CN112768124A - 一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺，具体涉及电缆领域，包括缆芯，所述缆芯包括四股镀镍铜合金导体和五根玄武岩纤维填充体，且四股所述镀镍铜合金导体外壁均包覆有PI/FEP绝缘薄膜，所述缆芯外壁设置有PTFE微孔膜隔离层，所述PTFE微孔膜隔离层外壁设置有镀金属碳纤维编织套，所述镀金属碳纤维外壁设置有碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层，所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层外壁设置有碳纤维镀金属铜箔丝编织套。本发明航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺，可以有效提升航空航天用电缆的抗核电磁脉冲性能、柔软性以及耐辐射性，具有优越的屏蔽性能，同时外径小、重量轻，可广泛适用于航空航天领域。

Description

一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，更具体地说，本发明涉及一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺。
背景技术
随着我国航空航天事业发展迅猛，对与之配套的电子元器件的技术指标越来越高，航空航天用电线电缆不仅要求具备重量轻、体积小、柔软度高、耐高低温等性能，还要求电线电缆具备耐苛刻环境性能强，其中苛刻环境性能包括抗核电磁脉冲性能。核爆炸所产生电磁脉冲波以空间辐射传播形式，具有幅度大，频谱宽，作用时间短，范围广的特点，可对电子、信息、电力、光电、微波等设施造成破坏，能使未加防护的导弹、卫星、航空机载电子设备和地面控制系统受到严重的干扰，甚至丧失正常的工作能力。强电磁脉冲同样能引起电缆传输功能的失效或损坏，未加抗核电磁脉冲防护的电缆在核电磁脉冲场强50kV/m，频率1GHz的条件下，电缆传递信号收到严重干扰，甚至造成绝缘击穿现象，为保证电缆传输安全可靠，必须对电缆进行核电磁脉冲防护，因此研发一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆具有重要的军事意义和社会意义。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺，本发明所要解决的问题是：现有的航空航天用电缆的抗抗核电磁脉冲性能差、使用时不够柔软以及耐辐射性不好的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，包括缆芯，所述缆芯包括四股镀镍铜合金导体和五根玄武岩纤维填充体，且四股所述镀镍铜合金导体外壁均包覆有PI/FEP绝缘薄膜，所述缆芯外壁设置有PTFE微孔膜隔离层，所述PTFE微孔膜隔离层外壁设置有镀金属碳纤维编织套，所述镀金属碳纤维外壁设置有碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层，所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层外壁设置有碳纤维镀金属铜箔丝编织套，所述碳纤维镀金属铜箔丝编织套外壁设置有护套。
优选的，所述PI/FEP绝缘薄膜设置的厚度为0.15～0.25mm。
优选的，所述PTFE微孔膜隔离层设置的厚度为0.18～0.35mm。
优选的，所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层设置的厚度为0.30～0.60mm。
优选的，所述护套采用PTFE生料带材质制成，且护套设置的厚度为0.45～0.85mm。
一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：导体采用19股镀镍铜合金线，按照“1+7+12”的排列方式进行正规绞合得到信号线芯导体，其最外层绞向为左向，相邻层绞向相反，绞合节径比为12倍；
步骤S2：在导体外用进口恒张力绕包生产线绕包两层PI/FEP绝缘薄膜制得绝缘线芯，其最外层绕包方向为右向，相邻层绞向相反，绝缘厚度为0.15～0.25mm；
步骤S3：对PI/FEP绝缘薄膜线芯绝缘层高温熔封，将烧结箱温度设置预热段温度：80～240℃，熔封段温度：250～350℃，结晶段温度：340～270℃，预热段至熔封段温度设置为阶梯式升高，熔封段至结晶段温度设置为阶梯式降低，其牵引速度为8～10m/min，设置3.0kV的试验电压对烧结后绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验；
步骤S4：将四股绝缘缆芯和五根玄武岩纤维填充体绞合成缆构成缆芯，成缆绞向为右向，绞合节径比为12～14倍；
步骤S5：在缆芯外绕包PTFE微孔膜隔离层，其绕包方向为左向，厚度为0.18～0.42mm；
步骤S6：在PTFE微孔膜隔离层外编织镀金属碳纤维编织套，其编织密度为92％～95％，编织角度为43°～47°；
步骤S7：在镀金属碳纤维编织套外绕包碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层，其绕包方向为右向，厚度为0.30～0.60mm。
步骤S8：在碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层外编织碳纤维镀金属铜箔丝编织套，其编织密度为92％～95％，编织角度为43°～47°；
步骤S9：在碳纤维镀金属铜箔丝编织套外绕包PTFE生料带护套，其最外层绕包方向为右向，相邻层绞向相反；
步骤S10：对PTFE生料带护套高温熔封，将烧结箱温度设置预热段温度：140～250℃，熔封段温度：270～380℃，结晶段温度：380～220℃，预热段至熔封段温度设置为阶梯式升高，熔封段至结晶段温度设置为阶梯式降低，其牵引速度为5～8m/min，设置3.5kV的试验电压对烧结后护套层进行在线火花试验。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，外径小、重量轻，航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆屏蔽层采用镀金属碳纤维编织套、碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带和碳纤维镀金属铜箔丝编织套，相比传统的纯金属屏蔽层，外径减小10～15％，重量减少30～45％。
2、本发明航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，具有优良的抗核电磁脉冲性能，通过利用航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆屏蔽层采用新材料组合，由内向外分别为镀金属碳纤维编织套、碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层、碳纤维镀金属铜箔丝编织套，使电缆具有优良的屏蔽效能，能在高空核爆电磁脉冲场强50kV/m，1GHz频率范围保持屏蔽效能不小于90dB。
3、本发明航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，具有优良的柔软性，由于电缆在设计过程充分考虑到了柔软性，所以在导体绞合及成缆节距上均采用小节径比的节距进行绞合，导体的节径比控制在10～12倍之间，电缆芯线绞合节距控制在12～14倍节径比之间，电缆屏蔽材料采用金属和碳纤维复合材料，有效地提高了电缆的柔软度。
4、本发明航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，具有极强的耐辐射性，航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆采用PI/FEP薄膜绝缘和PTFE生料带护套，能使电缆经受电子射线平均剂量率为(5～10)Mrad/min，辐照总剂量为5×108rad后，电缆绝缘、护套完整，耐电压满足1.5kV/5min不击穿的需求。
附图说明
图1为本发明整体结构的示意图。
附图标记为：1、缆芯；2、镀镍铜合金导体；3、玄武岩纤维填充体；4、PI/FEP绝缘薄膜；5、PTFE微孔膜隔离层；6、镀金属碳纤维；7、碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层；8、碳纤维镀金属铜箔丝编织套；9、护套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例的航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，包括缆芯1，所述缆芯1包括四股镀镍铜合金导体2和五根玄武岩纤维填充体3，且四股所述镀镍铜合金导体2外壁均包覆有PI/FEP绝缘薄膜4，所述缆芯1外壁设置有PTFE微孔膜隔离层5，所述PTFE微孔膜隔离层5外壁设置有镀金属碳纤维编织套6，所述镀金属碳纤维6外壁设置有碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层7，所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层7外壁设置有碳纤维镀金属铜箔丝编织套8，所述碳纤维镀金属铜箔丝编织套8外壁设置有护套9。
所述PI/FEP绝缘薄膜4设置的厚度为0.15～0.25mm。
所述PTFE微孔膜隔离层5设置的厚度为0.18～0.35mm。
所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层7设置的厚度为0.30～0.60mm。
所述护套9采用PTFE生料带材质制成，且护套设置的厚度为0.45～0.85mm。
一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：导体采用19股镀镍铜合金线，按照“1+7+12”的排列方式进行正规绞合得到信号线芯导体，其最外层绞向为左向，相邻层绞向相反，绞合节径比为12倍；
步骤S2：在导体外用进口恒张力绕包生产线绕包两层PI/FEP绝缘薄膜4制得绝缘线芯，其最外层绕包方向为右向，相邻层绞向相反，绝缘厚度为0.15～0.25mm；
步骤S3：对PI/FEP绝缘薄膜4线芯绝缘层高温熔封，将烧结箱温度设置预热段温度：80～240℃，熔封段温度：250～350℃，结晶段温度：340～270℃，预热段至熔封段温度设置为阶梯式升高，熔封段至结晶段温度设置为阶梯式降低，其牵引速度为8～10m/min，设置3.0kV的试验电压对烧结后绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验；
步骤S4：将四股绝缘缆芯1和五根玄武岩纤维填充体3绞合成缆构成缆芯，成缆绞向为右向，绞合节径比为12～14倍；
步骤S5：在缆芯1外绕包PTFE微孔膜隔离层5，其绕包方向为左向，厚度为0.18～0.42mm；
