發(fā)布時間：2024.04.23 新聞來源：南方珠江科技有限公司_珠江電線 珠江電纜 瀏覽次數(shù)：

 

20世紀40年代，美國就已著手研制飛翔轎車。2010年，美國Terrafugia公司制作的陸空兩用變形車投入商業(yè)化出產。2018年，荷蘭公司PAL-V推出了量產版飛翔轎車，并于2019年投入市場。

2022年3月，交通部印發(fā)《交通范疇科技立異中長時間發(fā)展規(guī)劃大綱（2021-2035年）》，安置飛翔轎車研制，打破飛翔器與轎車交融，以及飛翔與地上行進自在切換等技能。現(xiàn)在，國內飛翔轎車的研制現(xiàn)已進入演示運轉階段。轎車從陸地行進變換到空中飛翔，對轎車的結構、質量、特性等要求均發(fā)生了改變。本文對飛翔轎車用特種電纜的結構規(guī)劃進行了研討，認為國內飛翔轎車機翼用特種電纜供給技能支持。

1、導體規(guī)劃

（1）導體挑選和加工工藝

飛翔轎車機翼用特種電纜跟從機翼收放時，會頻頻地發(fā)生筆直改變和曲折、發(fā)熱和機械振動等，導領會遭受機翼收放發(fā)生的交變應力效果。盡管該應力不會超越導體資料的機械強度極限，但通過頻頻的應力效果，導體的股線易發(fā)生疲憊開裂；另一方面，飛翔轎車要求電纜輕量化，應保證在電纜頻頻改變和曲折時導體電阻改變在答應的差錯的前提下，盡量減小導體的截面積。

機翼用特種電纜的導體由無氧銅線與銅箔絲“先束絞后復絞”而成，股線束絞機選用自動放線設備，以防拉傷銅線。不同的束絞股線中，銅箔絲的數(shù)量也不相同。銅箔在應力開釋時起緩沖效果，但其直流電阻卻遠大于相同規(guī)范的無氧銅絲。根據(jù)束絞股線在飛翔轎車機翼改變時所接受應力的巨細，在首要受力的股線中參加多根銅箔絲，而在導體受力較小的股線中參加一根銅箔絲，以平衡導體抗拉功能與直流電阻之間的對立。

股線復絞時，選用“退扭式”正規(guī)絞合工藝。相鄰層的股線絞向相反，使各層改變力矩之和為零，以保證導體的柔軟性和圓整性。束絲股線的節(jié)徑比應不大于20，股線復絞的內層和外層的節(jié)徑比別離不大于14和16。考慮到機翼用特種電纜的筆直改變，束絞股線的復絞節(jié)距不宜過大或過小。節(jié)距過大會形成電纜曲折半徑增大，過小會導致電纜筆直改變時遭受的應力過大。

（2）導體結構參數(shù)

在3D仿真機翼改變實驗中，針對不同改變次數(shù)的電纜進行直流電阻測驗和股線受力剖析，以便有針對性地進行增強元件挑選優(yōu)化，進步整根導體的柔軟性和對往復改變的適應性。部分截面的導體結構和絞合工藝見下表。

 

2、絕緣規(guī)劃和功能驗證

（1）絕緣規(guī)劃

電纜絕緣層選用雙層共擠結構，一起擠出內絕緣層和外絕緣層。內絕緣層和外絕緣層具有不同的特性。內絕緣層選用耐高溫硅橡膠，耐溫等級可到達280℃，增加了無鹵素、無重金屬的高效復合阻燃劑，使內絕緣層具有高阻燃特性；外絕緣層選用高強度硅橡膠，不只具有硅橡膠的柔軟特性，還具有杰出的抗張強度和耐磨功能。

（2）絕緣功能驗證

對電纜絕緣的電流超載特性進行實驗，研討電纜在不同的電流負載下，不同結構處的溫度改變是否會導致電纜功能改變，以保證飛翔轎車在應急情況下，發(fā)生超大功率負載時電纜的安全性。根據(jù)GB/T 37133-2018，高壓體系在正常銜接作業(yè)時，各點溫升不該大于55K，飛翔轎車機翼用特種電纜的作業(yè)環(huán)境溫度最高為85℃。

