航天用电连接器的接触可靠性分析

航天用电连接器的接触可靠性分析

摘要：航天用电连接器是控制系统的重要组件，具有传输电能、控制信号的关键作用。因此，航天用电连接器的质量和结构稳定性对使用性能和整个系统工程有着重要影响。但目前航天用电连接器存在插孔松弛、插针窜动、簧片断裂等现象，严重影响接触器的正常工作效果。为此，应通过接触电阻测量和单孔分离力测量两种方法测量接触可靠性，从而了解失效机理和原因，分析影响因素，制定有效的解决措施，为航天系统应用提供助力。

关键词：航天；用电连接器；接触可靠性

接触可靠性是保障航天用电连接器正常运行的特性，虽然不同用电连接器的构造和复杂程度存在差别，但接触件始终为核心零件，具有导电功能，能够将电压、信号等传递到相匹配的接触件上，从而为控制系统提供支撑。为此，应做好航天用电连接器接触可靠性的分析工作，制定有效的检验方法，提升用电连接器的可靠性。

1.航天用电连接器接触失效情况

1.1插孔出现松弛现象

某信号火箭搭载遥感电缆网，在设置之后的试运行阶段发生异常情况，经过通导检查发现某矩形插头第21芯插孔出现松弛现象，利用标准插针进行分离力测试，发现分离力在0.1N以下，也不满足正常的检测标准。工作人员利用分解方法将插头取出，并通过显微镜对比失效插孔和常规插孔的侧面情况。根据对比结果发现，插孔插合接触可靠性受到侧簧片向内收口的变形量影响，失效插孔在插合状态下产生的接触正压力簧片向内收口变形不明显，因此造成了接触失效问题。

1.2插针出现轴向窜动现象

在某航天卫星的总装过程中，出现了分离插座第36芯插针向内轴窜动现象，窜动距离大约为1.4mm。经过调查发现，自动机床加工中出现了夹套松动情况，

原本设计图纸的定位长度为10mm，实际长度变为8.6mm。也正是因为这种距离原因，导致失效插针在插入绝缘体后出现了一个小空隙，导致插针出现窜动现象，

造成了接触不可靠的问题。

1.3插孔定位簧片断裂

在卫星编码遥测机印刷电路连接用矩形插座电装时，工作人员经过检查发现

第37芯插孔出现偏移现象，尤其是在焊接后出现了松动下掉情况。在调查后了

解到插孔上具有定位作用的小簧片发生断裂，小簧片底部出现了压痕，断裂表面

存在附着物。由此确定小簧片在出厂装配前已经断裂。而外部插孔材料为铍青铜，是在多次冲剪折弯后成型的，很可能在冲剪过程中因为外部压力过大出现了裂纹

扩大情况，小簧片本身抗性较弱，超过自身承受能力而出现了断裂情况。

1.4绝缘板内出现毛刺

某飞船应用压接式圆形插头，在电装过程中发生了个别芯压接导线接触不到位，锁不住的现象。工作人员现场检查插头绝缘安装板组件，发现安装内有一个

齿套室，稳定状态下的齿套外径与孔径相同，但安装孔明显小于齿套室孔径。另外，齿套室具有一定轴向力，其借助自身弹性贴在内壁上，避免出现两端外滑情况。此时齿套室簧片到前安装板凸台的距离要大于和等于插针上台阶高度，因此

要合理确定压接导线位置，可通过齿套簧片卡住插针断面，以此起到固定压接导

线的作用。但从检查发现，绝缘前安装板齿套定位处存在（0.1-0.2）mm的毛刺，这就导致安装孔齿套簧片到前安装板的距离小于正常安装孔距离，最终出现了接

触不牢靠、定位锁不住的情况。

1.5焊勺出现断裂现象

某火箭搭载电缆网的小型矩形插座，在焊接后出现了接触件短接部位断裂的

情况，已知生产厂家建议使用的焊线截面积是0.13-0.21mm2，实际使用的焊线截

面积为0.5mm2，这就出现了焊线过粗情况，甚至有些插座使用一芯双线，导致焊

线直径明显大于接触件端接部位直径。另外，部分接触件在应用中需要加上护管

套，使得接触件间距大于原本尺寸的50%，出现了接触件的挤压应力，当该应力大于一定范围时，很可能造成接触件端接处断裂，尤其是在装上尾罩后增大焊点承受压力，导致焊勺出现断裂问题。另外，除接触件的焊勺断裂外，已焊接好的连接器也可能出现连接失效情况，从而埋下安全隐患。

