在飞机电缆线束的制造与维修过程中,会遇到将两根屏蔽电缆对接到一起的场景。基本原则是首先将电缆内部的基础线芯进行对接(通常使用专用的电缆拼接死接头)之余,需要将两根对接的电缆的屏蔽层进行联通,以保证线芯和屏蔽层的电气连通性。
本文介绍两种飞机屏蔽电缆拼接的工艺方法,并进行CST软件仿真,对比两种工艺方法的屏蔽效果。
拼接方法一(单线串接法)
1.准备材料:死接头、密封套管、屏蔽焊锡环2个 ,3M绝缘胶带(或热缩套管);
2.确定应用死接头的位置,死接头的型号确保正确。
3.确定应用屏蔽焊锡环的位置,屏蔽焊锡环的型号确保正确;
4 压接线芯死接头
5 将已提前穿好的屏蔽焊锡环套在一端导线的屏蔽层上,再使用热风枪对其加热,再把另外一个屏蔽焊锡环套在另一端导线的屏蔽层上并去除地线,把第一个屏蔽焊锡环的地线送入此屏蔽焊锡环中后使用热风枪对其加热,热风枪温度设置为350℃,加热时间约10S,焊环两端的的密封嵌环完全融化且密封完好,如图9所示:
6 使用3M绝缘胶带重叠绕包加工区域,搭接率为50%,或使用热缩管进行防护。
小结:即线芯使用死接头进行导体拼接,另外使用两个焊锡环与一根20AWG(22AWG)线缆,将两根屏蔽电缆的屏蔽层进行串接,实现屏蔽层的电气联通。
拼接方法2(屏蔽死接头法)
1 准备材料:屏蔽死接头。
2 死接头套筒的制作方法与方法一相同,在此基础上穿套屏蔽网管,再进行热缩,如下图所示:
小结:通过一段屏蔽套管,将两根对接的屏蔽电缆的屏蔽层进行360°环形连接。
两种屏蔽线拼接方法对比
不难看出,第一种方法更简单且易于维护,第二种方法处理后的电缆,屏蔽效能更好,那么两种方法在特定的电磁干扰下,屏蔽效果相差多少呢?
根据设计经验,假设飞机上存在某干扰源线缆1,频率为4MHz,对地高度为10cm,受扰电路负载为50欧姆,对地高度为10cm。受扰线缆为一根22AWG单芯屏蔽线,屏蔽层双端接地。
考虑干扰源对受扰电路的电场耦合与磁场耦合,建模如下图所示:
在CST软件上对两种工艺方法进行建模。
方法1即单线屏蔽串接法建立电路模型如下:
方法2即屏蔽死接头法建立电路模型如下:
仿真两种方法下,受扰电路负载端的干扰耦合电压值,得到如下波形。方法1:
可以看出,使用单线屏蔽串接法,受扰电路负载上最大耦合电压为29mV;
方法2:
可以看出,使用屏蔽死接头法,受扰电路负载上最大耦合电压为0.23mV。
在当前干扰源和受扰电路的配置下,负载上干扰耦合电压值,方法1(单线屏蔽串接法)是方法2(屏蔽死接头法)的126倍。
对于一些开关信号、低压模拟信号等,29mV级别的耦合电压已经不可忽视。
因此仅从抗电磁干扰角度讲,对于屏蔽线缆的对接,使用屏蔽死接头或类似产品,保证屏蔽的环形连接,是十分必要的。
波音飞机维修手册相关规定
事实上,对于屏蔽电缆的拼接,除了使用预制好的屏蔽死接头产品之外,波音飞机的维修手册上还给出了3种成熟方案,原则都和使用屏蔽死接头类似,即保证屏蔽层的360°环形连接。如下图所示。
钢环铜环冷压接法:
焊锡套管修理屏蔽电缆:
高温区域使用金属小环冷压方法: