مقدمة للخطوط المحورية

مقدمة كاملة للأسلاك المحورية (الكابلات المحورية RF) لتطبيقات الفضاء الجوي

الكابل المحوري للفضاء الجوي هو كابل إرسال ترددات راديوية مصمم خصيصًا لظروف العمل القاسية للطائرات المحمولة جواً، والمحمولة على الصواريخ، والأقمار الصناعية، وطائرات الفضاء السحيق. وتتمثل وظيفتها الأساسية في نقل إشارات الترددات الراديوية/الميكروويف بشكل ثابت في البيئات ذات درجات الحرارة الواسعة والفراغ والاهتزاز والإشعاع والتداخل الكهرومغناطيسي القوي. على عكس الكابلات المحورية المدنية، فهي تستخدم البلاستيك الفلوري الخاص، موصلات مطلية بالفضة، وهياكل حماية عالية، وتتبع بدقة المعايير المحددة للفضاء. وهو يركز على خمس خصائص أداء أساسية: الخسارة المنخفضة، واستقرار الطور، وخفة الوزن، والمقاومة القصوى للبيئة، والتدريع العالي

تصنيف الكابلات المحورية
(1) الهيكل المحوري الأساسي (تصميم الطبقات من الدرجة الفضائية)
خمس طبقات من الداخل إلى الخارج، كل طبقة لها متطلبات خاصة للمواد الفضائية العسكرية، ويمنع منعا باتا استخدام النحاس العادي، PE، PVC وغيرها من المواد المدنية:
موصل داخلي
المادة: نحاس عالي النقاء خالٍ من الأكسجين ومطلي بالفضة (طلاء أكبر من أو يساوي 1 ميكرومتر، مساحة طيران عالية - أكبر من أو يساوي 2 ميكرومتر)؛ منتجات القمر الصناعي الموجودة في المدار مصنوعة من النحاس المطلي بالفضة-المغطى بالفولاذ/سبائك الأكسجين المضاد للذرات لمقاومة تآكل الأكسجين الذري الفضائي.
الهيكل: جديلة مفردة صلبة (شبه -صلبة)/جدائل متعددة دقيقة للغاية ومجدولة بدقة (مرنة ومقاومة لملايين اهتزازات الانحناء)؛ يتطلب التردد العالي والخسارة المنخفضة سطحًا ناعمًا للغاية للموصل لتقليل خسائر تأثير الجلد.
طبقة العزل الكهربائي (طبقة الأداء الأساسية)
PE المدني محظور تمامًا، وينقسم الطيران إلى ثلاثة مستويات:
العامة المحمولة جوا: الصلبة PTFE/FEP، مقاومة درجات الحرارة -55 ~ 200 درجة؛
خفيف الوزن/خسارة منخفضة: بولي تترافلوروإيثيلين الموسع (ePTFE) مع ثابت عزل كهربائي منخفض للغاية، ووزن مخفض بنسبة 30%، وتقلبات طورية قليلة عبر نطاق واسع من درجات الحرارة؛
درجة فراغ القمر الصناعي: -مادة PTFE الرغوية عالية النقاء، لا يوجد تطاير للجزيئات الصغيرة، وتجنب التلوث بالترسيب الفراغي للأجهزة البصرية وأجهزة الترددات اللاسلكية، ومقاومة لإشعاع الفضاء عالي الطاقة-Jekano (J...).
طبقة التدريع (نواة التداخل EMI المضادة-)
يُستخدم الدرع المضفر ذو الطبقة الواحدة فقط في التطبيقات الجوية العادية، بينما تستخدم الرادارات/الأقمار الصناعية عالية النهاية-الدرع المركب:
نسيج نحاسي مطلي بالفضة بطبقة مزدوجة: معدل تغطية 95%~98%، فعالية التدريع أكبر من أو تساوي 90 ديسيبل؛
شريط رقائق معدنية + درع مركب مجدول مزدوج الطبقات: كفاءة درع تصل إلى 120 ديسيبل +، مخصص لرادار المصفوفة الطورية والتدابير المضادة الإلكترونية؛
شبه صلب: موصل خارجي لأنبوب نحاسي مطلي بالفضة غير ملحوم مع ثبات مثالي للطور وتسرب منخفض للغاية.
الغلاف الخارجي
تعميم المواد البلاستيكية الفلورية FEP وPFA؛ يُستخدم الغلاف الخاص الخالي من الهالوجين منخفض الدخان- في طائرات الطيران المدني، وهو مقاوم للتآكل الناتج عن الزيت الهيدروليكي للطيران (Skydrol) وسائل إزالة الجليد والوقود؛ لا تحتوي الأقمار الصناعية المفرغة على غلاف خارجي أو تصميم -رفيع للغاية لتقليل الوزن.

