапазона 6-40 ГГц и спутников с высокой пропускной способностью;
Встроен: коаксиальный+высокоскоростной-композитный дифференциальный жгут проводов, упрощающий прокладку жгутов внутри кабины;
Модернизирован для работы в экстремальных условиях: расширение -85-260 градусов, сверхширокий температурный диапазон, более сильный атомарный кислород, устойчивость к радиации, подходит для исследования дальнего космоса;
Защита окружающей среды с низким уровнем дыма и галогенов-. Гражданская авиация требует продвижения защитных оболочек, не содержащих фтора и обладающих низкой токсичностью, для повышения пожаробезопасности.
