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[航天航空] 二氧化硅电缆的特点和应用

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发表于 2012-1-5 12:58:59 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江苏苏州

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如附件所述,此电缆用在航空航天领域

SIO2电缆的特点和应用.pdf

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 楼主| 发表于 2012-1-5 13:05:05 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
结构和特点
  ]7 R3 i  h8 r ' t5 \* s1 Q5 M# Q
(一)典型二氧化硅同轴RF电缆结构:
" e8 ]! C) z( T/ ]& O•  内导体:高纯无氧铜或其他导体材料 7 I7 r* Q0 T/ C0 O7 C: j
•  绝缘 :高发泡低损耗二氧化硅(SiO2),二氧化硅发泡度超过80%* Y9 n9 g1 j( J4 E$ b4 o/ @% l
•  外导体:高纯无缝无氧铜管 / B3 B' E* k7 q( l+ O
•  护套:特殊不锈钢或钛金属 5 a1 Q% }4 I; C( q) h

1 `4 ~! c- J8 }" p(二)其余的结构(多导体电缆,三同轴)! t3 A7 t7 z0 X+ R% Z
  
( O4 k5 ^; j( @# T1 J2 W2 ? 7 p, y8 X5 U; P! [) Q8 O
(三)特点介绍
  x& Z$ @* q/ s0 C4 o0 R2 b, ` ( p+ f+ a" r& _1 @" d( d  o" g6 F9 H
(1)无出其右的耐环境和高可靠性。, U2 a5 i& [$ X- F% ^5 x
•  很宽的温度工作范围:-273℃至+1000℃,特高温结构甚至可以达到+1300℃,短时间内,温度可以承受更高!
5 `  {8 {! h% E) Q/ W•  最高级别的耐辐射性能,适合于核反应堆的核岛内(1E级K1,K2类)和外太空的强辐射环境,耐辐射指标>>>。
5 \  B. C+ e% c3 l•  抗化学腐蚀性,不锈钢护套电缆对于盐雾,液压油,航空煤油,环氧清除剂等有很好的抵抗性。
: \0 b* U" k- n- W# j•  恶劣环境中的寿命:40年-60年!(见NRC的报告,第501页)。& J+ T7 @0 w2 e0 C3 G, E' B
•  无机械和电气老化特性。" s- O: L) X' x$ {6 V. E
•  工作海拔高度:无限制。
7 b. d- Z5 S" J& _) d* O! s
( n7 J6 @  I& H* ]  g3 ](2)卓越的电性能。
6 [: M& |; T9 n  Z" d•  特殊工艺生产的高发泡度(大于80%)二氧化硅绝缘层,使得介质损耗很低:介电常数只有1.56 ! 可以减低信号的衰减和损耗,同时也降低了电容,增加了传输速率(达到光速的80%)。( w9 |4 N/ x( L
•  能承受极高的射频传输功率:是同尺寸普通PTFE电缆的5-20倍,是目前世界上承受功率最高的电缆。
! a8 W3 A' c$ g•  很高的屏蔽性能:屏蔽衰减可以达到120dB以上,抗干扰性能非常优异。
' O* F) v. I( V% o% Y1 S•  很高的衰减稳定性,见下页指标介绍。
) T, _' i! Z& d' s•  很高的相位稳定性,见下页指标介绍。$ R! g# F, c  v" L5 T( C, E
•  宽频带:可从0到40GHz,甚至更高。. b& E1 B9 U- t( s9 y* w! Y% J
•  低噪音。
' X( a" d; a  h6 @# H: g0 J 9 v5 U$ {1 ^6 i' k( W: k; x# S' V& X

