1 軍用電連接器的作用和地位
軍用電連接器是是各類武器系統不可缺少的基礎電子元器件,廣泛用于電氣、電子設備的電線、電纜與設備之間的電路連接,相當于人的神經系統與血液循環系統,負責整個武器系統信號和能量的傳輸。軍用電連接器是組成飛機、導彈、艦艇等武器系統用量最多的通用電子元器件。在軍用武器裝備和各類電子系統中,連接器是連接器件與組件、組件與單機、單機與單機、系統與系統必不可少的基礎元件。在航空、航天、兵器、艦艇等軍用武器裝備中,起著電氣連接傳輸能量和信號的重要作用。其品質直接關系軍用裝備的性能與質量,任何一個接點失效都將導致整機系統失效的嚴重后果。例如,一架現代殲擊機使用電纜長達 5~10 公里,一次配套的電連接器約800~1000多件。一架大型運輸機電纜總長度達250公里,一次配套的電連接器約4500多件[1]。稱為水下導彈的魚雷內部空間小,控制系統的弱電信號和動力系統的強電信號集于一體,電連接器抗干擾是其布線的關鍵。電路連接好不好直接關系到武器裝備的性能與質量,任何一個接點、任何一項功能的失效都會帶來整個武器系統失效的嚴重后果,電連接器是所有電子元器件中失效率最高的,據美國航天失效故障率統計:電子元器件的故障率占 40%,其中大約 20%~30%的故障來自電連接器的失效。
我國航天史上也發生過因電連接器失效而延誤發射的重大事件,因此軍用電連接器應把質量和可靠性置于第一重要的位置。往往是“成是電連接器,敗也是電連接器”。2011 年我國自行研制的四個 3.5cm 特種電連接器確保了神八和天宮一號對接成功(圖1),但在其成功前不久,連接不可靠,也導致了實踐 11 號衛星火箭發射失利。
2 現代戰爭對軍用電連接器提出新要求
上世紀九十年代至本世紀初,美國先后發動四次髙科技條件下的局部戰爭,從海灣戰爭誕生的電子戰到科索沃戰爭出現的信息戰,直至阿富汗和最近結束的伊拉克戰爭所展示的網絡中心戰,都生動展示了世界軍事變革的巨大威力。大批信息化、智能化的新式髙性能武器裝備對配套的包括電連接器在內的電子元器件性能提出了新的更高要求。
2.1 新的軍事變革催生新的連接器技術和性能
表 1 列出了美國發動四次戰爭中精確制導武器的使用比例,由此說明精確制導武器在現代戰爭中地位逐漸提高。無人偵察機、導彈、智能炸彈是導致電連接器持續需求增長的主要因素;在伊拉克戰爭中激光制導炸彈、衛星制導炸彈增加兩倍,取代了阿富汗戰爭中的武器。一般戰機均機載集束炸彈、自由投放炸彈及激光制導炸彈,由此飛行中分離連接器、脫落連接器、拉火繩連接器及級間連接器需求增長。2006 年珠海航展航天科技集團首次展出兩款精確制導炸彈,表明我國武器系統正逐步邁入精確打擊時代。
電磁脈沖武器已出現并在現代戰爭中投入使用,未來戰爭中電磁脈沖危害巨大, 號稱殺傷性極大的第 2 原子彈。電磁脈沖防護已成為世界各軍事強國研究熱點,對包括電連接器在內的互連整機系統進行電磁防護加固,以提升武器裝備在強脈沖環境下生存能力正成為一種必然趨勢和要求。
2.2 對外層空間爭奪加劇,宇航應用對連接器提出新要求
未來戰爭將越來越多決勝于天外,運行于太空軍事偵察衛星等宇航電子系統對于戰爭結局至關重要。隨空間計劃深入發展,信息化戰爭較量由地面轉向外層空間。外層空間爭奪促使宇航電子系統需求迅速增長,這也使包括電連接器在內的電子元器件需求迅速增長。另外空間特殊工作環境對電連接器提出了小型化、輕量化、抗輻射加固和釋氣等更苛嚴的性能要求[2]。
2.3 新型戰機迅猛發展,航空電子設備對連接器需求增長
