发布时间：2024.04.23 新闻来源：南方珠江科技有限公司_珠江电线 珠江电缆 浏览次数：

 

20世纪40年代，美国就已着手研制飞翔轿车。2010年，美国Terrafugia公司制作的陆空两用变形车投入商业化出产。2018年，荷兰公司PAL-V推出了量产版飞翔轿车，并于2019年投入市场。

2022年3月，交通部印发《交通范畴科技立异中长时间发展规划大纲（2021-2035年）》，安置飞翔轿车研制，打破飞翔器与轿车交融，以及飞翔与地上行进自在切换等技能。现在，国内飞翔轿车的研制现已进入演示运转阶段。轿车从陆地行进变换到空中飞翔，对轿车的结构、质量、特性等要求均发生了改变。本文对飞翔轿车用特种电缆的结构规划进行了研讨，认为国内飞翔轿车机翼用特种电缆供给技能支持。

1、导体规划

（1）导体挑选和加工工艺

飞翔轿车机翼用特种电缆跟从机翼收放时，会频频地发生笔直改变和曲折、发热和机械振动等，导领会遭受机翼收放发生的交变应力效果。尽管该应力不会超越导体资料的机械强度极限，但通过频频的应力效果，导体的股线易发生疲惫开裂；另一方面，飞翔轿车要求电缆轻量化，应保证在电缆频频改变和曲折时导体电阻改变在答应的差错的前提下，尽量减小导体的截面积。

机翼用特种电缆的导体由无氧铜线与铜箔丝“先束绞后复绞”而成，股线束绞机选用自动放线设备，以防拉伤铜线。不同的束绞股线中，铜箔丝的数量也不相同。铜箔在应力开释时起缓冲效果，但其直流电阻却远大于相同规范的无氧铜丝。根据束绞股线在飞翔轿车机翼改变时所接受应力的巨细，在首要受力的股线中参加多根铜箔丝，而在导体受力较小的股线中参加一根铜箔丝，以平衡导体抗拉功能与直流电阻之间的对立。

股线复绞时，选用“退扭式”正规绞合工艺。相邻层的股线绞向相反，使各层改变力矩之和为零，以保证导体的柔软性和圆整性。束丝股线的节径比应不大于20，股线复绞的内层和外层的节径比别离不大于14和16。考虑到机翼用特种电缆的笔直改变，束绞股线的复绞节距不宜过大或过小。节距过大会形成电缆曲折半径增大，过小会导致电缆笔直改变时遭受的应力过大。

（2）导体结构参数

在3D仿真机翼改变实验中，针对不同改变次数的电缆进行直流电阻测验和股线受力剖析，以便有针对性地进行增强元件挑选优化，进步整根导体的柔软性和对往复改变的适应性。部分截面的导体结构和绞合工艺见下表。

 

2、绝缘规划和功能验证

（1）绝缘规划

电缆绝缘层选用双层共挤结构，一起挤出内绝缘层和外绝缘层。内绝缘层和外绝缘层具有不同的特性。内绝缘层选用耐高温硅橡胶，耐温等级可到达280℃，增加了无卤素、无重金属的高效复合阻燃剂，使内绝缘层具有高阻燃特性；外绝缘层选用高强度硅橡胶，不只具有硅橡胶的柔软特性，还具有杰出的抗张强度和耐磨功能。

（2）绝缘功能验证

对电缆绝缘的电流超载特性进行实验，研讨电缆在不同的电流负载下，不同结构处的温度改变是否会导致电缆功能改变，以保证飞翔轿车在应急情况下，发生超大功率负载时电缆的安全性。根据GB/T 37133-2018，高压体系在正常衔接作业时，各点温升不该大于55K，飞翔轿车机翼用特种电缆的作业环境温度最高为85℃。

依照TICW 15-2012，单根电缆空气敷设载流量测验办法，将样品置于环境温度为85℃的实验室内2h，先测验试样导体温升55K时的载流量，随后施加所测得的载流量，得到试样导体到达安稳温升55K时的载流温度曲线。以35，50mm²两种规范的电缆为例，导体温升55K时载流量别离为255A和310A，在环境温度为85℃的实验室别离对其施加255A和310A的电流负载，电缆不同结构处温度的改变见下图。

 

由图可知，当环境温度为85℃时，对电缆施加负载电流255A，坚持20min，然后丈量导体温度为140℃。根据电缆所用的内绝缘资料的耐热等级，能够接受255A电流引起的温升。根据飞翔轿车短时应急（2min）高功率运转需求，依照实验温度曲线的数据，2min的温升为23℃，导体的实践温度还未到达110℃。对35mm²电缆进行长时间超载实验，施加负载电流255A，坚持720h，测验电缆绝缘功能，成果见下表。

 

由表可知，电缆施加负载后各项功能均契合要求，该电缆的短时电流超载功能合格。

依照LV 112：2005-06规范和飞翔轿车轻量化的要求，对不同规范电缆的绝缘厚度进行了优化规划，在满意功能要求的前提下，尽量减轻单位长度电缆的质量。所用电缆的绝缘厚度见下表。

 

