无人飞行器连接器必须具备轻量化和高可靠性等特点

2026-05-08 16:13:00 来源:编译:深圳市连接器行业协会 李亦平 作者:Amy Goetzman 点击:3047

用于无人机的电缆及连接器组件必须具备轻量化、高可靠性等特点,可以兼顾应用于军事与商业市场。

无人机应用

无人机市场的发展速度远超配套组件的设计进度。多年来,无人机设计师在追求高可靠性互连技术时,不得不从传统驾驶飞机领域开发的产品中进行选择。商用互连方案因缺乏工业及军事装备所需的抗冲击性能而备受限制。这些电缆与连接器的设计应考虑一个概念:增强结构强度往往意味着增加重量。

电池驱动的无人机在每个细节上都受到严格限制。过重的电缆会直接导致飞行时间缩短、载荷能力下降以及任务执行受限。然而,替代方案采用更轻量化的商用级组件,却无法满足军事和工业应用所需的环境耐受性与机械强度标准。

无人机产品设计师们在选择设计方案时,虽然采用了市面上最先进的互连技术,但相关电缆和连接器仍无法满足实际需求。客户期望实现的无人机技术目标与现有无人机产品性能之间存在显著差距。

解决两个市场的技术差距

通过与无人机平台设计师的持续合作发现这一技术差距后,Times Microwave Systems 公司成功研发出专为无人机市场打造的Levitate系列新型电缆及连接器组件。

Times Microwave Systems公司市场经理乔安娜·罗德里格斯( Joana Rodrigues)说:“多年来,我们始终为无人机机体和旋翼平台提供射频及微波互连解决方案。”该公司与航空航天、军工及工业领域的客户保持紧密合作,深入理解无人机技术发展过程中遇到的技术挑战。

无人机领域如今已呈现出极为广泛的应用。有用于农业测绘、房地产影像采集、货物运输、交通管控及基础设施检测的商用四旋翼无人机。也有配备全套电子战系统、在相同高空环境、极端温度及振动条件下运行的大型无人军用车辆。这些无人机技术应用场景都对重量敏感度有着共同要求。为应对这一挑战,Times Microwave公司专门研发了专用无人机技术互连产品。

Times Microwave Systems公司工程总监大卫·斯莱克(David Slack)说:“最初这只是我们其它航空航天业务的延伸部分。我们已将其作为独立市场进行战略拆分,并专门设立无人机产品开发项目来满足其需求。”

设计更轻量化的解决方案

Levitate的无人机技术研发流程始于对传统互连结构中每个设计要素的全面评估。无人机技术研发团队创新性地采用航空级铝合金材料(该材料非传统电缆应用标准),去除非承重结构层的多余材料,并通过精密工程控制连接器壁厚,使重量降至结构强度与可靠性要求允许的最低限度。

Slack表示:“通过增加构件的厚度、尺寸和体积,很容易制造出结构坚固的连接器。但要实现壁厚极薄的设计,既要确保结构强度,又要尽可能减轻重量,则需要精密的工程设计。”

在整个无人机技术研发过程中,电气性能始终被视为固定约束条件,其它所有方面均以实现重量优化为目标。Levitate 196的重量较Times Microwave自主研发的Miltek Light轻15%。后者曾是业内同类无人机产品中最轻的型号,同时保持了同等的信号损耗性能。Levitate 156较Miltek 160轻25%,信号损耗降低10%,且比当前市场上的同类无人机产品轻30%至50%。

Levitate连接方案组件

Levitate连接方案组件

Levitate组件采用双用途设计,可同时满足军用与商用射频系统的无人机技术需求。无人机产品提供多种规格:LVT047、LVT086和LVT141组件凭借其超高柔韧性结构,特别适用于即装即用场景;而超轻量级的LVT157和LVT196组件则专为天线与LRU(局部无线电单元)之间的关键射频线路连接提供支撑。

Levitate公司旗下拥有五大产品线,围绕无人机产品互连设计中的两大核心应用场景展开布局。其中三条小型无人机产品线专为精密内部布线设计,能够灵活应对急转弯弯道、在机械应力下保持电气稳定性,并完美适配航空电子设备外壳或实现电路板与外壳面板间的线路连接。两条大型无人机产品线则针对大型无人机平台的长跨度应用场景,这类场景以降低长距离电缆传输中的信号损耗为首要目标,同时采用更粗规格电缆可实现显著的重量优势。

一个产品,两个市场

无人机

Levitate公司同时服务于军方与商业客户,其产品设计充分考虑快速迭代需求,适应无人机技术研发周期的紧迫性。Slack公司表示:“我们能够提供高品质无人机产品,融合军用级设计与完整技术传承体系,并实现快速交付。这正是我们的核心竞争力所在。”

该团队在三月初产品发布时发现可用性的重要性。此时正值伊朗军事行动爆发前夕。罗德里格斯(Rodriguez)说:“我的邮箱被各种咨询淹没,来自军事和民用无人机领域平台设计师、系统集成商及分销合作伙伴的咨询如潮水般涌来,展现出浓厚兴趣。”

无人机(Drones)和无人驾驶飞行器(UAVs)在中东及乌克兰战区的军事行动中得到广泛应用,既承担武器投送任务,又执行侦察任务。Slack指出:“相较于派遣人员进行实地勘察,现役部队更倾向于采用无人机执行侦察任务。这类无人机与房地产中介用于拍摄房屋航拍图的商用无人机高度相似,能够以更高安全性完成传统人力作业所需的任务。”

高速数据传输

Amphenol FCI公司工程师Hoi-Yan Auyong指出:“无人机易因螺旋桨失衡及电机轴承老化产生振动。无论是小型无人机、城市移动电动垂直起降机,还是高空长航时飞行器,这些振动都会随时间推移显著影响陀螺仪、加速度计及摄像头的测量精度。”

为解决无人机技术这一问题,通常采用基于橡胶的被动隔离方法来保护基于微机电系统(MEMS)的传感器。主动稳定方法应用较少,但可通过以太网端口将基于人工智能的补偿稳定程序传输至飞行控制器来实现。

Auyong表示:“在互连端,安费诺FCI采用模拟无人机振动的机械振动系统,对其产品进行严格的冲击与振动测试。无论是BTB 、 FPC还是线束,此类连接器均采用抗振设计,例如接触锁扣结构、零插入力(ZIF)锁定装置,或坚固的外层电缆保护结构。”

Amphenol FCI公司的板对板连接器

Amphenol FCI公司的板对板连接器

未来几年,无人机将成为农业、安防及边界监控等敏感领域不可或缺的装备。这些场景对高速通信能力要求极高,既需将信息实时传输至指挥中心,又需通过数据处理实现自动化功能。为满足军用与商用场景对高可靠性的严苛要求,无人机搭载的精密传感器具备长期稳定性能表现。

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