CC BY
23<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 621.3.019.3
СВОЙСТВА ПАЯНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ ПРОВОДОВ
В БОРТОВОЙ КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ
И. С. Васильев1'2*, С. В. Ефремов1, С. Б. Сунцов1, А. П. Леонов2
1АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 Национальный исследовательский Томский политехнический университет Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Ленина, 30 E-mail: vasilyev_is@sibmail.com
Приведены результаты испытаний паяных соединений алюминиевых проводов. Качество паяных соединений алюминиевых проводов, которые ранее не применялись в кабельной сети космических аппаратов, соответствуют установленным требованиям.
Ключевые слова: паяные электрические соединения, испытания, электрические и механические характеристики, алюминиевые провода, бортовая кабельная сеть, космический аппарат.
PROPERTIES OF SOLDERING ELECTRICAL CONNECTIONS OF ALUMINIUM WIRES IN ON-BOARD CABLE NETWORK
I. S. Vasilyev1,2*, S. V. Efremov1, S. B. Suntsov1, A. P. Leonov2
1JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation 2National Research Tomsk Polytechnic University 30, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation E-mail: vasilyev_is@sibmail.com
The article provides test results of soldering connections of aluminum wires. The quality of soldering connections of aluminum wires that have not been used before in on-board cable network in satellite, but they meet the specified requirements.
Keywords: soldered electrical connections, tests, electrical and mechanical characteristics, aluminum wires, onboard cable network, satellite.
Обеспечение высокого качества электрических соединений в бортовой кабельной сети (БКС) космических аппаратов (КА) является наиболее важной задачей. Качество электрических соединений в целом определяется двумя характеристиками, а именно: механической прочностью и электрическими свойствами. Также одной из актуальных задач при изготовлении БКС является обеспечение максимально возможной минимизации массы.
Для выполнения данной задачи в АО «ИСС» был проведен поиск возможных решений, в результате которого было решено проработать возможность эксплуатации посеребренных алюминиевых проводов (АП) для космического применения. Однако встала задача по отработке технологии пайки нового типа
материалов. Для выполнения данной задачи с целью отбора наиболее технологичных материалов для пайки алюминия были изготовлены образцы паяных соединений с применением различных материалов для пайки, указанных в таблице. Для сравнительного анализа качества соединений также были изготовлены соединения с использованием посеребренных медных проводов космического применения. Пайка медных проводов выполнялась по штатному технологическому процессу АО «ИСС».
После выполненного отбора материалов для пайки были изготовлены образцы для экспериментальной отработки технологии пайки нового типа проводов. Результаты экспериментальной отработки показаны на рис. 1.
Перечень материалов для паяных электрических соединений
Тип материала Механическая прочность при растяжении, Н/мм2 R, Ом'мм2/м Температура пайки, оС Материал жилы провода Флюс
ПСрОС2-58 [1] - 0,141 235 ± 5 алюминий ЛТИ-120
ПСрОС3-58 [1] - 0,145 240 ± 5 алюминий ЛТИ-120
Sn62Pb36Ag2[2] 45 0,116 235 ± 5 алюминий ELR 1 %
ПОС 61 [3; 4] 42,1...47 0,139 185 ± 5 медь ФКт
Хонтролъ и испытания ракетно-космической техники
Рис. 1. Сравнительный вид полученных образцов соединений АП внахлест: а - соединения АП с использованием припоя ПСрОС2-58 и флюса ЛТИ-120; б - соединения АП с использованием припоя ПСрОС3-58 и флюса ЛТИ-120; в - соединения АП с использованием припоя иностранного производства
Sn62Pbз6Ag2 с флюсовым сердечником ELR 1 %
Величина падения напряжения, мВ
4,5 4 3,5 3 2Т5 2 1,5 I
0,5 0
|
N>
Vh r -----
1 >
\ jH 2
i
1 у. Алюминиевый провод Р51509]
{AWG 18,0,93 мм:) пайка 2+ Медный провод N/1026-15-0,5
(0,5 мм2) пайка 3 Максимальная допустимая величина падения напряжения в области пайки
0
100
200
300
400
500
600
Количество тепмоттиклов. п
Рис. 2. Результаты электрических испытаний в течение 500 циклов изменения температуры
Как видно из рис. 1, наиболее высокое качество паяных соединений имеют образцы алюминиевых проводов, показанные на рис. 1, а, б с припоями ПСрОС2-58, ПСрОС3-58 и флюса ЛТИ-120.
По результатам проведенного отбора материалов для пайки были изготовлены образцы кабелей, включающие в себя паяные соединения алюминиевых и медных проводов, которые в настоящее время подвергаются испытаниям, полностью имитирующим реальные условия эксплуатации. Условия проведения испытаний заключаются в следующих воздействиях: изменение температуры составляет от -120 до +110 оС, скорость изменения температуры 5...6 оС/мин, общий объем термоциклов не менее 5 000, величина остаточного атмосферного давления в 10-5 мм рт. ст., величина тока 2,4...4 А в зависимости от сечения проводов. После проведения каждых 100 циклов вплоть до 500 выполнялось извлечение образцов для промежуточного контроля механических и электрических характеристик.
В результате испытаний на механическую прочность на разрыв паяных соединений в контактах соединителей алюминиевых и медных проводов в соответствии с режимами, указанными в [5], было установлено, что область пайки имеет прочность, превышающую прочность алюминиевого или медного провода. При приложении нагрузки разрыв всегда происходил в токопроводящей жиле провода за пределами области пайки, что указывает на высокую устойчивость паяных соединений к внешним воздействующим факторам. С учетом того что область пайки в соединителях заливается компаундом с целью обеспечения дополнительной защиты соединений, то проведение данного вида испытаний для штатных изделий нецелесообразно. Однако для достижения целей данных исследований заливка компаундом не выполнялась.
