航天电连接器质量检验专题讲座第1讲航天电连接器的选用

连接器组件 （ 线束） 可分为单端或双端两种， 单端是仅电线电缆的一端有连接器或端子， 而双端 是电线电缆的二端都有连接器或端子。
３） 电路板 （ ＰＣＢ、印制板） 它是以绝缘层为基材， 将导电层以印刷饰刻制 作形成电气通路走线与焊盘的印制电路或印制线路 的通称。材质上可分刚性、柔性以及刚、柔性等， 印制电路上可分单面板、双面板与多层板等。
于接触件数越多， 温升增长越大， 从而限制了接触 升不超过设计的规定值。特别是对多芯连接器的额
举世瞩目的神舟六号飞船上使用了成千上万各 种型号的电连接器； 火箭发射瞬间脱离地面使用的 大型多芯脱落连接器、火箭级间分离和船箭分离使 用的分离连接器、宇航员穿着的宇航服与生命保障 系统连接使用的连接器， 其中每一个连接器、每一 个接点的质量和可靠性， 都关系到整个系统试验的 成败。只要其中任何一个电连接器失效， 都将导致 航天系统工程的失败。图 １－ １ （ ａ） 为待发状态的 飞船和运载火箭。要稳妥可靠、万无一失、圆满完 成飞船发射任务， 在飞行各时间段需应用各种分离 脱落电连接器。图 １－ １ （ ｂ） 为火箭起飞时与地面 设备分离需使用脱落电连接器； 图 １－ １ （ ｃ） 为火 箭级间分离需使用分离电连接器。
编者按： 本文是一位老航天工作者多年从事连接器的验收、失效分析和可靠性筛选等工作的 经验总结。作者杨奋为先生怀着对航天事业的特殊情感和责任心， 本着“居安思危”、“防患于未 然”的忧患意识和理念编写了本教材。其目的： 一是总结经验教训， 将这份从实践中学到的知识 财富留给后人； 二是尝试和探索， 因为在国内连接器行业， 特别是航天连接器行业， 至今还没有 一份能提供给检验人员作为培训资料的教材。
本刊将以专题讲座的形式连载， 共七讲： 第 １ 讲《航天电连接器的选用》； 第 ２ 讲《航天电连 接器的验收》； 第 ３ 讲《航天电连接器的外观质量检查》； 第 ４ 讲 《航天电连接器的电性能检验》； 第 ５ 讲《航天电连接器的力学性能检验》； 第 ６ 讲 《航天电连接器的失效分析》； 第 ７ 讲 《航天电 连接器的可靠性分析与试验》。其中第 ７ 讲的内容已在本刊 ２００５ 年第 ５ 期和 ２００６ 年第 １ 期刊登。
缆组件的连接。
３． 航天电连接器的作用和地位
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。从系统、分系统、机柜、组合、印制 板到每个可更换的各独立单元插座， 其连接好不 好， 直接关系到整个系统的安全可靠运行。
专题 讲座
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航天电连接器质量检验专题讲座
第 １ 讲 航天电连接器的选用
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主讲人 上海航天技术研究院第 ８０８ 研究所 杨奋为
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１） 电连接器 （ 又称接插件或插头座） 它是一种为电线和电缆端头提供快速接通和断 开的装置。通过电连接器将电线电缆一端的信号或 能量传输到另一端。 ２） 连接器组件 （ 又称线束或连接器电缆组件） 连接器组件有二种生产方式； 一种是直接选用
连接器和电线电缆， 经端接和捆扎组装而成。另一 种是由接触件端子 （ 金属材料冲制而成， 通常以铜 合金为主要原材料） 、塑料压制的绝缘塑壳体、导 线及其电子产品组装而成， 以线束捆扎形成的连接 器组件。
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一个完整的武器互连系统。只要其中有任何一个接 点失灵出现故障， 即会导致整个武器系统的失效。
４． 航天电连接器选用的一般原则 ［１－ ２］
