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飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜是一種為飛機(jī)檢測、檢修、維護(hù)保養(yǎng)和機(jī)載設(shè)備供電的專用電纜，由主線芯、地線芯和控制線芯組成。

電纜卷繞在卷筒上，使用時需要將電纜從卷筒上放出并牽引到飛機(jī)上，工作完成后將電纜回收到卷筒上，在此過程中，電纜要經(jīng)受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拖曳、地面摩擦、機(jī)械輾壓、油污、紫外線、酸堿、鹽霧和高低溫等物理或化學(xué)因素的作用，其工作環(huán)境惡劣，容易產(chǎn)生控制線芯斷芯、電纜破口、麻花狀等問題，致使電纜報廢。目前，國內(nèi)仿制品的壽命約3個月，進(jìn)口產(chǎn)品壽命約兩年，頻繁地更換電纜會造成經(jīng)濟(jì)損失。

按照Q/21070305-4.60—2020《飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜》標(biāo)準(zhǔn)，與進(jìn)口電纜相比，本工作研制的電纜滿足以下特殊性能要求。

（1）耐磨性能：溫度在15~25℃范圍內(nèi)，施加規(guī)定的垂直作用力，往復(fù)2000次，電纜護(hù)套不磨穿，且不漏出內(nèi)部的絕緣線芯。

（2）曲撓拖曳性能：在半徑為5~6倍電纜直徑的卷筒上，加載主線芯導(dǎo)體標(biāo)稱截面積×芯數(shù)×10N的張力負(fù)荷，以20m·min-1的速率曲撓拖曳15000個周期后，電纜護(hù)套表面無破損、無短路、斷路現(xiàn)象，且絕緣線芯能通過浸水耐壓試驗。

（3）耐寒性能：在-57~-53℃溫度條件下，絕緣和護(hù)套斷裂伸長率不小于30%；在-57~-53℃溫度條件下，于4~5倍電纜外徑的試棒上彎曲180°，絕緣和護(hù)套表面無裂紋。

為提高電纜的柔軟性能、耐寒性能、耐扭性能、曲撓拖曳性能和使用壽命，本工作主要從整體復(fù)合設(shè)計、導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、控制線芯組、絕緣層、護(hù)層這5個方面，對新型飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化設(shè)計。

（1）整體復(fù)合設(shè)計

新型飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 新型飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜結(jié)構(gòu)示意圖

新型飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜采用改進(jìn)型“1+3+3+6”的均勻?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，電纜由1根中心加強(qiáng)芯、3根主線芯、3根地線芯、6組控制線芯組、內(nèi)護(hù)套、編織加強(qiáng)層和外護(hù)套組成。

中心加強(qiáng)芯置于3根主線芯的中央；3根地線芯均勻地分布在3根主線芯的間隙中；6組控制線芯組分別置于主線芯與地線芯形成的間隙中。

內(nèi)護(hù)套應(yīng)填滿纜芯外部所有間隙，內(nèi)護(hù)套外有芳綸編織加強(qiáng)層。外護(hù)套與內(nèi)護(hù)套應(yīng)粘接在一起，以確保各組件受力均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而具有更好的彎曲性能和電纜電容、電感平衡、抗干擾的能力，提高了電纜的使用壽命，具有傳輸中頻電能和信號的功能，比進(jìn)口產(chǎn)品性能更優(yōu)。

（2）導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計

電纜的導(dǎo)體采用第6種軟銅導(dǎo)體，所有股線采用同向束線，再以小節(jié)距且等節(jié)徑比復(fù)絞；主線芯導(dǎo)體由四等份分割導(dǎo)體股塊組成，每份分割導(dǎo)體股塊以聚四氟乙烯帶繞包隔離，再復(fù)絞成主線芯導(dǎo)體，并在其中心和外緣間隙處填充芳綸纖維，此設(shè)計不僅減小了導(dǎo)體電阻和電抗，大幅度降低導(dǎo)體“集膚效應(yīng)”帶來的影響，還提高了電纜的柔軟性能、曲撓拖曳性能和機(jī)械強(qiáng)度；地線芯導(dǎo)體絞合方向與主線芯的絞合方向相反，可抵消主線芯扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，防止電纜扭曲變形呈麻花狀。