(2) ثلاثة أنواع من المنتجات الرئيسية (مصنفة حسب الصلابة)
1. محور الطيران المرن (الأكثر استخدامًا على متن الطائرة، سلسلة RG/سلسلة EN4604 الأوروبية)
مناسبة لأسلاك المقصورة، والانحناء المتكرر، واختراق المساحة الضيقة، والتعب المضاد للاهتزاز.
نموذج RG العسكري الكلاسيكي (MIL-DTL-17 المعيار العسكري الأمريكي)
RG179:75 Ω، القطر الخارجي 2.54 مم، خفيف الوزن للغاية، GPS، الأسلاك الداخلية لجهاز استقبال الملاحة، -55~200 درجة، توهين 1 جيجا هرتز أقل من أو يساوي 0.52 ديسيبل/م، الصفحة الصفراء 88 تحول ..;
RG316: 50 أوم، عزل PTFE، مقاومة درجات الحرارة أعلى من RG174، إلكترونيات الطيران العالمية وسلك قصير لهوائي الأقمار الصناعية؛
RG400: كبل قياسي محمول جواً بحماية مزدوجة 50 أوم، ووحدة تغذية رادارية واتصالات عبر الأقمار الصناعية، وخسارة منخفضة للمسافات الطويلة، وتكوين قياسي للطائرات على الطائرات العسكرية؛
RG142: قطر خشن وخسارة منخفضة، يستخدم لأجهزة إرسال الترددات اللاسلكية ذات القدرة العالية- المحمولة جواً.
سلسلة معايير الطيران الأوروبية EN4604 (إيرباص، بوينغ، الطائرات الكبيرة المحلية)
سلسلة WD، WM، KX خفيفة الوزن، بشكل رئيسي 50 أوم، الحد الأقصى لتردد التشغيل 6 جيجا هرتز، نطاق درجة الحرارة -65 ~ 200 درجة، تصميم خفيف الوزن، يقلل الوزن بنسبة 20% ~ 60% مقارنة بـ RG التقليدي، بما يتماشى مع تحليل واختبار متطلبات الدخان المنخفض لمثبطات اللهب للطيران.
2. محوري شبه جامد/شبه مرن (الرادار، المصفوفة المرحلية، حمولة القمر الصناعي)
الموصل الخارجي عبارة عن أنبوب نحاسي مطلي بالفضة، والذي يمكن ثنيه وتثبيته يدويًا بعد التشكيل. يكون انحراف درجة حرارة الطور صغيرًا للغاية ويكون تسرب التدريع منخفضًا للغاية، مما يجعله أمرًا ضروريًا-لأنظمة الميكروويف-عالية الدقة
المواصفات: 0.86 مم، 1.19 مم، 2.2 مم، 3.0 مم القطر الخارجي؛
تغطية نطاق التردد DC~40 جيجا هرتز (رادار نطاق X/Ka)؛
التطبيق: رادار ذو مصفوفة مرحلية نشطة محمول جواً، وحمولة ترددات لاسلكية عبر الأقمار الصناعية، وباحث عن الصواريخ، ومعدات اختبار عالية الدقة -؛
المزايا: تغيير طور نطاق درجة الحرارة بالكامل<0.3 °, resistance to external electromagnetic interference, no weaving gap signal leakage micro coax.
3. محوري صغير خفيف الوزن للغاية (تقليل الوزن للمركبات الجوية بدون طيار والطائرات التجارية والأقمار الصناعية في الفضاء السحيق)
منتجات Gore and Kesley-الراقية، مصنوعة من رغاوي ePTFE متوسطة الحجم، ذات جدران رقيقة-، تقلل الوزن بنسبة 60% مقارنةً بـ RG400 تحت نفس الطاقة؛ يمكن أن يؤدي استبدال طائرة ركاب كبيرة واحدة إلى تقليل الوزن بما يزيد عن 20 كجم، وتقليل استهلاك الوقود بشكل مباشر، ودعم إرسال الترددات اللاسلكية حتى 12 جيجا هرتز، ويستخدم على نطاق واسع للترفيه على متن الطائرة ومغذيات هوائي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

