连接器在无人机中的应用探究

采用的主要连接器类型

　　许多传统军用圆形连接器和矩形连接器完全不能满足目前无人机设计师需要。仅尺寸和质量问题就常常使设计师无法在无人机内指定采用普通的高可靠军用连接器，如常见的MIL-DTL-38999系列III。但其他因素，如缺乏有效的EMI屏蔽或环境密封是妨碍在关键任务无人机平台使用众多军用连接器的附加障碍。许多连接器，如普遍存在的MIL-DTL-24308 D形超小型连接器，几乎不具备目前高性能无人机所要求每一特性，如可靠的耐振动与冲击性能、耐化学性能或有效的EMI屏蔽/接地。许多无人机用连接器是专门针对满足各种无人机系统的高性能要求而研制的。综合起来，在无人机中主要采用以下几种连接器：小圆形连接器、微小型(1.27mm间距)/纳小型(0.635mm间距)矩形连接器、小型高密度光纤连接器、复合材料轻型连接器。

图3 典型无人机内互连线路示意图

小圆形连接器(MIL-DTL-38999系列)

　　无人机用典型小圆形连接器包括Glenair公司80系列及Souriau公司8STA系列等。Glenair 80系列(图4)是MIL-DTL-38999连接器的替代品，但它更小而轻，且具有同等牢靠的电、机械和环境性能，具有成熟的后松式压接接触系统。与同等密封38999连接器相比，质量减轻71%，尺寸减小52%，极适用于更小更轻的无人机平台。80系列具有许多绝缘安装板排列方式(3-85个接触件)、屏蔽附件，后外壳和锁紧方式，Glenair提供可选的80系列产品，具有EMI/EMP滤波和(/或)气密封能力。标准型80系列采用23号接触件，接触间距0.076英寸。接触件采用压接-刺破技术安装于铍铜固定卡夹内，密度约为38999圆形连接器的两倍，质量约为一半。80系列是一种在无人机上使用十分广泛的一种成熟产品，使用80系列的无人机包括 “火力侦察兵”无人直升机、 “捕食者”、 “阴影”、 “搜索鹰”以及”值勤者”无人机。

图4 GLENAIR公司的80系列

　　Souriau的8STA系列(图5)在无人机上用量大，8STA是高密度超小型设计，没有尾部附件，最小产品质量仅6.1g，平均质量比标准的MIL-C-38999要轻50%~70%。8STA的接触件单芯电流3~80A，同时还可加装各种高频同轴双绞接触件，用于传输各种高速信号。接触件与导线用压接方式连接，连接方式为快速卡口连接，500次插拔寿命。工作温度范围为-55～+175℃。防水等级为IP67级(即在1m的水深，浸水30min以上)，耐振动指标为147m/s2 (10~2000Hz)，冲击指标为3 毫秒ms300g，安装方便。

图5 苏里奥公司的8STA系列

微小型(MIL-DTL-83513)/纳小型(MIL-DTL-32139)矩形连接器

　　无人机用典型微小型连接器包括Souriau公司生产的MicroComp 微矩形连接器(图6)和Glenair的微小型D形连接器，接触间距1.27mm 可替代MIL-DTL-83513标准D型连接器。MicroComp是世界上最小的带可卸接触件的高密度、复合材料壳体的矩形连接器，从7芯到104芯有9种型谱排列，壳体是玻璃纤维填充的复合材料，质量比同类产品轻35%以上，壳体表面镀金(航天级)和镀镍(航空级)。使用高可靠的26号针/孔，耐振动冲击性能极好，随机振动达到44G，冲击指标为50G/s。500次插拔，满足军标要求;工作温度范围为-55～+175℃。

图6 Souriau公司的 MicroComp系列

　　Glenair的微小型D形(图7)与Souriau不同，采用的是绞线插针接触件(图7)，它比冲压成形的接触件更紧固，且提供了一种接触电阻较低的极佳的导线固定方法，绞线插针导线固定套筒还允许气密性压接，保证了优异的拉伸性能和电路电阻低于冲压成形套筒。该公司微矩形连接器，外形和质量极小，但在苛刻的条件下仍保持最佳性能。Glenair微小型矩形连接器广泛用于许多无人机计划中，如包括“捕食者”、“阴影”、“值勤者”、“火力侦察兵”等，最近以色列Insitu公司指定Glenair公司定制设计的微小型D形连接器用于其第二代“搜索鹰”无人机的盲插机翼接头上，以及无人机的推进系统和远程控制器。

图7 Glenair公司微/纳小型连接器

　　无人机用纳小型矩形连接器(MIL-DTL-32139)，接触间距0.635mm，是1.27mm间距微矩形连接器(MIL-DTL-83513)的升级产品(或者说替代品)，其技术水平以Glenair和Omnetics、Airborn最为突出，遗憾的是实力雄厚的Souriau公司尚未推出此类产品。