2024年末,一家總部位于歐洲的大型航空公司決定提升其燃油控制系統硬件在環測試臺的數據測量與記錄精度,啟動對線纜組件的全面升級。
故障診斷
該航空公司長期從事燃油控制系統的定期測試,并提供飛機維護、維修及大修服務。其配備的硬件在環測試系統為計算機控制,集成燃油噴射器、執行器和傳感器——即飛機上燃油控制系統所連接的全部組件——以及多種測試測量設備。該系統還包含一套復雜的四線束電纜組件,用于實現各部件之間的完整電氣連接。
原有線束因接地與屏蔽設計缺陷,導致在讀取控制電磁閥位置時出現5%的測量誤差,主要由信號串擾引起。
技術指標重構
本次重新設計的核心目標為消除信號串擾,從而徹底消除由此引發的測量偏差。其他改進目標包括:引入"四線制"測量技術以提高特定測試項目的測量精度,將絕緣電阻測試的電壓范圍由50V擴展至500V,以及實現測試系統的自動化校準功能。
基于Pickering在定制化線纜組件及連接解決方案領域的專業技術能力與行業經驗,該航空公司最終選定我們為其提供高性能的替換線纜解決方案。
工程規格
2024年第四季度至2025年第一季度期間,Pickering的線纜技術專家與該航空公司負責硬件在環測試系統的工程師密切協作,針對新增連接需求對原始原理圖進行了適應性修改。
該線束系統共包含131個信號通道,配備28個D型連接器(含37針和50針兩種規格)、4個160針DIN41612連接器、2個500針SEARAY高速連接器以及4個香蕉插座。線纜總用量超過2公里。
設計階段
在此過程中,雙方采用我們自主研發的線纜設計工具(Cable Design Tool),該平臺通過標準化流程支持高效協同,顯著提升了定制化線纜設計的效率并有效降低了資源消耗。
圖1-該線束在CDT平臺中的三維渲染效果。
該線束系統共包含131個信號通道,
配備28個D型連接器(含37針和50針兩種規格)、
4個160針DIN 41612連接器、2個500針SEARAY高速連接器
以及4個香蕉插座。
該工具是一款基于網絡的圖形化設計平臺,用戶可通過調用內置的標準線纜組件庫,或從零開始自主創建,實現定制化線纜組裝方案的設計。平臺操作界面直觀友好,盡管項目設計復雜度較高,且航空工程師此前幾乎未使用過CDT系統,該航空公司工程團隊仍獨立完成了大部分線束設計工作。
在設計階段,我司線纜專家憑借對從原理圖設計到一次性成功實物構建全過程的深入技術理解,為航空公司工程師提供了多項關鍵決策支持。具體內容包括:依據電流承載要求篩選導線規格、為硬件在環系統中的測試卡推薦匹配的后殼接口組件、優化布線路徑以確保滿足最小彎曲半徑規范、實施線纜標識方案(特別是通過印刷信號名稱提升可辨識性與可維護性)、甄選可替代元器件(以最大限度縮短交付周期),以及優化環回測試的實施方案。
三月中旬,航空公司設計團隊完成設計方案的最終審定,并正式下達組裝生產指令。然而需要指出的是,在生產啟動前夕,我方一名技術專家發現了一處設計失誤——具體表現為部分零部件的規格參數設定錯誤。若未能及時識別該問題,待訂單進入生產流程后再行修正,不僅將導致顯著時間延誤,還將產生高額的返工成本。
生產階段
線束制造過程中的關鍵工具之一是我們的線纜裝配輔助系統。該系統可直接從CDT設計文件中自動提取全部信號布線數據,并清晰指示裝配人員導線應連接的具體引腳位置,以及所需使用的線型與線規。
該資深設計師補充表示:"線纜裝配輔助系統的優勢在于,我們無需向Pickering公司說明設計原理圖的解讀方法。所有關于線纜類型與規格的詳細信息均已內置于設計工具中。"
組裝工序嚴格遵循已批準的設計方案,所有線纜均標注對應的識別編號。
圖2 – 組裝工序嚴格遵循已批準的設計方案,
所有線纜均標注對應的識別編號
關于電纜布線,多數路徑采用雙層屏蔽結構,即配置雙重屏蔽層。典型設計方案為:單根線纜采用箔層屏蔽,而雙芯電纜的線對及三芯電纜的線組外部則額外加設編織網屏蔽層。該設計可顯著增強對電磁干擾的抑制能力,鑒于所傳輸信號具有高度敏感性,已被航空公司工程團隊采納并正式實施。
本設計采用四種不同規格的線規:20 AWG線纜用于承載最大2A電流的電路,22 AWG適用于1A負載,24 AWG適用于0.5A工況。所有無特定載流要求的連接線路統一采用24 AWG或26 AWG線規。
驗證階段
線束生產完成后,需經過嚴格的測試流程,具體步驟包括:
低電壓(4V,1mA至1A)測試:執行短路、觸點缺失及各類錯接情況的導通性檢測;開展四線制路徑電阻測量,量程為0.001至10Ω,精度達±2% ±0.01Ω。
高壓測試(100 V 至 2 kV DC):絕緣電阻測試,測量范圍為5 MΩ至1 GΩ,精度±10%;介電耐受測試。
交付結果
新型測試線束于七月初交付并投入使用,該航空公司工程師隨即觀察到硬件在環測試系統的性能顯著提升。正如預期,通過優化屏蔽設計并在部分測試場景中采用四線制測量方法,系統測試精度實現了實質性提高。
考慮線束系統的復雜程度,整個項目的完成進度相對較快。盡管特定線纜類型的采購周期較長,所出現的輕微延遲均源于供貨周期因素。此類延遲超出航空公司與Pickering公司的可控范圍,但雙方已提前制定替代方案,以最大限度縮短交付周期。
線纜設計工具與線纜裝配輔助系統的應用,結合航空公司工程師與我方線束專家的密切協作,為項目的順利推進提供了有力保障。
該航空公司資深設計師總結表示:"人員配置、技能組合與工具應用實現了高度協同,最終成功研制出由131個信號構成的四段式線束。該線束在連接燃油控制系統與硬件在環測試系統后即刻投入正常運行,運行質量表現優異。"
航空公司在見證新型線束的設計與制造效率后,對其高效性予以高度認可,并已明確表示有意對另外兩套硬件在環測試系統的線束配置進行升級。
技術資料獲取
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Pickering Interfaces公司是私人企業Pickering Group旗下的子公司。Pickering Group由三家電子制造商組成,除了Pickering Interfaces還包括生產高品質舌簧繼電器的Pickering Electronics公司,以及設計和生產線纜和連接器的Pickering Connect公司。
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原文標題:成功案例 | 消除5%信號串擾誤差:為歐洲航司定制131路HIL測試線束
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