（3）控制線芯組設(shè)計

電纜的6個控制線芯組，均勻分布在主線芯和地線芯形成的間隙中。每個控制線芯組由4根絕緣線芯、1根高彈性尼龍線、4根芳綸纖維、聚四氟乙烯包帶組成，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 控制線芯組結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2可知，高彈性尼龍線位于中心，4根芳綸纖維加強(qiáng)芯位于線芯外緣間隙中，在控制線芯組外繞包1層聚四氟乙烯帶。高彈性尼龍線發(fā)揮固定支撐和增強(qiáng)作用，外緣間隙采用芳綸纖維填充增加控制線芯的機(jī)械強(qiáng)度，光滑的聚四氟乙烯帶保證了控制線芯組的滑移性，從而提高了控制線芯組的抗拉性能和抗彎曲性能。

（4）絕緣層設(shè)計

以進(jìn)口的中等含乙烯量的三元乙丙橡膠作為骨架材料，采用交聯(lián)劑WY988和有機(jī)過氧化物（DCP）復(fù)合硫化體系，這兩種材料的并用會產(chǎn)生兩種不同的化學(xué)交聯(lián)鍵，即—Sx一（CH）6—Sx一鍵（x=1或2）和碳碳鍵，其中—Sx一（CH）6—Sx一具有抗還原性和抗疲勞性，碳碳鍵具有優(yōu)良的耐老化性能，兩種交聯(lián)鍵協(xié)同作用，使橡膠兼具優(yōu)良的物理性能。同時，通過配合納米材料和功能性材料，使絕緣具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐彎曲性能、耐熱性能、耐卷繞性能和電氣性能等特殊要求。

采用嚙合型密閉式煉膠生產(chǎn)線，以三段式“逆混法”生產(chǎn)乙丙橡膠絕緣料，保證絕緣料的清潔度和各項性能指標(biāo)的優(yōu)異性。該自制專用乙丙橡膠絕緣料，具有優(yōu)良的電性能（20 ℃時體積電阻率不小于1×1013 Ω·m）、耐寒性能（工作溫度不小于-55℃）、柔軟性能、耐扭性能和耐曲撓性能。

（5）護(hù)層的設(shè)計

護(hù)層由內(nèi)護(hù)套、編織加強(qiáng)層和外護(hù)套組成。內(nèi)護(hù)套采用聚醚型聚氨酯彈性體以高壓擠出成型方式擠制而成，使其填滿纜芯外緣間隙，形成甲胄式結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)層采用芳綸纖維，以優(yōu)化的編織節(jié)距和編織角度平整均勻地編織在內(nèi)護(hù)套上；外護(hù)套采用聚醚型聚氨酯彈性體高壓擠包在加強(qiáng)層外，并與內(nèi)護(hù)套黏結(jié)成一個整體。

內(nèi)護(hù)套具有固定、支撐和穩(wěn)定成纜線芯結(jié)構(gòu)的作用，防止扭轉(zhuǎn)、彎曲過程中絕緣線芯和控制線芯發(fā)生紊亂，增強(qiáng)了抗扭曲性能；芳綸纖維編織加強(qiáng)層提高了電纜的機(jī)械強(qiáng)度和抗扭曲性能；聚醚型聚氨酯彈性體外護(hù)套不僅機(jī)械性能好（抗張強(qiáng)度不小于30N·mm^-2，斷裂伸長率不小于300%），還具有優(yōu)良的耐磨、耐油、耐酸堿、耐寒（工作溫度不小于-55℃）、耐鹽霧、耐氣候等性能，確保了電纜能適應(yīng)機(jī)場的惡劣環(huán)境和工況。