在現代信息化戰爭中,空軍作用日顯重要,各類軍用機是取得對敵制空權主要手段,軍用電連接器是其最集中的應用領域。特別是近年來無人機在現代戰爭中的應用獲得了各國軍方的高度重視。圖 2 中所標出的這些部位是無人機上使用包括小而輕的電連接器或互連電纜線束組件的全部區域。采用了小而輕且滿足高性能標準的電連接器,可確保無人機的可靠性、安全性和工作壽命。由于無人機載荷量有限,且長時間在目標區域上空徘徊,因此需要減少電連接器的尺寸和質量?;ミB系統的設計也要求長期耐久性、耐凝結腐蝕(特別是插合的接觸件上),并耐引擎引起的振動以及可能的武器振動。在機械性能方面,所有連接器均要求能承受住因燃料和溶劑暴露而導致的損害,抗EMI并且要含有定位鍵來防止誤插[3]。
2.4 信息化裝備數據傳輸量上升,促使高速傳輸電連接器和光纖連接器發展
電子戰、信息戰、網絡中心戰的實現均基于快速計算機。隨信息化程度加深,軍事(宇航)設備處理和傳輸數據量越來越大。促使高速傳輸電連接器由先前 7.5G發展到10G,乃至現在要求50G至60G。我國電子元器件十二五發展規劃中要求毫米波連接器實現 50G 至60G批產,研制 110G 的發展目標。 由于數據傳輸超過 10G,銅基系統的固有缺陷,使高速傳輸電連接器發展受到限制。這使光纖傳輸優勢日趨明顯,以光代銅、光纖連接器應用發展迅速。 現代軍用飛機的機載電子設備不斷增加,互連用的電線電纜群集。據估計,一架現代軍用機的互連線纜質量幾乎與其它機載器材相等,因此,減小機載電子設備的質量和體積,成為提高軍用飛機作戰性能的重要問題之一。而光纖質量輕、體積小,可解決這一難題。光纖技術對機載電子設備的更新換代起著重要的作用。減輕艦艇質量是當今艦船設計者與制造者所關心的一個主要問題。一艘軍艦質量有所減輕,意味著其作戰能力有了直接提高。光纖用在艦船上不僅可減輕質量,還可以提高帶寬容量,通過光纖其它優勢,還可提高生存能力,防止電子設備損壞、有效信息損失和減少虛警,改善艦艇的穩定性。減少電纜質量和體積,從而可增加艦艇的燃料和武器質量。
3 軍用電連接器發展趨勢
為適應新一代軍用電子設備和型號、產品的小型化、集成化等要求,目前軍用電連接器正在向小型化、高密度、模塊化、輕質化、多功能、高可靠、長壽命、抗干擾等方向發展,并努力發展光纖連接器和表面貼裝電連接器等,以適應新一代軍用型號產品高速發展需求。其發展趨勢可歸納為以下幾方面:
3.1 高密度
上世紀 60 年代以前,飛機機載電子系統沒有標準的通用數據通道,各個電子設備單元之間連接往往需要大量的電纜。隨著機載電子系統的不斷復雜化,這種通信方式所用的電纜將會占用很大的空間和質量,而且對傳輸線的定義和測試也較為復雜,費用較高?,F釆用多路傳輸數據總線取代了在傳感器、計算機、指示器和其他飛機設備間傳遞數據的龐大設備,大大減少了飛機質量,并且使用簡單、靈活,具有很高的可靠性和很好的實時性,可在強振動、高噪音、粉塵多,溫度變化大的惡劣環境中工作?,F被廣泛的用于飛機綜合航電系統、外掛物管理與集成系統,并逐步擴展到飛行控制等系統及坦克、艦船、航天等領域。
例如工信部796廠在HM2系列數據總線電連接器的基礎上改成雙曲面線簧插孔接觸件,研制出 HM2S 系列線簧插孔式高可靠數據總線印制板電連接器(圖 3)。滿足了新型武器系統對連接器的電氣連接和信號傳輸的傳輸速率、傳輸穩定性、可靠性以及耐環境性能等更高要求?,F已廣泛用于軍用電子、通訊、儀器儀表等設備的信號連接。
3.2 小型化、微型化
微矩形,甚至毫微矩形連接器應用不斷增加,微矩形 MIL-C-83513 連接器主要技術指標與 MIL-C-24308 相同,但接觸件間距由 2.54mm 縮小至 1.27mm,接觸件最小規格可達 24 號,接觸件最多數量可達 4 至 100 芯。這種高密度小型化連接器巳在航空電子設備、導彈、導航設備和發射跟蹤控制系列獲得成功應用。
無人機選用納小型矩形連接器(MIL-DTL-32139)接觸間距0.635mm,是 1.27mm 間距微矩形連接器(MIL-C-83513)升級產品。外殼采用鋁、鈦或不銹鋼。采用金合金(金>70%,鉑 8%,銀 5%,其余為銅和鋅)高可靠絞線插針接觸件,不需鍍金。配接 30或 32號細導線,額定電流 1A,工作電壓 70VAC,尺寸和質量分別僅為微矩形連接器的 1/8 和1/4,耐沖擊振動性能優于微矩形連接器,特別適用于無人機工作環境[5]。我國貴州航天電器等單位研制出與其等效的 J63 超微矩形連接器(圖 4)。
2010 年 10 月,Souriau 公司在行業內正式推出了微型 38999 系列連接器(圖 5)。微型 38999 系列連接器與 MIL-DTL-38999 系列Ⅲ連接器相比,尺寸縮小50%,重量減輕了 50%,并能保持與標準型 38999 連接器相同的電氣、機械和環境性能?,F在在MIL-STD-38999 基礎上發展更小的 2(3) 、4(5) 和 6(7) 殼體產品, 接觸件采用更小的 24 號、26 號和 28 號[4]。
3.3 耐環境
坦克、飛機的持續振動和振蕩,宇航發射和開火的瞬間沖擊和振動,衛星、飛船或引擎隔艙極端溫度循環,艦艇的髙濕鹽霧氣氛,都對用于武器裝備的電連接器提出了一系列耐環境要求。為滿足耐環境、體積小、質量輕等要求,戰術導彈控制艙部位可選用微型的復合材料殼體的電連接器?;鸺l動機部位可選用耐高溫、耐腐蝕的不銹鋼殼體的電連接器。潛艇艙內外連接部位可選用玻璃燒結密封電連接器。衛星、飛船上可選用耐太空環境熱真空釋氣的電連接器。
Deutsch公司生產PRC復合材料模塊化矩形連接器(圖6)采用復合材料及表面金屬鍍層具有很強的耐蝕性;高溫下能經受1000h、5%NACI鹽霧試驗。而相同試驗條件下,鋁合金連接器已失效。Deutsch公司生產SAC復合材料圓形連接器具有很高的耐蝕性,耐鹽霧試驗超過2000小時,遠遠超過MIL-C-38999規定的500小時。
工信部796廠研制的YW系列耐環境高速網絡圓形電連接器(圖7)是將RJ45、USB、MiniUSB及1394等網絡數據接口集成于MIL-C-38999標準圓形連接器中,以提高網絡信息傳輸的可靠性、耐環境性和抗振動沖擊性,同時也具有連接快速,安裝及接線方便等優點,是一種高可靠的新型網絡連接器,特別適用于惡劣環境下的網絡與網絡間、網絡與PC間及PC與數碼設備間的數據傳輸。
3.4 模塊化
軍用電子設備模塊化,能在戰時條件下迅速維修更換,改變外形提高組裝效率,恢復武器裝備的功能。模塊化還能最大限度地節省空間,實現武器裝備多功能。模塊化連接器和盲插連接器在武器裝備中得到廣泛應用。它采用積木式方法,最大限度減少供系統互連的同軸電纜用量。
Deutsch 公司生產的 PRC 復合材料模塊化矩形連接器是從 MIL-C-29600 基礎上發展起來的。經美軍標準的認證,現已廣泛用于航空、航天、通訊和地面設備。復合材料端接模塊減少了部件數量和配線長度,節省有效空間,且減輕了系統質量。由于質量的大量減輕,模塊具有很好的抗振性。與其它端接系統相比,提高了性能、可靠性和耐環境能力。
3.5 高速數據傳輸
四同軸連接器(圖8)是本世紀初出現的新型高速數據傳輸連接器,采用一種專用于高速網絡差分線傳輸互連的四同軸接觸件,在標準8號接觸件中集成2個或4個24號接觸件,并具有360度屏蔽,可接2個屏蔽雙絞電纜或1個屏蔽四絞電纜,具有優良的網絡性能,傳輸速率最高達1.65G/s??捎糜谲娪靡蕴?/span>100M、1000M網中。四同軸連接器解決了傳統民用型RJ45、USB和1394等信息連接器無法滿足軍事應用中高沖擊、振動、高低溫、低氣壓、腐蝕、潮濕、沙塵、霉菌以及惡劣的電磁干擾和電子對抗等環境下工作的可靠性。它能在極惡劣環境下使用,適用于航天、航空等尖端領域和嚴酷條件下的網絡數據傳輸?,F已被兵器、船總、航天、航空多家用戶選用于雷達、通訊、戰機等多個領域。
3.6 以光纖代替銅芯電纜
