防寒屏蔽控制电缆

DF21C武器系统属国家高新、重点工程项目，轻型防寒屏蔽控制电缆是此项工程的关键配套产品。为克服武器系统原有的弱点，对原有部件和材料做改进，提高其实战性能，为此对轻型防寒屏蔽控制电缆提出了耐寒、减重、抗电磁脉冲等要求。此三项性能结合在一起，在短期内研制出该产品对提高武器系统作战能力是十分必要。

2 项目的关键技术及主要研制内容

该电缆各项性能改进后将直接影响到武器控制系统是否灵敏，战术性能是否优良，为此使用部门提出了以下几点的技术要求：

(1)使用环境温度：-50——+65℃。

(2)抗电磁干扰：200 MHz及以下时衰减≥60dB。

(3)重量：导体截面为0．35 mm2，32芯电缆≤225 kg／km；导体截面为0．30 mm2，32芯电缆≤200kg／km 。

(4)小弯曲半径：≥5倍电缆直径。

(5)电缆定长：170 m。

根据上述技术要求，经我们慎重研究、反复推敲，对轻型防寒屏蔽控制电缆进行了如下设计：电缆型号和规格为KYVRP-GS 32×0．35 mm2；32×0．30 mm2。其中，K为控制电缆；Y为交联聚乙烯绝缘；V为聚氨酯护套；R为软电缆；P为屏蔽型；G为高等级符号；S为屏蔽衰减(编者注：我国电线电缆标准通常将Y表示聚乙烯；V表示聚氯乙烯；而用YJ表示交联聚乙烯，其中J为交联；用A表示聚氨酯(TPU)，A为“氨”的读音)。

电缆结构中导电线芯为7／0．23 mm(0．30mm2)或7／0．26 mm(0．35mm2)绞合线芯；绝缘采用交联聚乙烯(XLPE)，与导线一起组成绝缘线芯；32芯绝缘线芯按5+11+16成缆方式绞合成缆芯；在缆芯外分别先后绕包铝塑复合带、高导磁率钴基合金带，且在这两者绕包之前分别纵向安置两根裸铜线和裸合金线，以保证电气的导通；后挤包聚氨酯外护套。电缆的主要结构尺寸及部分参数见表1。

新产品的出现势必伴随新技术、新材料的应用，轻型耐寒控制电缆也是同样。由于新型电缆与原电缆相比要求减重，但使用的功能以及电缆的机械物理性能却不能降低，而且在耐寒性以及抗电磁干扰等方面还需要增强，围绕着这一主题，我们通过研究、分析认为，必须大限度地减少电缆的多余功能并广泛采用新材料、新技术，以达到电缆功能强、重量轻且耐寒的目的。去除多余功能是电缆结构设计的主导思想，根据协议要求，在满足电气、机械、物理性能的前提下，通过结构设计与材料的选用，使电缆具有原有的功能，但体积小，重量轻。

2.1 绝缘线芯的结构设计和材料的选用

首先在满足导体电阻率的前提下，选择小直径导体，因此提高导体的导电率就成为导体减重的关键，而提高导体本身固有的导电率是十分困难的或者说是难以实现的，因此，须正确地选择导体的轧制、拉拔退火、韧炼等工艺，使导体始终保持原有的高导电率，从而提高导体的有效利用率来满足减小导体重量的要求。为此，导电线芯采用高导电率的电工无氧铜，并正确和合理地选择加工工艺和精心地加工，大限度地降低导体的电阻率及重量，然后绞合为7／0．23 mm或．7／0．26 mm的绞合线芯。

为了减小电缆的重量及其外径，经设计计算，绝缘线芯的绝缘厚度选择为0．20 mm的薄层结构，绝缘线重量≤0．47 kg／km。但是，根据产品的技术要求，电缆的耐电压水平为800 V、2 min；绝缘电阻为200 MΩ·km，因此，宜选择密度低、热阻小、电气和机械物理性能优，可挤制成薄层绝缘的交联聚乙烯(XLPE)。因为XLPE经交联后，它不仅保持聚乙烯原有的优良电气性能，而且可较大地提高其机械物理性能，为选择薄层绝缘提供了基础。

2.2 提高电缆的屏蔽性能

屏蔽性能的好坏是关系到电缆以及与其连接的整个武器系统是否能满足使用要求的关键之一。增强屏蔽性能效果的方法通常是依靠加大屏蔽厚度或用多种材料组成多层屏蔽来实现，传统的屏蔽一般采用金属丝编织而成，这种屏蔽型式在200 MHz的干扰源下是无法满足系统对电缆的要求的。众所周知，电缆内、外的电磁耦合是通过电磁波在屏蔽体内的扩散而进行的，所以决定屏蔽体屏蔽效能的参数是屏蔽体材料的电导或磁导、厚度及层数。本产品用增加屏蔽层数和加大厚度显然是不可取的，但采用高电导率和高磁导率的复合屏蔽结构是提高电缆屏蔽性能的、事半功倍的正确途径，为此我们选择了高电导率的铝塑复合屏蔽带(电屏蔽)和高磁导率的钴基合金带(磁屏蔽)的组合屏蔽结构。

于是我们同兄弟单位共同研制开发了具有极低的矫顽磁力、导磁系数可达50000以上高导磁钴基带。尽管其具有优良的导磁性能，是一种很好的屏蔽材料，但是由于其非晶结构的特性，使其不具备一般金属材料的塑性，不利于加工。为解决其加工性就必须提高塑性并使其厚度尽可能薄，以达到功能指标的要求。我们对其进行了塑性复合，解决了在加工过程中功能损失的问题，终使屏蔽层达到减重效果又不损失功能，并使其在200 MHz以下的频带内达到60 dB以上的屏蔽效果。

2.3 提高电缆的耐寒性

电缆综合性能的实现及功能的发挥很大程度上取决于电缆护套，考虑到电缆耐寒、减重，武器系统在作战条件下有可能触及到油污、辐射环境，使用时出现拖拽、摩擦等现象。我们选择了改性聚氨酯材料作为电缆护套，这种材料通过改性后低温脆化温度可达-65℃，且具有耐磨、耐辐射、耐油、耐臭氧性。通过加大软段分子量和交联度，增加柔韧性，使电缆变得更柔软。聚氨酯护套的选择不仅使电缆的耐寒性能提高，更重要的是这种材料的密度较小，仅为1～1．05 g／cm ，并在保证护套机械物理特性条件下，减小护套的厚度，以使电缆重量减轻。