１） 优选 必须了解现有国内外各生产厂生产的连接器类 型、规格、性能及特定的使用场合， 详细了解产品 质量现状和符合技术标准或规范的情况。可通过产 品实物样品、样本、使用说明书、产品标准及协议 等熟悉和掌握各种连接器的电气参数、机械参数、 环境参数、安全参数、外形尺寸、重量、操作安装 方式、插合锁紧方式和接触端接方式等内容。从中 分析各种连接器的设计可靠性和工艺制作水平。在 充分调查研究和掌握大量信息的基础上， 根据型号 设计各互连部位对连接器的功能要求， 从中优选出 质量稳定、使用可靠的连接器。 ２） 适用 选用航天电连接器时， 应充分考虑实际使用要 求， 如安装位置、环境条件、连接可靠性、机械强 度、操作适宜性、连接器最大外形和操作所需占用 空间、要求的防误操作功能、有无连接到位指示及 指示形式、端接方式和使用频繁程度等， 以保证在 众多的型号中尽可能选择出最适用的连接器。 ３） 正确使用 正确选用连接器后， 还必须正确使用连接器。 如果在安装和维修中错误操作连接器、接触件被尘 埃污染或接错导线或电缆， 以及错误安装或漏装零 件等， 均会使连接器出现故障或失效。 ４） 满足特殊要求 （ １） 耐环境 必须保证电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。用于导弹舱 外或潜艇水下发射的电连接器气候环境条件恶劣， 应注意考虑电连接器的耐蚀性。用于飞船生命保障 系统的电连接器应阻燃无毒。 （ ２） 高可靠 电连接器结构设计可靠性是产品固有可靠性的 基 础 ， 它 占 据 产 品 可 靠 度 值 的 ４０％以 上 。 应 尽 量 选用卡口式或推拉式快速连接机构、防误插机构、 双保险锁紧机构和线簧式插孔或麻花针接触对等设 计可靠性高的电连接器。 （ ３） 长寿命
工作电压为 ２５０Ｖ。 （ ２） 额定电流 又称工作电流， 通过对连接器的热设计来满足
额定电流要求。因为电流通过接触件对时， 由干存 在导体电阻和接触电阻， 接触件对将会发热。当其 发热超过一定极限时， 将破坏连接器绝缘和形成接 触件对表面镀层软化造成失效。因此要限制额定 电流。
额定电流随接触件插配直径的增加而增加， 表 １－ １ 列出了不同插配直径接触件的额定电流。
（ １） 元件内部的连接 例如 ＩＣ 集成块内部的固定电路连接。 （ ２） 元件至印制电路板或导线的连接 例如集成电路封装引线至印制电路板， 可通过 印制电路板孔采用波峰焊、回流焊等实现永久性连 接。也可采用插入式插座实现可分离连接。 （ ３） 同一单机内部框架上印制电路板至导线或 其他印制电路板 （ 指框架内） 的连接 可采用一件式或两件式连接器和带状电缆， 并 用焊接、压接、绕接或穿刺连接等端接方式实现 连接。 （ ４） 同一单机箱体内从一个内部框架至另一内 部框架之间的连接 可采用机柜连接器或带插头、插座的连接电缆 （ 线束） ， 并用焊接、压接、绕接或穿刺连接等端接 方式实现连接。 （ ５） 由一个单机设备至另一个单机设备的外部 连接 包括连接至辅助设备以及接口至所有其他设备 的外部连接。可采用耐环境或非耐环境密封式卡口 或螺纹连接圆形连接器， 并用焊接、压接等端接方 式实现连接。 （ ６） 系统与系统之间的连接 典型产品如数据通信系统中同轴电缆组件或光
（ ａ）
（ ｂ）
（ ｃ）
图 １－ １ 飞船和运载火箭上应用的各种分离脱落电连接器
再如某型号战术导弹地面设备就使用了各种电 连 接 器 ４００ 套 。 战 术 导 弹 弹 体 内 的 导 引 头 、 战 斗
部、发动机、自动驾驶仪等关键部件， 都是通过由 连接器为基础器件、成百上千个接点的电缆网组成