在現代戰爭中,信息傳輸系統起著關鍵作用,光纖通信用于軍事通信可擴大系統容量,可提高軍事通信的保密度,抗干擾能力強,還可提髙抗敵方摧毀能力。光纖可用帶寬很寬,系統設計人員能夠在一條光纜里進行數據多路傳輸,從而減少了所用光纜的數量。大大減輕軍用通信系統后勤保障的工作負擔。這些都是衛星通信、微波通信所不及的。到目前為止光纖通信已應用于戰術通信系統、局部通信系統和空中布纜,以及在飛機、艦船、雷達、導彈、衛星等軍事裝備和軍事設施內部的信息傳遞和通信聯絡等。
信息戰將成為本世紀戰爭的主要作戰模式,光纖通信是現代信息技術重要組成部分。光纖通信將在長距離、本地網、戰術通信等方面全面取代銅芯同軸電纜。
3.7 抗干擾
電子系統主要有電磁干擾(EMI) 、射頻干擾(REI)和電磁脈沖(EMP)三種干擾。射頻干擾從屬于電磁干擾,在電子設備中產生不良響應。電磁脈沖是一種瞬態現象,可由系統內部如電壓沖擊、電源中斷、電感負載轉換等原因引起,或外部如閃電、核爆炸等原因引起。電磁脈沖能耦合到任何線性金屬物上,因而與這些導線相連接的電子系統將受到瞬時嚴重干擾或使設備內部微電子電路受到永久性損壞。
隨著精密電子設備小型化、復雜化和多功能化,電磁干擾問題日益突出。通常在設備接口處既能將系統外部電磁干擾傳導或輻射到系統內部,又可將系統內部電磁干擾傳導或輻射到系統外部。屏蔽能有效防護輻射性干擾,但對傳導性干擾無能為力, 傳導性干擾主要由濾波來解決。濾波連接器能有效抑制干擾源和消除干擾耦合,可濾除外界高頻脈沖對設備的干擾,同時還可減少設備本身對外界的電磁干擾,增強設備的抗干擾能力。
3.8 大電流
大電流連接器能滿足高電壓大電流的電氣連接。例如潛艇快速充電等重大軍事裝備的電源系統,都需選用大電流高電壓連接器。其工作電壓 380V(50Hz) ,工作電流800~1000A,溫升不超過 60℃。要求連接方便、迅速、插拔力小、使用壽命長。如800A 大電流線簧插孔,是一種結構新穎性能優異可靠性高的插孔。與一般開口插孔片簧式插孔相比,具有接觸電阻小、插拔柔和、抗振動、耐沖擊、壽命長、可靠性高等特點。其失效率僅為 10*-9(10的負9次方)。
為降低無人機重量,將傳統的液壓動力系統改為電力機動驅動系統,為適應這一要求,Souriau 公司在 MIL-C-38999 產品系列中納入新設計,經全面鑒定的可在高溫高振動惡劣環境工作的大電流(125A、最大達 200A)接觸件。
4 回顧我國軍用電連接器發展歷程得到的啟示
下面以圓形電連接器為例,簡要回顧我國軍用電連接器應用發展歷程:
4.1 建國初期至上世紀六十年代 仿蘇
沈陽興華航空電器有限公司是我國建國初期建立的首家電連接器專業生產廠,當時主要以生產仿蘇產品為主, 以第一代低密度標準型圓形電連接器為代表的產品基本特征是:外殼為壓鑄鋁合金;插頭插座連接方式為螺紋連接;插頭插座和導線的端接方式為焊接;插孔為直開槽開口式插孔;接觸件最小規格直徑為 1.5mm。
2.2 上世紀七十年代至九十年代 仿美
上世紀七、八十年代我國改革開放初期,為保證許多新型武器裝備系統研制所急需配套的軍用電連接器,相繼建立工信部 796 廠、中航光電 158 廠和貴州航天電器等電連接器專業生產廠,以生產仿美產品為主。第二代代表產品為按 GJB598(相當于MIL-C-26482)的系列 I (焊接)、系列 II(壓接) 的中密度圓形電連接器, 其基本特征是 :有螺紋、卡口和推拉三種連接方式,但以卡口連接為主。插針、插孔和導線的端接方式有焊接,也有壓接。插孔有開口型和閉口型二種,但以閉口型插孔為主。陽接觸件(插針)最小工作直徑為 1mm 。采用瓶塞式界面密封結構,水份不會侵入接觸件。絕緣體固定結構中,安裝有三層對導線起密封作用的硅橡膠封體,使其具有極強的耐惡劣環境能力。
2.3 上世紀九十年代至今 仿美兼自主研發