2.航天用电连接器接触可靠性的试验手段

2.1接触电阻测量

2.1.1集中电阻

在航天用电连接器技术的试验阶段，一般会利用单孔分离力和接触电阻检查项目，从而了解到用电连接器的接触可靠性。从接触电阻角度来讲，集中电阻在电流经过插针和接触面时，可以显示集中电阻值。但是，接触件表面可能存在一定的凸起情况，接点接触无法代表整个接触面接触。为此，集中电阻检测要综合考量电阻和材料性能、表面粗糙度、电镀质量等方面的关系，确定接触正压力对于电阻的影响。另外，在正压力提升的情况下，接触点和接触面积都处于上升趋势，接触点从弹性变形过渡到塑性变形，此时集中电阻值慢慢减弱，并逐渐进入稳定状态，而用电连接器接触件在通电后也能够影响集中电阻检测效果。

2.1.2膜层电阻和欧姆电阻

膜层电阻是由接触表面膜层和一些污染物组成的，其来源途径主要有两种，首先是灰尘、松香、油污等附着于表面，在接触点表层形成一层表膜，而表膜中的小颗粒则落到接触表面的凹陷处，由此减小了接触面积，扩大了接触电阻值，使得膜层电阻处于不稳定的状态。若是灰尘等附着严重，很可能完全隔离两层表面。其次是物理吸附和化学吸附途径，在金属表面形成污染膜，若是航天用电连接器采用镀金连接件，氧是无法吸附在表层的，但对碳氢化合物有着较强的吸附能力，主要气体有乙炔、乙烯等。为此，工作人员应保证航天用电连接器的卫生与清洁，可以采取相关清洗工艺和密封措施创造一个整洁的环境空间，尤其是在储存和现场操作中做好除尘、防湿处理，避免产生污染情况。同时，在具体测量中可以利用接触电阻测量仪专用夹具进行作业，将其夹在被测接触件两端，并插

配接触件，引出欧姆电阻。实际总电阻值是由集中电阻、膜层电阻和欧姆电阻确

定的，由此提升接触电阻试验的准确性。

2.2单孔分离力测量

因为分离力受到正压力和摩擦系数的影响，从正压力角度来讲，其测量要综

合分析机械力、接触件磨损情况、微振腐蚀、镀层等因素的影响，并按照正压力

计量公式进行计算。摩擦系数受表面粗糙程度、镀层质量、润滑等因素的影响，

可以选择直径为0.8mm的插孔进行试验，并提前涂抹保护剂，但在具体检测中因

为插针直径超差，粗糙程度不合理影响检查效果。为此，要使用标准插针进行测试，剔除单孔分离力小的失效产品，避免因为振动冲击影响信号状态。也可以利

用这种方法检查接触可靠性，比电阻测量更有效。

结语：接触件是影响航天用电接触器可靠性的重点，在使用过程中要尽量维

持较低的电阻值，满足接触件应用的弹性需求，从而符合不同高低温环境的需要。另外，还要保持合适的正压力，符合镀层光滑、厚度等标准，不断提升生产和设

计水平，提高接触可靠性，保障接触件的质量与安全。

参考文献：

[1]甄晓改,刘大亮,刘亚东,李福滨,杨利锋.航天产品电连接器插接人因可靠

性研究与应用[J].质量与可靠性,2020(04):28-33.

[2]张义,彭晓杰,朱恒静,王腾研,逄哲.典型航天电连接器接触件镀层结构及

其特性试验分析[J].质量与可靠性,2020(03):7-11+16.