(3) اثنين من الممانعات القياسية مع تقسيم واضح للعمل
50 أوم (يستخدم في 90% من سيناريوهات الفضاء الجوي): متطابق مع مضخم طاقة التردد اللاسلكي، والرادار، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والتدابير المضادة الإلكترونية، وراديو VHF/UHF المحمول جواً، وموازنة قدرة الطاقة والخسارة المنخفضة، RG400، EN4604، شبه جامدة جميعها 50 أوم.
75 أوم: الملاحة، استقبال الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، نقل الفيديو على متن الطائرة، نظام الترفيه على متن الطيران المدني، الطراز التمثيلي RG179، رغوة محورية خفيفة الوزن 75 أوم.

(4) مؤشرات أداء بيئية صارمة من الدرجة الفضائية (تتميز عن النوى المدنية)
1. تحمل درجة الحرارة
التقليدية على متن الطائرة: -55 درجة ~+200 درجة؛
الفضاء السحيق/المركبة الفضائية القطبية: ممتدة إلى -65 درجة، درجة حرارة الذروة قصيرة المدى 260 درجة؛ تقلبات المعاوقة والتوهين أقل من أو تساوي 3% بعد مئات من دورات درجات الحرارة العالية والمنخفضة.
2. Mechanical reliability
الاهتزاز: اهتزاز عشوائي من 10 إلى 2000 هرتز، يحاكي تأثير إطلاق المحرك والصاروخ، مع ملايين الانحناءات وعدم وجود خيوط مكسورة؛
مقاومة للضغط والتآكل-: مقاومة لضغط الجسم، واحتكاك مجموعة أسلاك المقصورة، والتآكل بسبب المواد الكيميائية الخاصة بالطيران الموجودة على الغلاف الواقي؛
مثبطات اللهب: الطيران المدني يتوافق مع FAR الجزء 25 الملحق F، دخان منخفض، خالي من الهالوجين-، منخفض السمية، ولا يطلق غازات شديدة السمية عند إشعالها.
3. الأداء الحصري للفضاء (الأقمار الصناعية، المركبات الفضائية المأهولة)
عادم منخفض الفراغ: إجمالي فقدان كتلة المواد TML<1%, condensable volatile matter CVCM<0.1%, does not contaminate the lens and sensor;
مقاومة الإشعاع: قادرة على تحمل إشعاع البروتون والإلكترون في الفضاء، مع العزل وليس المسحوق وعدم ارتفاع الخسارة؛
الأكسجين الذري المضاد: موصل من سبيكة مطلية بالفضة للأقمار الصناعية ذات المدار المنخفض لمنع التآكل وفشل الموصل الخارجي.
4. المؤشرات الأساسية الكهربائية RF
التسامح الصارم مع المعاوقة: 50 Ω± 2 Ω، فقط ± 5 Ω للاستخدام المدني؛
توهين منخفض للغاية: تعمل مادة PTFE الرغوية المتوسطة على تقليل فقد الترددات العالية-بشكل ملحوظ؛
فعالية التدريع العالية: التدريع العادي المحمول جواً أكبر من أو يساوي 90 ديسيبل، التدريع المركب للرادار/الأقمار الصناعية أكبر من أو يساوي 120 ديسيبل؛
استقرار الطور: تتوافق التغيرات في درجات الحرارة والحد الأدنى من تحول الطور بعد الانحناء مع التحكم الدقيق في حزم الرادار ذات الصفيف المرحلي.

