机载电缆总装工艺可靠性研究

王振 康艳 李强 胡浩

（彩虹无人机科技有限公司 北京市 100074）

电缆作为航天产品的重要组成部分，随着航天事业的不断推进，无人装配技术的迅速发展，电子装备技术的集成化、标准化、小型化、轻量化、高可靠性与长寿命的需求越来越高；而航天产品因其特殊的使命以及严酷的使用环境，对可靠性的要求尤为严格，因此，电缆组件的质量和可靠性也得到越来越广泛的关注。

无人机机载电缆主要实现各系统（起落架系统、燃油系统、动力系统、载荷系统、链路系统等）的电能供应和信号传输，其总装和制作水平直接关系到无人机系统、平台的可靠运行，本文主要从无人机机载电缆的总装的工艺流程、工艺方法、制作要求、检验方法等方面进行探讨，以提高其可靠性。

1 机载电缆总装工艺流程

机载电缆的工艺流程设计原则：

（1）以技术文件给定的总装流程为基础；

（2）合理的划分机载电缆总装单元；

（3）同一装配单元工作集中进行，尽量减少机载电缆的周转；

（4）可进行平行协同装配、测试及检验，缩短机载电缆总装周期；

（5）检验点设置应与产品的技术状态协调，确保检验的可检性；

（6）涵盖技术文件要求的所有装配、测试、检验项目。

（7）先机械装配后电气安装；

（8）先部装后总装。

机载电缆的工艺流程如图1 所示。

图1： 机载电缆的总装工艺流程

2 电缆的敷设工艺

机载电缆敷设：根据电缆的直径、走向、路径及空间形状确定相应的固定卡箍；无固定卡箍固定时，采用粘块与扎带结合的方式对电缆进行固定，保障电缆不应承受除电缆自重外的载荷。此外电缆杆部弯曲半径大于电缆直径的3 倍，电连接器根部大于电缆直径的5 倍。

机载电缆的敷设工艺方法：

（1）为便于电缆敷设电缆的固定尽量沿机身梁柱进行敷设且与舱壁、梁柱平行减少电缆弯折且在电缆电连接器端接处应有25mm 的松弛量。

（2）电缆敷设时电缆应满足最小弯曲半径要求：单根线缆敷设时最小半径为该电缆外径的10 倍，主线的分支线缆且在分支处支撑时其最小半径为该线缆外径的10 倍；电缆线束敷设时最小弯曲半径为其外径的6 倍，但不得小于最小线束直径的10 倍；易弯曲同轴电缆的最小弯曲半径为其外径的6倍，半刚性同轴电缆最小弯曲半径为其外径的10倍；光纤电缆的弯曲半径为其外径的15 倍。

（3）电缆敷设的安全间距：电缆在敷设时离燃油管路的最小电气间隙为150mm；电缆与机械锐边（如机身铆钉）的间距不小于15mm+挠度；电缆与机身钢索部件（如发动机油门拉线）的间距不小于75mm；电缆与非密封机身（机身起落架处）底部间距不小于10mm+挠度，与密闭机身（油箱底部）底部间距不小于150mm；电缆敷设应远离高温设备（如排气管）；严禁将电缆固定在燃油、加温、冷却管路上。

（4）线缆固定：按电缆的敷设路径从电缆第一个分支点逐一用卡箍进行固定，固定节距为300mm，电缆线束应保持平顺，避免交叉，不得扭曲。

电缆线束在卡箍中不能自由传动，卡箍拧紧后卡箍橡胶型条两端应对齐，紧固螺钉应露出螺母2-3 个螺距。

（5）机载电缆的敷设顺序：先低频电缆，后高频电缆；先电源主干线，后信号线。且电源主线与信号线分开敷设，光纤线缆与与其他线缆分开敷设。

（6）机载电缆防护：在固定卡箍电缆裹缠1 层～2 层绝缘胶带，经过机身框板结构件上的孔口、筋肋、锐边处的电缆裹缠2 层～3 层绝缘胶带；安装在可移动件上的电缆（如起落架系统）应按该件的最大行程确定其长度，在可移动件的行程范围内，相邻结构件的距离应大于5mm，防止电缆硌伤或磨损。

3 电缆组件装联工艺

在机载电缆总装过程中，根据工艺流程需要在电缆敷设完成后，需对部分预留分支电缆线束进行电连接器装联，电连接器的连接形式分为焊接与压接，本文主要对无人机常用连接器（J599 系列）不同型号的压接、焊接组件进行压装配、测试、检测以提高其连接的可靠性。

电连接器如图2 所示，装配工艺流程如图3 所示。

图2： 连接器及压接组件

图3： 电缆装配工艺流程图

3.1 压接组件装配

按照电缆导线规格进行下线，为保障线缆压接试验电缆下线长度为300mm；导线的端头采用热脱器进行脱头，保证电缆绝缘护套平整，线芯应平整不出现刮伤、断股、挤压、散乱，处理后的线缆不应进行搪锡处理。

端子压接质量决定着整个机载电缆的质量和可靠性，是电缆装联的核心环节。

将导线线芯插入压接端子，线芯长度应超过观察孔；

压接端子外裸露导线长度为1.00mm。压接应一次到位，压接部位不允许有重叠压痕。（压接钳型号为：M22520，并按照GJB520 的相关要求进行校验，校验周期为12 个月）压接钳如图4 所示，坑压组件如图5 所示。

图4： M22520 压接钳及定位器

图5： 压接组件坑压示意图

3.2 组件压接试验

按照QJ3085《坑压式压接连接通用技术要求》选择压接钳对连接器常用的5 种规格的压接组件（插针、插孔）、8 种对应线径的导线进行压接试验（型号：ARFX-G-0112（镀银），对压接完成的组件进行接触电阻值和拉力值进行测试，并进行数据进行统计分析。接触电阻测试示意图如图6 所示。

图6： 压接组件接触电阻测试示意图

脱拉后的组件如图7 所示。通过对所测的数据进行分析可知压接组件的接触电阻、拉力值均符合要求。试验数据详见表1、表2。

图7： 压接组件拖拉后示意图

表1： 压接组件接触电阻统计表

表2： 压接组件拉力测试统计表

3.3 压接组件安装

将压接后的组件用专用工装按线序依次插入连接器绝缘体内，直到限位处听到“咔”的一声。

3.4 焊接组件装配

（1）脱头处理：用热脱器对电缆线束进行脱头，脱头过程中不得烧焦电缆绝缘护套；脱头完成后的线芯按原绞和方向轻轻缕紧；

（2）搪锡除金：对处理好的线芯进行搪锡，锡量饱满略显导线轮廓，且距导线根右1mm 的不搪锡长度：对电连接器镀金焊杯进行二次搪锡除金处理，搪锡过程总严禁焊锡流进连接器内部，搪锡完成后用酒精棉球对搪锡部位进行清洗；

（3）焊接：将处理好的导线与连接器进行焊接，焊接时连接器需固定在工装上使其焊杯向下倾斜45℃，焊点要求饱满、光亮，每个焊杯焊接完成后用酒精棉球进行清洗确保无焊剂等多余物残留；焊接完成后需用绝缘套管进行绝缘处理绝缘套管的直径应与焊杯直径相符，且延伸指导线绝缘层6.0mm 以上（或4 倍线径位置）。

3.5 电缆端头处理

（1）接地处理：将电缆线束中的接地线（如镀膜STVR 导线）脱去绝缘层约20mm，把去掉绝缘的一端附在镀膜层上，在距连接器尾罩100mm 处用导电胶进行粘固并用绝缘薄膜进行缠绕，后将接地线向后弯折在用绝缘薄膜进行缠绕，缠紧后用西棉线绑扎。

（2）屏蔽处理：将电缆屏蔽层扩张，并在导线套上绝缘套管，再将所有电缆的屏蔽套剪成一样长度排列好、捋直，屏蔽套的引线并入绞合成一股后用无齿平口钳将电缆绞合部压平；

用焊锡将屏蔽的头部焊透，使其连成一个整体并略显屏蔽套的轮廓。焊点应光滑、无毛刺，且暴露在外防波套尽量短（如尾罩空间允许可以处理在尾罩内）且不应与其他端子短路，电缆屏蔽处理如图8 所示。

图8： 电缆屏蔽处理示意图

将金属卡箍拧紧前在最后1-2 扣涂螺纹胶拧紧，卡箍夹住部位应缠裹绝缘带并露出卡箍5-10mm，拧紧前应向内推线束保证线束有一定的松弛余量，螺钉拧紧胶封。电缆卡箍处理如图9 所示。

图9： 电缆尾罩处理示意图

3.6 检验

多余物检查：在机载电缆总装过程在及时清理所产生的金属屑、胶液、焊剂等多余物，确保产品内无多余物。

电性能：将处理好的连接器组件用三用表按照技术文件要求进行导通检查；

用绝缘电阻测试仪对电缆组件进行绝缘检查，绝缘电阻大于500MΩ。耐压电压为800V，并在1min 内无击穿、飞弧等现象。

4 结论

无人机机载电缆做为无人机电气信号传输的载体，所传输的电能、信号多样，机载电缆总装工序复杂且涉及的工艺知识面广，本篇论文主要从机载电缆网总装工序流程中各工序进行行阐述并对明确各工序中的关键技术参数，仅供机载电缆网设计、工艺、装配人员进行参考。

（1）机载电缆网设计时,在保证设计原理满足要求的同时，还应确保能够顺利转化为产品，因此要求设计人员应充分无人机平机身结构特性以充分考虑电缆网的制作工艺，合理优化敷设路径，加强与电缆网制作人员的沟通协调，提高设计方案的工艺性水平，以利于生产加工，提高产品的可靠性。

（2）无人机平台系统集成化高，机载电缆网的敷设路径、连接关系复杂、线缆种类多（低频、高频、光纤等）。因此确保接线关系及所用传输线准确无误。

（3）机载电缆测试是检验电缆网是否合格的重要方法，在操作过程中，应严格按照流程操作。对于出现的测试异常现象应认真找出原因，不放过任何可能性。

（4）在机载电缆总装过程中应严格控制多余物，严禁多余物进入电缆内部造成短路，绝缘系能下将。

（5）操作人员应加强技能与理论与实践培训，并掌握各个工序的技术要点，进而推进整个无人机系统装配的可靠性。