& b1 Q3 H' S7 u(3)出色的机械性能指标。) w$ [- _# C) _0 K$ W# V
•  重量轻,比通常的有机塑料电缆节省30%至85%的重量。
: O8 E+ t3 j! \•  柔软性好,虽然都是管状半刚电缆,但因为可以采用完全的软化退火,所以柔软性能和浸锡的半柔电缆相当。3 z+ q) r) B( k* v+ y6 i: P
•  因为使用最简单的结构,所以在同等性能指标下直径更小,而且弯曲半径也更小(1.5D,D为电缆外经),更容易装在狭小的空间。7 _; Z9 j& @9 I( U0 r! w
•  高抗拉强度:根据不同的直径,可以承受从45至225公斤的拉力。 因为二氧化硅(SiO2)电缆组件的连接方式是激光焊接的熔融全密封结构,而且电缆使用金属护套,所以有极高的强度,能长时间承受目前飞行器的所有飞行状态。
. \; w. P7 C2 K•  可承受20,000磅/平方英寸的压强。- j/ p0 W6 L7 n! S1 ]' q. C  ^4 {
•  绝缘无温度膨胀特性,无冷变形。5 x; f7 m4 x0 X6 M0 L$ e1 m
•  高抗震性,能承受的加速度为: 45g( 地面 ) 或 110 g( 太空 ) 。 , g, m- ~8 o$ @; P+ A
•  高抗磨性能,不锈钢的外护套能承受更高的摩擦力。* }# b! }# u, G0 b4 w
•  高密封性能, 二氧化硅(SiO2)电缆 的接头使用玻璃密封接头,接头和电缆是激光焊接的熔融全密封结构,所以该电缆组件也是目前所有电缆中密封性能最好的。( a/ O4 j/ ]7 Q: n+ T* U9 R
4 H1 w+ F* ^1 Y  i5 w6 H/ C1 @; n. j4 c4 n
(4)电缆规格和连接器有多中选择,满足各种类型的用途。# V- N" j4 s1 }" P8 {1 L' w
•  电缆外径尺寸从1.19mm到13.51mm。特殊的规格能专门定做!
1 ~) [6 Q. r3 I2 m6 t2 s' y•  电缆连接器的类型很广泛,目前常用的类型都有。
8 c0 q; Q5 m& D ' E8 L: g- O* @. g, a. h
   
' P: W9 ^3 k7 k9 ]+ o0 w2 `1 |规格和性能
% U7 l! X, u) }1 Z' A% {! ? + _' e' f. [, {; j! ^! p9 u4 W
11
- }1 E( d" R" Z  x! w' i9 x) J(一)二氧化硅电缆的分类,规格及指标:$ _! h- p+ J' Y3 l% z
因为二氧化硅电缆的应用场合都是每个特殊的项目,所以几乎都是特殊定做的规格,但大约分为以下的类别,但有时会是不同类别要求的集合:
* H& Q+ ~. Y0 \( i9 Z4 n1.射频(RF)同轴传输,通常用于微波高频传输,要求低损耗,低驻波,高稳相,大功率,高屏蔽等。9 E0 a/ H) V% A5 ^2 v$ X
2.航空器电缆,通常是要求小体积,重量轻,高可靠等.4 C/ N/ I' S# S, o
3.航天用途,如卫星,火箭,外太空探测飞船等,除要求体积重量小外,还有耐太空辐射,气密封等要求.+ k& n( \. a8 o" y
4.核电站电缆,通常是安全壳内的核岛使用,需要通过严格的老化和耐辐射等测试,要求高可靠,长寿命.4 b3 h$ U; Q! K  j1 h
5.耐火电缆,对在火灾时和以后的整个过程有很高生存能力,确保在火灾的过程仍然能够可靠传输信号和能量.6 a9 J1 O3 F- d; V- p3 O
6.涡轮喷气发动机(航空发动机,燃气轮机)用途,要能高温低温和强震动下仍然可以可靠传输控制信号等.
5 \4 t" y" `$ f' d/ `7.特殊传感器连接电缆,要求高可靠,低损耗,低噪音等场合.' Z1 n7 I" O. f5 O$ D' w& Q9 n8 m0 g
8.其他....# P; i8 }# ?7 ]& }1 W4 P7 d: e

/ a6 z0 L9 W# P8 K9 [/ d6 S因为在不同的场合要求差异很大,所以都会是单独设计和生产,以100%满足特定的要求,下面的规格书和性能指标是针对射频(RF)同轴传输用途的,当然其他场合可能也会有使用.
- _7 l1 Y2 v6 p: v. u0 N4 L
3 f4 B$ w* u/ |$ Y5 ?(二)电缆测试指标图:% P1 {$ p* E$ F

, Y% _% V; R2 t9 x/ m2 n/ H     衰减vs温度 (稳定性测试)
" [2 E6 V% P' |  Q ; c( @. P4 ~+ l8 N- p
. s3 s6 E) P; Q% w; f% b

0 ]6 @# R' f  `0 [9 `1 _   所有RF电缆规格的衰减测试曲线
1 v7 S2 u0 O6 w. X( a1 z& B  9 G! ^2 X) {& B: J
( b; ?: m- p3 r$ @2 l# p
9 B3 _! U/ i& l/ K- I9 u1 i
电缆相位稳定性测试
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