(5) معايير التنفيذ السائدة
المعيار العسكري الأمريكي (الطائرات العسكرية والأقمار الصناعية): MIL-DTL-17 (المعروف سابقًا باسم MIL-C-17) المواصفات المحورية لسلسلة RG؛ GJB1215A معيار مكون كابل الترددات اللاسلكية العسكرية المحلية؛
معايير الطيران المدني الأوروبية (إيرباص، الطائرات الكبيرة المحلية): سلسلة ASD EN4604، WD/WM/KX خفيفة الوزن ذات درجة حرارة عالية-محورية؛
معيار ناسا الفضائي: SP-8007 مواصفات الغاز المنخفض الفراغي، ومواصفات حماية الأكسجين الذري؛
معايير الفضاء الجوي المحلية: معيار كابل الفضاء الجوي HB، ومواصفات كابل الفضاء الجوي QJ، ودعم نماذج رحلات الفضاء المأهولة والأقمار الصناعية ومركبات الإطلاق.
(6) سيناريوهات التطبيق النموذجية
1. الطائرات المدنية/ الطيران العام: نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، الاتصالات عبر الأقمار الصناعية SATCOM، راديو اتصالات VHF، الترفيه على متن الطائرة IFE، رادار الطقس، نظام التحذير من الاصطدام، محوري خفيف الوزن ذو أولوية EN4604 منخفض الدخان{2}}خالي من الهالوجين.
2. الطائرات العسكرية والصواريخ والطائرات بدون طيار: رادار المصفوفة المرحلية النشطة المحمولة جواً، والتدابير المضادة الإلكترونية ECM، ووصلة البيانات، ومكونات التردد اللاسلكي الباحث؛ يتم استخدام عدد كبير من الكابلات المحورية الصغيرة RG400 وشبه الصلبة وخفيفة الوزن للغاية لتحقيق التوازن بين تقليل الوزن والتداخل المضاد-.
3. الأقمار الصناعية، والمركبات الفضائية المأهولة، ومسبارات الفضاء السحيق: حمولات الاتصالات على متن الطائرة، والرادار على متن الطائرة، وأجهزة استقبال الترددات اللاسلكية للاستشعار عن بعد؛ عادم منخفض التفريغ، رغوة PTFE مقاومة للإشعاع، شبه صلبة -لتحميل الميكروويف عالي الدقة-.
4. مركبة الإطلاق: مجهزة بأنظمة القياس عن بعد، واتصالات التردد اللاسلكي، وأنظمة التوجيه، وهي قادرة على تحمل تأثيرات الإطلاق القوية وإشعاع اللهب الخلفي ذو درجة الحرارة المرتفعة.

(7) اتجاهات تنمية الصناعة
خفة الوزن القصوى: يعمل ePTFE الموسع والهيكل المركب ذو الجدران الرفيعة-على تقليل الوزن بشكل مستمر، مما يقلل من حمل الطائرة واستهلاك الوقود؛
التردد العالي: تطوير كابلات محورية خاصة بنطاق Ka/Ku منخفضة الخسارة لموجات رادارية 6-40 جيجا هرتز مليمترية وأقمار صناعية عالية الإنتاجية؛
متكامل: مجموعة أسلاك مركبة تفاضلية محورية + عالية السرعة-، مما يبسط تصميم أحزمة الأسلاك داخل المقصورة؛
تمت ترقيته لتحمل البيئات القاسية: نطاق درجة حرارة واسع جدًا للتوسع -85-260 درجة، أكسجين ذري أقوى، تحمل الإشعاع، مناسب لاستكشاف الفضاء السحيق؛
حماية بيئية منخفضة الدخان والهالوجين-: يفرض الطيران المدني الترويج لأغلفة واقية خالية من الفلور ومنخفضة السمية لتعزيز النجاة من الحرائق.