步骤S6：在PTFE微孔膜隔离层5外编织镀金属碳纤维编织套6，其编织密度为92％～95％，编织角度为43°～47°；
步骤S7：在镀金属碳纤维编织套6外绕包碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层7，其绕包方向为右向，厚度为0.30～0.60mm。
步骤S8：在碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层7外编织碳纤维镀金属铜箔丝编织套8，其编织密度为92％～95％，编织角度为43°～47°；
步骤S9：在碳纤维镀金属铜箔丝编织套8外绕包PTFE生料带护套9，其最外层绕包方向为右向，相邻层绞向相反；
步骤S10：对PTFE生料带护套9高温熔封，将烧结箱温度设置预热段温度：140～250℃，熔封段温度：270～380℃，结晶段温度：380～220℃，预热段至熔封段温度设置为阶梯式升高，熔封段至结晶段温度设置为阶梯式降低，其牵引速度为5～8m/min，设置3.5kV的试验电压对烧结后护套层进行在线火花试验。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，包括缆芯(1)，其特征在于：所述缆芯(1)包括四股镀镍铜合金导体(2)和五根玄武岩纤维填充体(3)，且四股所述镀镍铜合金导体(2)外壁均包覆有PI/FEP绝缘薄膜(4)，所述缆芯(1)外壁设置有PTFE微孔膜隔离层(5)，所述PTFE微孔膜隔离层(5)外壁设置有镀金属碳纤维编织套(6)，所述镀金属碳纤维(6)外壁设置有碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层(7)，所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层(7)外壁设置有碳纤维镀金属铜箔丝编织套(8)，所述碳纤维镀金属铜箔丝编织套(8)外壁设置有护套(9)。
2.根据权利要求1所述的一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，其特征在于：所述PI/FEP绝缘薄膜(4)设置的厚度为0.15～0.25mm。
3.根据权利要求1所述的一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，其特征在于：所述PTFE微孔膜隔离层(5)设置的厚度为0.18～0.35mm。
4.根据权利要求1所述的一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆，其特征在于：所述碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层(7)设置的厚度为0.30～0.60mm。
5.根据权利要求1所述的一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆及其生产工艺，其特征在于：所述护套(9)采用PTFE生料带材质制成，且护套设置的厚度为0.45～0.85mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种航空航天用轻型抗核电磁脉冲电缆的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：导体采用19股镀镍铜合金线，按照“1+7+12”的排列方式进行正规绞合得到信号线芯导体，其最外层绞向为左向，相邻层绞向相反，绞合节径比为12倍；
步骤S2：在导体外用进口恒张力绕包生产线绕包两层PI/FEP绝缘薄膜(4)制得绝缘线芯，其最外层绕包方向为右向，相邻层绞向相反，绝缘厚度为0.15～0.25mm；
步骤S3：对PI/FEP绝缘薄膜(4)线芯绝缘层高温熔封，将烧结箱温度设置预热段温度：80～240℃，熔封段温度：250～350℃，结晶段温度：340～270℃，预热段至熔封段温度设置为阶梯式升高，熔封段至结晶段温度设置为阶梯式降低，其牵引速度为8～10m/min，设置3.0kV的试验电压对烧结后绝缘线芯上的绝缘层进行在线火花试验；
步骤S4：将四股绝缘缆芯(1)和五根玄武岩纤维填充体(3)绞合成缆构成缆芯，成缆绞向为右向，绞合节径比为12～14倍；
步骤S5：在缆芯(1)外绕包PTFE微孔膜隔离层(5)，其绕包方向为左向，厚度为0.18～0.42mm；
步骤S6：在PTFE微孔膜隔离层(5)外编织镀金属碳纤维编织套(6)，其编织密度为92％～95％，编织角度为43°～47°；
步骤S7：在镀金属碳纤维编织套(6)外绕包碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层(7)，其绕包方向为右向，厚度为0.30～0.60mm。
步骤S8：在碳纤维填充PTFE半导电微孔膜包带屏蔽层(7)外编织碳纤维镀金属铜箔丝编织套(8)，其编织密度为92％～95％，编织角度为43°～47°；
步骤S9：在碳纤维镀金属铜箔丝编织套(8)外绕包PTFE生料带护套(9)，其最外层绕包方向为右向，相邻层绞向相反；
步骤S10：对PTFE生料带护套(9)高温熔封，将烧结箱温度设置预热段温度：140～250℃，熔封段温度：270～380℃，结晶段温度：380～220℃，预热段至熔封段温度设置为阶梯式升高，熔封段至结晶段温度设置为阶梯式降低，其牵引速度为5～8m/min，设置3.5kV的试验电压对烧结后护套层进行在线火花试验。
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