宇航用电连接器的选材质量研讨

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1、宇航电连接器材料选用和可靠性试验上海航天技术研究院808所杨奋为航天电连接器及其组件是航天系统工程重要的配套接口元件，相当于航天飞行器的血液循环和神经系统。散布在各个系统和部位，负责着信号和能量的传输。由电连接器互连组成各种电路，从高频到低频、从圆形到矩形、从通过上百安培的大电流连接器到通过微弱信号的高密度连接器、从普通印制板连接器到快速分离、脱落等特种连接器，几乎所有类型品种的连接器在航天系统工程中，都得到了大量应用。举世瞩目的神舟飞船仅推进舱和电源系统就使用了各类连接器500多套。其连接好不好，直接关系到整个系统的安全可靠运行。神七宇航员出舱行走成功是我国航天发展史上新的里程碑，它标

2、志着我国己进入“天宫”空间实验室研制阶段。下一步空间实验室研制所需的宇航级电连接器，不同于一般战略、战术导弹或地面设备用航天电连接器。它必须经受真空、辐照、臭氧和温度交变等十分复杂严苛的空间环境。为经受真空、辐照、原子氧和温度交变等十分复杂的空间环境，对宇航用电连接器设计材料选用提出的许多特殊要求。为验证宇宙飞船、空间站上设计所选用的电连接器材料能否经受得往真空、辐照、臭氧等苛严特殊的环境条件，宇航级电连接器产品鉴定试验或周期试验时，必需进行一系列的材料高真空、臭氧暴露、抗辐照、水解稳定性、撞击、可燃性、气味和毒性等可靠性筛选试验。目前我国还没有制定专门的宇航用电连接器标准，基本上都是按

3、国军标生产验收。即使少数国军标(如GJB599)中提到宇航级电连接器类型和要求，也没有规定宇航级电连接器应具有的全部性能(如辐射、臭氧等)。若按这些标准生产验收电连接器用于空间实验室关键部位，无疑会降低宇航系统整体可靠性。用户在实际应用中为提高宇航用电连接器可靠性，只得用补充协议方式对宇航用电连接器增加真空释气、辐射、臭氧等试验。但因各单位考核方法不一，使得我国宇航用电连接器水平不一，限制了研制、生产和使用。因此急需对宇航级电连接器，特别是材料选用进行分析研究。1宇航用电连接器的选材质量要求1)满足零件功能要求接触件选材应以性能为依据。必须保证插合后接触可靠。壳体材料首先要保证设计强度和

4、刚度要求,同时还应满足成型工艺要求。绝缘体材料必须具有优良的电气性能和作为结构件所需的机械性能。对于起定位、锁紧和屏蔽等功能的卡爪、弹簧爪和卡环等关键弹性零件,则应选用具有可靠弹性性能的材料。2）质量轻质量是宇航系统工程对电连接器各种基本要求之一，选用高比强度、高比刚度材料，可节省燃料、增加有效载荷，减少发射宇航飞行器的成本。采用复合材料金属化壳体的电连接器比铝合金壳体的电连接器质量可大大减轻。SAC复合材料圆形电连接器比同类铝合金壳体电连接器质量轻45%3）耐环境由于受真空、辐照、原子氧和温度冲击的影响,宇航用电连接器禁止使用锂、镁、汞、纯锡等材料及有放射性的材料；金属材料应是耐腐蚀的

5、，或者应采用电镀或进行耐腐蚀处理。不相容金属在接触中使用，特别是黄铜、铜或钢与铝或铝合金接触，往往会引起活性电化学腐蚀，故是不允许的。但允许不相容基体金属进行涂覆以提供相容的或合适的邻接表面。不相容金属之间合适的绝缘材料隔开使用也是允许的。禁止使用真空下有害气体释放的非金属材料，一般均不选用PVC塑料；考虑辐射对非金属材料的损害,连接器的各个非金属零件应选用经试验考核通过的辐射绝缘材料；真空环境中质量损失小，有足够的强度，环境适应性，耐热性、耐腐蚀性和耐霉菌应符合要求。考虑到航天飞行器的安全,连接器应选用无毒和阻燃的,或燃烧时能迅速自熄,且很少产生烟雾材料。4)满足特殊要求宇航用电连接器

6、除要求重量轻、体积小、长寿命、高可靠外，必须保证连接器长期贮存后在冲击、振动、温度交变、真空排气、辐射、氧化、等离子气体等复杂特殊的航天环境中仍能可靠使用。对航天器非金属材料空间出气污染性能判断和相应的材料筛选。一般要求被测材料在空间真空环境下的总质量损失(TML)平均值不大于1%,收集到的可凝挥发物平均值不大于0.1%。超出上述规定的材料不得用于航天器。用于飞船生命保障系统的连接器应阻燃无毒，无异味。5)高寿命航天电连接器的长寿命是指在规定工作环境下，在额定值范围内，其使用寿命达到较长的年限。如按航天电子元器件贮存和超期复验规定；在中等环境温湿度控制的库房内，连接器可贮存8年。在使用中

7、，经安装、调试、试验后随卫星上天完成运行寿命的过程约需10年以上，故必须考虑长期贮存后的电连接器在运载火箭飞行段的动力学环境与空间辐射环境中工作的可靠性。6)良好的工艺成型性能在满足设计预定的零件功能要求之同时,必须考虑材料的工艺性能,应尽可能选用适合于成熟生产工艺、效率高和相对成本低的材料。例如宇航用电连接器标准规定；压接接触件的绝缘安装板中的接触件固定卡爪应能保持在硬质绝缘安装板中，应能固定接触件并符合标准规定的接触件固定性要求