隨科技發展各種軍用裝備上選用的電連接器數量品種越來越多,要求體積小、質量輕、高密度、高可靠。于是又研制出第三代圓形電連接器 。該階段以仿美為主,兼有部分自主研發。第三代代表產品為按 GJB599(相當于 MIL-C-38999)的系列 I (卡口連接)、系列 II(卡口連接) 、系列 III (三頭梯形螺紋連接) 、系列 IV(卡鎖連接)的高密度超小型圓形電連接器。即在其孔位排列中除有中密度外,還增加了高密度排列的品種,接觸件最小直徑為 0.76mm(22D#),接觸件最小間距為 2.16mm。 其基本特征是: I 、III、IV 系列長殼體有 100%防斜插功能,能保證接觸件插合前外殼間先電連接,保證接觸件準確定位,同種殼體號有 N、A、B、C、D、E 六種轉位,防止誤操作損傷和意外的電接觸。III 系列產品鎖緊機構是三頭螺紋快速連接,并帶有止退鎖緊機構;強烈振動和沖擊環境下能自動鎖緊。在第二代、第三代圓形連接器的發展進程中,也有我國自主知識產權的專利產品。信息、航空、航天產業所屬的 796廠、158 廠和貴州航天電器等電連接器龍頭企廠,在小型化、髙密度、模塊化、髙速傳輸、混裝集成、大功率、抗干擾和特種等電連接器的新產品預研開發方面都獲得了豐碩成果。特別是在航天領域用于火箭和地面脫離、火箭級間分離和箭船分離等特種專用電連接器,由于其研制生產需較高的專業技術水平,并受到歐美等國家的嚴密封鎖,我國廣大科技人員發揚獨立自主、自力更生精神,自行研制了各種軸向分離、剪切分離、水下分離(脫落)電連接器,及各種超低溫、超深水、高真空、濾波、抗輻射加固等專用電連接器?;緷M足了軍工、航天、航空型號產品的發展需要。
回顧我國六十多年軍用電連接器發展歷程得到的啟示是;除航空、航天少數企業有獨創新產品外,大多數企業仍停留于仿制階段。我國軍用電連接器企業的技術創新能力非常薄弱。
我國軍用電連接器與國外先進水平的主要差距
通過以上我國軍用電連接器應用發展史回顧;充分說明我國軍用電連接器產品從無到有;技術水平從低到高;生產的機械化、自動化不斷提高。在通用電連接器方面,與美軍標電連接器水平同步,我國軍用電連接器逐漸形成系列化、標準化,先后研制生產的等效或參照美軍標 MIL-C-26482、MIL-C-38999、MIL-C-29600、MIL-C-5015、MIL-C-24308、MIL-C-55302、MIL-C-39012 等系列電連接器已廣泛用于航空、航天、艦艇、兵器等領域軍用裝備。但與國外先進國家相比,由于某些材料和工藝技術未獲得妥善解決,在研制生產規模和技術水平(包括外觀質量)等方面仍有明顯差距,要大批量供應完全符合 MIL 標準的電連接器還有一定困難。我國軍用電連接器與國外先進水平的主要差距是:
5.1 無序競爭劇烈,政府監管不力。產品質量認證缺乏權威性
目前我囯軍用電連接器新產品研發方面政府監管不力、無序競爭劇烈、資源浪費嚴重。該發展的不發展, 不該發展的亂發展。導致我國一方面在航空、航天、通訊和交通等領域一些關鍵部位使用的軍用電連接器;例如太陽能帆板電連接器、復合材料玻璃燒結密封電連接器、高精度毫米波射頻電連接器等至今仍依賴于進囗。而另一方面在市場經濟利益驅動下, 認為有廣闊市場發展空間的 38999 等系列電連接器生產一哄而起, 造成產能過剩資源浪費。盡管許多企業也都通過 ISO9001 等質量管理體系認證, 但往往留于形式,質量參差不齊經不起檢查。
現在我國許多國家層面研究單位出于自身利益一哄而起,都想成為能申請受理軍用電連接器產品質量認證的第三方。我國的第三方質量認證還屬起步階段,還未達到如經國際公認的ESA 或NASA認證的權威性。
5.2 產品創新能力薄弱,標準研究落后
經過數十年的技術引進消化,我國中光電 158 廠等龍頭企業根據國外軍標仿制的某些高可靠電連接器的外觀、電氣、機械和環境性能已達到國外同類產品水平。但值得深思的是:我們為何缺乏新產品預研開發能力? 為何總跟在別人后面仿制, 而不能在消化吸收先進技術基礎上有所發明創造呢?