Результаты промежуточных электрических испытаний паяных алюминиевых и медных проводов в течение первых 500 циклов показаны на рис. 2.
Как видно из рис. 2, величина электрического сопротивления в области пайки изменяется синхронно на всем протяжении испытаний и не выходит за допустимые пределы.
В итоге на промежуточном этапе определено: воздействие режимов, имитирующих реальные условия эксплуатации БКС КА на орбите, не оказывает существенного влияния на характеристики паяных соединений алюминиевых и медных проводов.
Дальнейшее проведение всего комплекса испытаний до конца 2016 года позволит внедрить новую технологию изготовления электрических соединений с алюминиевыми проводами с сечением 0,35 мм2 и более в БКС перспективных КА, которая позволит существенно снизить массу БКС при сохранении прежнего уровня надежности.
Библиографические ссылки
1. ГОСТ 19738-74. Припои серебряные. Марки. Введ. 1975-01-01. М., 1975. 5 с.
2. Приборы и инструменты. Припои [Электронный ресурс]. URL: http://www.platan.ru/pdf/ pribor_original1_32.pdf (дата обращения 20.08.2016).
3. Цветные металлы и сплавы: справочник. Н. Новгород. 2001. 278 с.
4. Лашко C. В., Лашко Н. Ф. Пайка металлов. 4-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1988. 376 с.
5. ECSS-Q-ST-70-26C Space product assurance. Crimping of high-reliability electrical connections. [Электронный ресурс]. European Cooperation for Space Standardization (ECSS). 2008. URL: http://www.ecss.nl (дата обращения 03.03.2013). 41 p.
Тешетневс^ие чтения. 2016
References
1. GOST 19738-74. Pripoi serebrjanye. Marki. [State Standart 19738-74. Silver solders. Types]. 1975. 5 p.
2. Pribory i instrumenty. Pripoi. [Devices and instruments. Solders] Available at: http://www.platan.ru/ pdf/pribor_origmal 1_32.pdf/ (accessed 20.08.2016). (In Russ.)
3. Cvetnye metally i splavy. Spravochnik. [Nonferrous metals and alloys]. Nizhniy Novgorod,. 2001. 278 p.
4. Lashko C. V., Lashko N. F. Pajka metallov [Soldering of metals]. 4-e izd., pererab. i dop. M.: Mashinostroenie, 1988. 376 p.
5. ECSS-Q-ST-70-26C Space product assurance. Crimping of high-reliability electrical connections. European Cooperation for Space Standardization (ECSS). 2008. Available at: http://www.ecss.nl (accessed 03.03.2013). 41 p.
© Васильев И. С., Ефремов С. В., Сунцов С. Б., Леонов А. П., 2016
УДК 629.78
НАЗЕМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ И ФОРМЫ РЕФЛЕКТОРА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТРИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ
М. Г. Горелко*, Д. Е. Синицкий, Д. А. Федченко, С. А. Дернов, М. Г. Матыленко
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
*E-mail: zizi_top@list.ru
Рассматриваются основные принципы построения, структура оптического стенда на основе матричного источника излучения. Описывается принцип его действия и функциональные возможности.
Ключевые слова: бортовой комплекс, динамические испытания, космический аппарат.
TESTING GROUND CONTROL BOARD SET CONDITIONS AND FORMS OF SPACECRAFT REFLECTOR USING MATRIX OF RADIATION SOURCES
M. G. Gorelko*, D. E. Sinitskiy, D. A. Fedchenko, S. А. Dernov, M. G. Matylenko
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation
*E-mail: zizi_top@list.ru
The research considers basic principles of the structure of the optical bench through the matrix of the radiation source. It describes the principle of its operation andfunctionality.
Keywords: onboard complex, dynamic testing, spacecraft.
Для точного наведения крупногабаритной раскрываемой антенны в форме внеосевого параболоида на какой-либо участок земли необходимо обеспечить контроль формы ее поверхности и положения в пространстве. Поэтому для получения данных о расстоянии и направлении положений контрольных элементов (далее - КЭ), установленных равномерно на ра-диоотражающую поверхность рефлектора антенны, был разработан бортовой комплекс (далее - БК) контроля положения и формы рефлектора. Для проведения наземных испытаний БК необходимо выполнить имитацию отраженного излучения от контрольных элементов.
Опыт АО «ИСС» по проведению наземных экспериментальных отработок систем ориентации и стабилизации КА показал, что наиболее эффективным способом испытаний является применение методов полунатурного моделирования [1]. Эти методы предпо-
лагают применение имитаторов внешних воздействий с целью создания среды функционирования комплекса, приближенной к эксплуатационной [2-3].
В настоящее время для решения задач наземной экспериментальной отработки части БК [4], состоящей из углоизмерительного прибора (далее - УП), в АО «ИСС» была предложена концепция оптического стенда на основе матричного источника излучения (далее - оптический стенд).
Применение предложенного оптического стенда на этапе наземных экспериментальных испытаний части БК должно повысить качество отработки алгоритмов, используемых для обработки данных, формируемых УП.
Структура оптического стенда приведена на рис. 1.
Два матричных излучателя 3 образуют два канала передачи изображения фрагмента рефлектора с установленными на нем КЭ. С помощью светодиодов 1
