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连接器发展促进电动飞机的快速演进
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连接器发展促进电动飞机的快速演进

2022-09-14 11:02:32 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译 作者:AJ Born

【哔哥哔特导读】飞机电气化离不开连接器与线缆的创新研发。

电动汽车的技术现在已经扩展到电动飞机上。连接器设计者正在开发轻量级,强大坚固的互连方案促进这个新行业发展。

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加拿大Harbour Air公司,北美最大的水上飞机航空公司,和澳大利亚plox工程公司,专门从事全电力推进,已经开发了世界上第一架全电动商用飞机。这架飞机是一架六名乘客的DHC-2德哈维兰海狸飞机,装配750马力(560 kW)magni500推进系统,2019年在温哥华海港水上飞机码头的弗雷泽河上首次成功飞行。plomX的首席执行官罗伊·甘扎尔斯基将这次活动称为航空电动时代的启动。从那以后,这架飞机已经完成了30多次试飞,该公司已经开始研发第二架飞机。

与今天的许多行业一样,飞机行业的任务是通过降低碳排放,同时减少空气和噪音污染,来减轻其对气候变化的负面影响。飞机制造商和供应商一直在寻找优化性能和可靠性的方法,同时降低运营和维护成本。放弃化石燃料,采用电力系统进行主动力和控制,解决了困扰现代飞机的许多问题。然而,这一变化也带来了一些挑战。

飞机电气化的概念自第二次世界大战以来就已经存在了,但随着需求增加和发展,它在今天得到了越来越多的关注。更多的电动飞机,或MEA(用于混合动力飞机的术语)。传统上,气动、液压、机械和电动二次动力源是驱动这些系统的动力。根据AMETEK工程互连和封装公司(EIP)的说法,较新的飞机正在从这些系统转向电力系统,没有包括基于条件的监测在内的排气系统。AMETEK的SEALTRON品牌公司目前正在开发连接器,可以处理极端温度(更接近飞机发动机)、更高的载流能力(用于锂聚合物电池系统的电力)和更轻的重量(通过合并铝壳)。其SEALTRON品牌生产玻璃密封连接器,这是更多的电气和所有电动飞机布线和电子系统的基本组件。连接器安装在电源、驱动装置和传感器上,传输电力和电信号。

Amphenol商业航空部门的设计应用工程师肖恩·赫尔曼解释说,在寻求将主要电力系统和控制系统转换为全电力的过程中,结合更大电流和更高电压,同时进行平衡将是必要的。使用更大电流会导致更大的温升,这就需要移动到更大的导体上。虽然全飞机电气化要求一些不断增长的导体尺寸,特别是在处理主要电力系统时,飞机制造商尽最大努力限制导体直径的增加,因为由此导致重量增加,赫尔曼承认这不利于行业发展。值得注意的是,较大电流导致温度升高也会对一般电气效率产生负面影响。使用铝导线为了节省重量,但在这条道路上也需要考虑一些挑战。”

赫尔曼进一步解释说,为了促进这种新型飞机所需的功率,除了电流外,还可以增加系统电压。然而,选择这个方向确实有其缺点,包括电气故障和缩短连接器寿命,这必须随后解决。电压增加对导线本身的整体影响被最小化,因为导线通常是单独绝缘的,厚度和材料可以被修改,而不需要从根本上改变产品。然而,连接方案插头和插座之间的配合接口往往相对敏感。例如,下面所示的D38999系列III连接器接口具有相对统一的接口。表面(爬电)或空气(间隙)之间的距离不大。

连接器

 Amphenol Aerospace 的D38999系列III连接器

为了应对这种情况,可以改进绝缘体材料或改变几何形状。来自Amphenol 商业空气部门的HV38999连接器,如下所述,有一个完全重新设计的插入,利用绝缘体材料改进电气性能(增加的介电强度),以及优化的导体间距。局部放电是浪涌的负电压效应,可以降低接头的寿命。因此必须仔细设计,避免过早退化。

连接器

来自 Amphenol Commercial Air公司的HV38999连接器

小型飞机,包括AAM(先进空中机动性)机身、eVTOL(电动垂直起降)和eSTOL(电动短起降)飞机,在飞机电气化的发展中发挥着重要作用。连接器供应商正在寻找方法,解决电力和其它飞行需求,如信息娱乐。设计改进和材料变化,解决重量和空间限制,可靠性和恶劣环境(即温度变化和抗冲击和振动)等。

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