分析其原因,除選用的材料、生產工藝和國外發達國家相比仍有一定差距外,最大差距和先天不足是在行業內沒有設置專門的軍用連接器標準研究機構。我國至今尚無一個單位專門研究電連接器的產品標準和試驗方法。國家層面科研機構偏重于管理職能,僅照搬照抄,不知其制定標準的依據。由此也就不能根據未來技術需求先編制標準和發布標準,使用單位依據標準選擇產品和依據標準訂購產品,生產單位根據標準和訂單組織生產。使標準在技術、生產和經營中起主導作用。
我國軍用電連接器生產企業行業不是先根據技術創新制訂標準按標準生產,而是倒過來,先根據引進的樣機測仿,然后按雙方簽訂的技術協議研制生產仿制產品交付使用。產品標準的編制往往都是在實際產品己交付使用之后。由于各個軍用電連接器生產廠要滿足來自不同系統、各種不同軍品型號產品的配套需要,故往往相同型譜、設計結構、功能和用途的軍用電連接器,在不同生產廠有不同的型號命名方法。并按照各自制訂的企業標準或企業軍用標準接受訂貨和組織生產。特別是在市場經濟利益驅動下,只要用戶提出需要什么,就生產什么。難以做好產品的標準化、系列化。
5.3 產品材料國產化選擇和來源貧乏
目前生產髙可靠電連接器所需的高彈性接觸件材料、線簧材料、納米材料、記憶功能材料、耐環境工程塑料等新型金屬/非金屬材料的應用技術與研究跟不上生產制造的實際需要。盡管某些重點型號用的電連接器已國產化, 但生產這些連接器的關鍵零件材料仍依賴于進口。例如生產彈性接觸件所需的鈹青銅絲材和帶材, 由于國產與進口材料相比, 在尺寸精度、表面質量和機械性能等質量一致性指標有一定差距, 導致至今仍只得選用進口材料。關鍵零件材料制造和應用技術已成為制約我國電連接器創新發展的瓶頸。
5.4 技術集成度、生產規模、產品功能性互換技術與國外先進水平存在差距
2010年世界十強連接器廠商中首位:TE Connectivity泰科銷售收入達78.65億美元,而同年我國電子元件百強中連接器企業首位:中航光電銷售收入達152121萬元,折合約2.3億美元,與世界十強首位相比,僅占泰科銷售收入的2.8%。貴州航天電器銷售收入達67751萬元,折合約1億美元,四川華豐銷售收入達52151萬元,折合約0.8億美元。由此說明:我國軍用電連接器生產的龍頭企業和國外著名品牌電連接器制造企業的市場規模存在很大差距。必須高度技術集成, 做大做強, 才能最大限度提高生產效率、產品質量和可靠性,降低生產成本和占有更多市場份額。
叧外,雖許多航空和信息產業系統的重點軍用電連接器生產企業靠國家投資引進了Souriau等公司引進的生產線,但在實現國產化進程中也有部分或全部零件靠國產加工設備制造,加工精度和質量一致性不如原引進生產線,影響了功能互換性;并導致外觀和可靠性等方面與國外著名企業生產的同類產品存在一定差距。
5.5 產品制造新工藝裝備大量依賴進口
軍用電連接器的制造新工藝技術裝備:包括機械加工、沖壓工藝技術、塑壓工藝技術、塑壓電鍍(表面處理)工藝技術、壓鑄工藝技術、自動裝配、試驗手段及設備等, 對連接器制造質量會產生很大影響,直接影響軍用電連接器的電氣、機械、環境等性能。目前國產的機械加工、沖壓、塑壓、電鍍、壓鑄、自動裝配和檢驗等設備的質量與可靠性和國外存在明顯差距,有些尚屬空白。除少量囯產加工中心和數控專用機床;如揚州精藝機電有限公司研發的數控銑弧槽、數控曲線槽刮削國產專用機床,己成功應用于航空、航天電連接器的殼體加工外,絕大多數軍用電連接器的制造新工藝技術裝備都必須依靠引進。
6 我國軍用電連接器創新發展的關鍵要點