依照TICW 15-2012，單根電纜空氣敷設載流量測驗辦法，將樣品置于環(huán)境溫度為85℃的實驗室內2h，先測驗試樣導體溫升55K時的載流量，隨后施加所測得的載流量，得到試樣導體到達安穩(wěn)溫升55K時的載流溫度曲線。以35，50mm²兩種規(guī)范的電纜為例，導體溫升55K時載流量別離為255A和310A，在環(huán)境溫度為85℃的實驗室別離對其施加255A和310A的電流負載，電纜不同結構處溫度的改變見下圖。

 

由圖可知，當環(huán)境溫度為85℃時，對電纜施加負載電流255A，堅持20min，然后丈量導體溫度為140℃。根據(jù)電纜所用的內絕緣資料的耐熱等級，能夠接受255A電流引起的溫升。根據(jù)飛翔轎車短時應急（2min）高功率運轉需求，依照實驗溫度曲線的數(shù)據(jù)，2min的溫升為23℃，導體的實踐溫度還未到達110℃。對35mm²電纜進行長時間超載實驗，施加負載電流255A，堅持720h，測驗電纜絕緣功能，成果見下表。

 

由表可知，電纜施加負載后各項功能均契合要求，該電纜的短時電流超載功能合格。

依照LV 112：2005-06規(guī)范和飛翔轎車輕量化的要求，對不同規(guī)范電纜的絕緣厚度進行了優(yōu)化規(guī)劃，在滿意功能要求的前提下，盡量減輕單位長度電纜的質量。所用電纜的絕緣厚度見下表。

 

按表中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化絕緣厚度，對其進行功能測驗，成果標明，絕緣厚度可滿意運用要求。

3、屏蔽規(guī)劃和功能驗證

（1）屏蔽規(guī)劃

因為飛翔機翼來回改變，電纜的織造屏蔽層須接受高強度機械應力，易導致織造銅線開裂，形成電磁攪擾屏蔽失效。為防止織造屏蔽層變形或開裂，在織造屏蔽層中參加加強元件防彈絲，以進步機械強度和抗拉功能。電纜選用雙層屏蔽結構，內層是鍍錫銅絲+防彈絲織造，外層是鋁塑復合帶繞包屏蔽，屏蔽結構部分示意圖見下圖。

 

 

鍍錫銅絲織造密度為85%，鋁塑復合帶選用厚度為0.04mm的鋁層，織造結構規(guī)劃參數(shù)見下表。

 

（2）屏蔽結構功能驗證

為了測驗雙層屏蔽結構的屏蔽效果，根據(jù)德國規(guī)范VG 95214-11：1997-01，測驗電纜的搬運阻抗和屏蔽衰減，測驗頻率規(guī)模為0.01~1000MHz，取500MHz以下的測驗值評價成果，500MHz以上的測驗值作為參閱數(shù)據(jù)。電纜測驗安置辦法見圖3，其間，試樣的耦合長度為500mm，試樣到終端銜接器的總長度為（1000±100）mm。

 

 

根據(jù)測得不同頻率下的AT值，計算出搬運阻抗ZT，計算公式見式（1）。

 

式中：ZT為搬運阻抗，Ω·m-1；l為樣本耦合長度，m；R0為注入線路的負載阻抗，R3為接納線路的負載阻抗，為平衡功率容量和衰減常數(shù)，R0、R3取50Ω；AT為網絡剖析儀的丈量電平或丈量接納器與信號發(fā)生器之間的電壓比。

根據(jù)GB/T 25087-2010規(guī)范，測驗頻率在0.01~30MHz規(guī)模時，搬運阻抗不小于5mΩ·m-1；測驗頻率在30~500MHz規(guī)模時，屏蔽衰減不小于70dB。對該屏蔽結構進行驗證，測驗頻率在30~500MHz規(guī)模時，其屏蔽衰減丈量值為75dB，滿意該規(guī)范要求。