按表中的数据，优化绝缘厚度，对其进行功能测验，成果标明，绝缘厚度可满意运用要求。

3、屏蔽规划和功能验证

（1）屏蔽规划

因为飞翔机翼来回改变，电缆的织造屏蔽层须接受高强度机械应力，易导致织造铜线开裂，形成电磁搅扰屏蔽失效。为防止织造屏蔽层变形或开裂，在织造屏蔽层中参加加强元件防弹丝，以进步机械强度和抗拉功能。电缆选用双层屏蔽结构，内层是镀锡铜丝+防弹丝织造，外层是铝塑复合带绕包屏蔽，屏蔽结构部分示意图见下图。

 

 

镀锡铜丝织造密度为85%，铝塑复合带选用厚度为0.04mm的铝层，织造结构规划参数见下表。

 

（2）屏蔽结构功能验证

为了测验双层屏蔽结构的屏蔽效果，根据德国规范VG 95214-11：1997-01，测验电缆的搬运阻抗和屏蔽衰减，测验频率规模为0.01~1000MHz，取500MHz以下的测验值评价成果，500MHz以上的测验值作为参阅数据。电缆测验安置办法见图3，其间，试样的耦合长度为500mm，试样到终端衔接器的总长度为（1000±100）mm。

 

 

根据测得不同频率下的AT值，计算出搬运阻抗ZT，计算公式见式（1）。

 

式中：ZT为搬运阻抗，Ω·m-1；l为样本耦合长度，m；R0为注入线路的负载阻抗，R3为接纳线路的负载阻抗，为平衡功率容量和衰减常数，R0、R3取50Ω；AT为网络剖析仪的丈量电平或丈量接纳器与信号发生器之间的电压比。

根据GB/T 25087-2010规范，测验频率在0.01~30MHz规模时，搬运阻抗不小于5mΩ·m-1；测验频率在30~500MHz规模时，屏蔽衰减不小于70dB。对该屏蔽结构进行验证，测验频率在30~500MHz规模时，其屏蔽衰减丈量值为75dB，满意该规范要求。

4、护套规划

飞翔轿车机翼用特种电缆的护套选用双层挤出结构，内层为陶瓷化高阻燃耐热硅橡胶，除具有阻燃功能和耐热功能外，还可在火焰条件下发生结瓷现象，可削减可燃成分含量，抵挡外部高温火焰并具有隔热效果；外层为高抗撕、高强度、高耐磨硅橡胶，可保证电缆在频频改变状况下的结构完整性。护套厚度参照德国规范LV 112：2005-06及飞翔轿车的质量要求进行规划，见下表。

 

对本文规划的护套进行了抗张强度和热缩短功能的测验。GB/T 5013.1-2008要求抗张强度不小于5.0MPa，开裂伸长率为200%。本作业测得护套的抗张强度为9.5MPa，开裂伸长率为450%，其机械功能已远超国家规范的要求。将试样放入温度为150℃的实验箱内，坚持15min，护套的缩短长度为0.3mm，可满意QC/T 1037-2016中不大于4mm的要求。

归纳导体结构、绝缘规划、屏蔽规划和护套规划，飞翔轿车机翼用电缆结构示意图见下图。

 

 

实验部分

对飞翔轿车机翼用特种电缆制品进行低温卷绕实验、低温冲击实验、耐机油实验、耐气候性（720h）实验、制品交变湿热实验、VW-1实验和制品长时间老化（3000h）实验，各项测验成果均满意QC/T 1037-2016 要求。

飞翔轿车机翼用特种电缆除满意路途车辆用电缆的要求外，还须进行专项实验项目——电缆制品3D改变实验，以仿照飞翔轿车机翼的扩展状况。为评价飞翔轿车机翼扩展速率、均匀每天扩展的次数和20a总扩展次数，对不同外径电缆的改变视点、改变速率和改变次数进行规划，规划的根据是飞翔轿车机翼打开和收拢时线材的运动轨道，3D改变模仿实验参数见下表。

 

1、实验设备和原理

改变实验设备：YH-8810XWN-F型3D改变实验机。

3D改变实验示意图见下图。

 

2、试样制备

实验选取长度为1500mm、外观杰出、无部分曲折的电缆试样15根，丈量每根试样的导体电阻。

3、实验办法和成果评论

以35mm²电缆负载175A电流为例，试样的外径为14.5mm，选用模口直径为14.7mm的夹具将试样固定；调整试样的改变受力方位，使之契合飞翔轿车机翼的改变受力状况，再进行改变实验，转速应均匀安稳，笔直平和行部位改变视点为±45°，改变速率为15r·min-1，改变实验次数分为2000，4000，8000，12000，20000次，改变实验后，各取1个试样进行电气功能测验。当改变次数到达规定值时，对该试样的导体电阻、搬运阻抗、受力点的抗张强度、受力点的伸长率及耐电压功能等进行测验，测验成果见下表。

 

由表可知，循环改变8000次后，试样的要害功能改变不大，而改变12000次后，导体电阻和搬运阻抗却发生了明显改变，阐明此刻电缆内部结构已呈现疲惫现象，导体电阻已挨近下限临界值，循环改变2000次为飞翔轿车机翼用特种电缆的合格规范，12000次则是现在飞翔轿车电缆抗改变功能的最大值。实验标明，本作业规划的电缆能满意飞翔轿车机翼的改变功能要求。

 

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