6.1 必須轉變觀念,由抓產業鏈未端產品變為抓產業鏈前端共性技術
由于在技術引進測仿過程中,許多產品標準、質量檢驗和可靠性試驗方法、關鍵材料和工藝設備都是照搬照抄囯外的,只知道按規程這么做,卻不知道為什么要這么做。久而久之,造成我國仿制能力特強,而自主創新能力特弱。由此造成我國軍用電連接器生產企業在質量檢驗標準、可靠性篩選試驗方法、關鍵零件原材料和關鍵零件加工工藝等共性技術基礎研究十分薄弱, 導致相同型譜的國產軍用電連接器與國外著名品牌相比,在質量和可靠性方面仍存在一定差距。
要解決我囯軍用電連接器創新發展的瓶頸, 領導必須轉變觀念,由抓產業鏈未端配套產品變為抓產業鏈前端共性技術。政府必須制定相應的支持和扶植發展軍用電連接器共性技術的政策,改變目前軍用電連接器行業共性技術基礎薄弱的現狀。必須從源頭加強如圖 9 所示的八大核心技術研究和供給[6],使毎個軍用電連接器生產企業都夯實和改善標準、設計、材料、工藝、檢驗等技術基礎工作。
例如作為制約宇航等軍用高可靠電連接器研制生產的鈹青銅、特種工程塑料和復合材料母材等關鍵材料,一定要有自己的核心技術和自主品牌。應分階段逐步研制出具有自主知識產權、能等效替代進口的關鍵零件材料。盡快改變我國對軍用高可靠電連接器研制必需的高彈性接觸件材料、耐環境絕緣體材料過于依賴進口,缺乏自主品牌,以及關鍵材料的共性應用技術研究遠不能滿足宇航等高可靠電連接器研制生產的實際需要的現狀。實現宇航等軍用高可靠電連接器材料國產化是我國戰略發展的迫切需要,也是學習實踐科學發展觀的客觀需要。
6.2 必須高度技術集成, 做大做強, 才能提高軍用電連接器質量和可靠性
2011年11月29日,電連接器世界十強首位TE Connectivity泰科公司宣布一條震掠業界的消息。業已達成協議以約20億美元并購老牌連接器制造商德馳(Deutsch) 集團。德馳在為惡劣環境工業應用提供定制連接器產品方面長期居于領先地位。并購德馳是為世界客戶提供最完整連接方案采取的一項重大舉措。兩家公司產品具有互補特點,將連接器業界最受信賴的兩個品牌集合在一起, 能為關鍵行業用戶提供更佳服務。這是同行強強聯合,高度技術集成, 做大做強的生動典范。
我國軍用電連接器各尨頭企業現已非常重視培育自主創新的能力,開始大手筆仿照國外大企業的做法獨立進行軍用電連接器創新發展核心技術研究,化巨資引進各方人才,成立電連接器技術研究院和經國家認證的國家級重點實驗室或檢測中心。全方位地開展各種品種規格電連接器的產品標準、優化設計、新品研發、新材料、新工藝和智能化檢驗等研究工作。目標是奪取產業內許多領先技術的制髙點,擴大本企業的“權利空間”。因為, 毎個企業都明白“權利空間”取決于一個企業有多少不受制于人的知識產權,共性技術的知識產權越多,權利空間就越大。
值得深思的是為何資本主義國家企業間能聯合,而我們社會主義國家企業間反倒不能聯合?這種東西方企業文化和價值理念的差異制約了我國軍用電連接器創新發展。如何改變我國軍用電連接器各尨頭企業之間出于自身眼前利益, 至今還在“窩里斗”, 不愿意競爭前合作的現狀, 聯合開展軍用電連接器創新發展的核心技術研究。是擺在我們面前迫切需要解決的課題。
6.3 必須政府牽頭建立產學研結合開展軍用電連接器共性技術研究的平臺