4、護套規(guī)劃

飛翔轎車機翼用特種電纜的護套選用雙層擠出結構，內層為陶瓷化高阻燃耐熱硅橡膠，除具有阻燃功能和耐熱功能外，還可在火焰條件下發(fā)生結瓷現(xiàn)象，可削減可燃成分含量，抵擋外部高溫火焰并具有隔熱效果；外層為高抗撕、高強度、高耐磨硅橡膠，可保證電纜在頻頻改變狀況下的結構完整性。護套厚度參照德國規(guī)范LV 112：2005-06及飛翔轎車的質量要求進行規(guī)劃，見下表。

 

對本文規(guī)劃的護套進行了抗張強度和熱縮短功能的測驗。GB/T 5013.1-2008要求抗張強度不小于5.0MPa，開裂伸長率為200%。本作業(yè)測得護套的抗張強度為9.5MPa，開裂伸長率為450%，其機械功能已遠超國家規(guī)范的要求。將試樣放入溫度為150℃的實驗箱內，堅持15min，護套的縮短長度為0.3mm，可滿意QC/T 1037-2016中不大于4mm的要求。

歸納導體結構、絕緣規(guī)劃、屏蔽規(guī)劃和護套規(guī)劃，飛翔轎車機翼用電纜結構示意圖見下圖。

 

 

實驗部分

對飛翔轎車機翼用特種電纜制品進行低溫卷繞實驗、低溫沖擊實驗、耐機油實驗、耐氣候性（720h）實驗、制品交變濕熱實驗、VW-1實驗和制品長時間老化（3000h）實驗，各項測驗成果均滿意QC/T 1037-2016 要求。

飛翔轎車機翼用特種電纜除滿意路途車輛用電纜的要求外，還須進行專項實驗項目——電纜制品3D改變實驗，以仿照飛翔轎車機翼的擴展狀況。為評價飛翔轎車機翼擴展速率、均勻每天擴展的次數(shù)和20a總擴展次數(shù)，對不同外徑電纜的改變視點、改變速率和改變次數(shù)進行規(guī)劃，規(guī)劃的根據(jù)是飛翔轎車機翼打開和收攏時線材的運動軌道，3D改變模仿實驗參數(shù)見下表。

 

1、實驗設備和原理

改變實驗設備：YH-8810XWN-F型3D改變實驗機。

3D改變實驗示意圖見下圖。

 

2、試樣制備

實驗選取長度為1500mm、外觀杰出、無部分曲折的電纜試樣15根，丈量每根試樣的導體電阻。

3、實驗辦法和成果評論

以35mm²電纜負載175A電流為例，試樣的外徑為14.5mm，選用模口直徑為14.7mm的夾具將試樣固定；調整試樣的改變受力方位，使之契合飛翔轎車機翼的改變受力狀況，再進行改變實驗，轉速應均勻安穩(wěn)，筆直平和行部位改變視點為±45°，改變速率為15r·min-1，改變實驗次數(shù)分為2000，4000，8000，12000，20000次，改變實驗后，各取1個試樣進行電氣功能測驗。當改變次數(shù)到達規(guī)定值時，對該試樣的導體電阻、搬運阻抗、受力點的抗張強度、受力點的伸長率及耐電壓功能等進行測驗，測驗成果見下表。

 

由表可知，循環(huán)改變8000次后，試樣的要害功能改變不大，而改變12000次后，導體電阻和搬運阻抗卻發(fā)生了明顯改變，闡明此刻電纜內部結構已呈現(xiàn)疲憊現(xiàn)象，導體電阻已挨近下限臨界值，循環(huán)改變2000次為飛翔轎車機翼用特種電纜的合格規(guī)范，12000次則是現(xiàn)在飛翔轎車電纜抗改變功能的最大值。實驗標明，本作業(yè)規(guī)劃的電纜能滿意飛翔轎車機翼的改變功能要求。

 

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