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（ ４） 气密封 潜艇水下发射和卫星、飞船舱内外连接用的电 连接器必须选用经精密检漏、具有高可靠性的玻璃 烧结密封电连接器。在航天产品的某些互连部位， 为防止潮气、大气污染物或其它污染物进入所连接 的装置中， 亦常选用密封电连接器。 （ ５） 重量轻 重量是宇航系统对电连接器各种基本要求之 一。总体设计往往要求进一步减轻电缆网系统的重 量， 以增加有效载荷， 节省发射费用。目前航天系 统工程中有部分选用复合材料壳体电连接器， 其重 量可比铝合金壳体减轻 ３２％。 （ ６） 体积小 体积和重量一样， 都是航天系统工程设计中同 样敏感的问题。目前选用的部分电连接器体积较 大， 往往造成导弹、卫星内部有效空间减小， 布局 困难。为适应舱内电连接要求结构紧凑、可靠、操 作距离短， 有的还必须有盲插锁紧功能等特点。由 此发展起来的一系列高密度、小型化电连接器正越 来越多地被设计者选用。 （ ７） 其它特殊要求 在航天产品某些互连部位为抗电磁干扰和射频 干扰， 需选用集电连接和滤波功能于一体的滤波电 连接器。某些互连部位为监测温度变化， 需选用集 电连接和测温功能于一体的热电偶电连接器。某些 超低温工作环境下工作的电连接器， 需选用低温电 连接器等等。
５． 电连接器各项技术参数的选择
１） 电参数的选择 连接器是连接电气线路的机电元件， 因此其自 身电参数是选用连接器时首先考虑的因素。 （ １） 额定电压 又称工作电压， 主要取决于连接器所使用的绝
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缘材料和接触件之间的间距大小。连接器的额定电 压应理解为生产厂推荐的最高工作电压。原则上连 接器在低于额定电压下都能正常工作。
接触件插配直径 ０．６
（ ｍｍ）
额定电流 （ Ａ）
１
表 １－ １ 不同插配直径接触件的额定电流
０．７
０．８
１
１．５
２．５
３．５
５
５
１０
２
３
２５
５０
７５
７．５
１３
７
９
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在同一环境温度下， 接触件数不同的连接器，
由此要求选用电连接器时， 要根据连接器的芯
所有接触件同时承载的载流能力差别很大。这是由 数限制额定电流。事实上就是要限制连接器内部温
２． 互连器件在电子或电气设备上的连接 类型 ［１－ １］
在一台典型的设备系统中， 总会发现许多错综 复杂的连接器等互连器件。它包括普通导线、印刷 电路板、印刷电路连接器、背板接线和互连电缆
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等。通常可将在电子或电气设备上的连接方式分为 以下六种类型。一个系统中不一定全部需要这六种 连接类型， 但肯定包含下面的一种或几种类型。
１． 互连器件的定义
互连器件是电子、电气系统中将导线、电缆及 元器件相互实现电连接的基础元件。互连器件可分 为连接器、线束和电路板等几种类型， 其中连接器 及其组件 （ 线束） 是实现电路快速接通和断开最方 便的元件， 是一种可逆电连接方式。而电路板是将 各种分立元件通过焊接形成固定电路的基板， 与电 连接器、线束相比， 电路板是一种不可逆电连接方 式。以广为使用的电脑为例； 主机内部电源、主 板、ＣＰＵ、内存、硬盘的连接， 主机和显示器、键 盘、鼠标、打印机、移动硬盘的连接， 使用了各种 连接器、线束和电路板。
额定电压在连接器产品技术标准中都有具体规 定值。设计人员可根据连接器耐压 （ 抗电强度） 指 标， 按照使用环境、安全、可靠性等要求， 合理选 用额定电压。航天电连接器为确保使用可靠性， 一 般均规定有降额使用要求， 如某航天电连接器技术 标准中规定； 额定电压的降额系数分为三级， Ⅰ级 为 ０．５０、Ⅱ级为 ０．７０、Ⅲ级为 ０．８０。按Ⅰ级为 ０．５０ 计算， 若额定电压为 ５００Ｖ， 实际允许使用的最高
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， 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。提高电连接 器寿命是提高卫星等航天产品工作寿命的基础。