在我國軍用電連接器生產企業在引進產品測仿和國產化的進程中相互封鎖信息髙度保密,一些承擔國家科研任務的企業一般不愿意轉移共性技術。企業出于資金、保密等多種因素,多數無力或不愿承擔共性技術的研發,而熱衷于排他性的技術轉移,還沒有形成聯合發展共性技術和競爭前技術合作的強大需求?,F在軍用電連接器生產企業間相互保密,無序競爭激烈,選用什么原材料和加工設備,在線檢測用什么儀器設備都屬保密范圍。都各自為政化巨資在搞國產等效替代進口產品的摸底試驗。重復試驗造成資源的極大浪費。獲得的研究成果不能共享,也缺乏權威性。
目前我國軍用電連接器骨干企業主要創新模式還是以仿制為主的“漸進創新”。而要轉變為以創造為主的 “跨越創新” ,必須政府牽頭建立產學研結合開展軍用電連接器共性技術研究平臺。依靠政府牽頭產學研結合下決心掌握一批共性的優勢技術并形成技術標準。改革開放發展到今天, 我國已有足夠的經濟實力在行業內聯合開展國產和進口軍用電連接器質量和可靠性的對比試驗 。建議工信部 4 所﹑航天 708 所﹑航空 301所等國家層面科研單位作為客觀公正第三方,能否根據國家重點軍事工程用高可靠電連接器國產等效替代進口的實際需要,組織產學研結合的既有分工﹑又有合作的聯合試驗。目的是摸清我國各主要系列軍用電連接器生產軟件和硬件各方面倒底與囯外產品的主要差距在哪里?并在此基礎上研究分階段改進和提髙目標。行業內通過聯合試驗成果共享,可對材料﹑工藝﹑檢驗等產業鏈上游企業, 建立軍用電連接器材料﹑外協件﹑工藝裝備和檢測儀器設備質量認證和認定制度,聯合搞產品質量認證和平時的質量認定監管,優勝劣敗,扶持先進企業,淘汰落后企業??煞抡蘸教煨吞柈a品質量管理編制軍用電連接器合格供應商名單和優選目錄。
6.4 必須爭取將中國特色軍用電連接器進入囯際標準
在國際市場上誰的技術成為標準,誰就掌握了市場主動權。專利影響的只是一個企業或若干企業,標準卻能影響一個產業,甚至一個國家的競爭力[7]。長期以來我國軍用電連接器行業一直以采用國際軍用標準,處于仿制為主的被動局面。在中信部 4 所、西安華達和富士達等單位的多年艱辛努力下,至 2011 年 2 月我國巳有八項提案正式成為國際標準。例如西安富士達科技有限公司自主研發的 STWX8 系列射頻連接器具有推拉自鎖裝置,連接穩定可靠,解決了有限空間下對中功率傳輸連接穩定的要求,受到用戶好評,并得到國際專家和市場認可。標志著我國電連接器行業正在國際上逐步形成自己的技術特色和可駕馭行業發展的能力。
在知識產權越來越重視的今天, 我國軍用電連接器行業只有將自主創新產品納入國際標準,才能搶占市場制高點。我國軍用電連接器的遠大發展目標,應該是將具有中國特色的軍用電連接器爭取進入國際標準。
參 考 文 獻
[1] 楊奮為 軍用電連接器的應用及發展 機電元件 2007 年第 3 期
[2] 楊奮為 宇航級電連接器的材料質量控制研究 質量與可靠性
2010 年第 2 期、第 3 期[3] 吳世湘 連接器在無人機中的應用研究 電
子產品世界 2009 年第 2 期
[4] 劉洋 適應髙科技時代要求的新連接技術 機電元件 2011 年第 6 期
[5] 張裴 蘇里奧無人機專用航空連接器介紹 連接器與開關第十屆學術會議論
文集 2008 年 中國電科 40 所信標中心
[6] 楊奮為 電連接器共性技術研究 機電元件 2011 年第 3 期
[7] 吳正平 積極開展國際標準化活動打造世界射頻連接器生產基地 連接器與開關第十屆學術會議論文集 2008 年 中國電科 40 所信標中心
【作者介紹:楊奮為,原上海航天技術研究院元器件可靠性檢測中心(808 研究所)高級工程師,“機電元件”雜志編委,航天電連接器檢驗專家。曾參予神舟飛船、風云衛星等航天系統工程用電連接器的質量檢驗、失效分析和可靠性篩選等工作。】