一种航空用耐高温特种光缆的制作方法

本实用新型涉及航空特种光缆技术设备领域，特别涉及一种航空用耐高温特种光缆。

背景技术：

光纤通道是一种具有高实时性、高可靠性、高带宽、高性价比商业特征和开放式的网络，在带宽、数据延迟、传输媒体和距离、可靠性、错误检测、优先级等方面均具有适合于航空电子系统的良好特性，已成为新一代先进综合式航空电子系统统一网络互连的首选方案。

FC-AE(Fiber Channel Avionics Environment光纤通道航空电子领域)为整个光纤通道协议簇中专门制定了一组子集，这组子集指定了使用在民用和军用航空工业环境，通过交换机和(或)仲裁环拓扑结构进行连接的光纤通道设备在协议方面的选项。该标准共定义了五个子集，每一种协议子集支持不同的航空电子系统需求。FC-AV是FC中为传输视频数据而定义的一个子集，通过容器系统规定了数字音、视频到FC帧格式的映射规则，为FC网络传输数字音视频提供了一种标准，能够满足航空航天和军用系统中高速、实时性、任务关键性的数字音视频传输需要。

现有技术中，航电环境复杂，并且具有多播、广播、时钟同步、端口监控、帧的优先级、混合帧级别等特殊需求，使得开发人员辨别和判断问题变得困难；而现有技术中的光纤，还无法适应极端应用环境指标要求，如：耐温、耐扭、抗弯、耐老化、耐腐蚀、耐盐、耐紫外线、耐油；因此也就无法保证光电信号传输与测试的高灵敏度和高可靠性要求，例如：光纤的耐温是航空光缆的重要技术指标，传统的传感器对温度进行实时监控，在极端环境下可用的传统温度测量元件不足，抗干扰能力和测量准确度低，测出的数值不准确精度低；再如：市场上现有的光缆短距离传输性能优势不明显，抗弯能力差，不易保护等，故在航空领域的应用与发展缓慢；因此，航空航天工业急需要研发综合性能高的特种光缆来满足市场的需求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种航空用耐高温特种光缆，针对现有技术中的不足，为了应对航空航天中极端环境条件的要求，采用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE，俗称F-40)材料为特种光缆的外护套，采用芳纶纤维和F-40纤维等股数混合编织成为纤维层，并设计异形搭接螺旋式铠管作为防护层，内置多根紧包光纤；使得特种光缆耐温性能在-55℃—+85℃，外护套无任何尺寸、颜色和标志可读性的变化，光缆无断裂；并提高了光缆的耐温、耐扭、抗弯、耐老化、耐腐蚀、耐盐、耐紫外线、耐油的综合性能，同时保证了特种光缆的信号敏感度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种航空用耐高温特种光缆，包括外护套、混编纤维层、铠管、紧包层、涂覆层、包层、纤芯、异形钢带、搭接缝，其特征在于：

所述特种光缆由外至内依次设置有外护套、混编纤维层、铠管和多根紧包光纤，所述紧包光纤从外至内依次包括紧包层、涂覆层、包层和纤芯；所述紧包层采用热塑聚酯弹性体嵌段共聚物(Hytrel材料，俗称海翠)，所述热塑聚酯弹性体嵌段共聚物包含结晶的聚丁烯对苯二酸盐和非结晶的长链乙二醇两种结构；所述涂覆层采用聚丙烯酸酯，所述包层采用掺杂的二氧化硅，所述纤芯采用二氧化硅材质；所述铠管采用不锈钢材质的异形钢带，通过相互搭接螺旋缠绕而成，相邻搭接的异形钢带之间设置有搭接缝；所述铠管外部紧密设置有混编纤维层，所述混编纤维层由相同股数的芳纶纤维和F-40纤维混合编织而成；所述混编纤维层外部设置有外护套，所述外护套采用乙烯-四氟乙烯共聚物；所述外护套、混编纤维层、铠管和多根紧包光纤通过绞合注塑成缆机一体式成型为航空用耐高温特种光缆。

优选的，所述芳纶纤维的股数范围为3—10股，所述F-40纤维的股数范围为3—10股。

优选的，所述异形钢带采用304不锈钢材料，保证光纤在铠管内自然弯曲，具有耐高压，抗强拉的特点，所述异形钢带的搭接边宽度占异形钢带总宽度的三分之一，所述异形钢带单边壁厚为0.4mm，所述铠管的管径为1.9mm—2.5mm。

优选的，所述紧包层在光纤受到外力作用时起缓冲作用，保证多根光纤在特种光缆在铠管内不易窜动，所述紧包层的壁厚尺寸范围为0.55±0.05mm。

优选的，所述涂覆层、包层、纤芯合成为0.6mm光纤，并通过紧包层形成紧包光纤，所述特种光缆内设置2根G.657A2和2根OM3着色紧包光纤。

所述特种光缆满足在600N的拉力下，保持10min，光纤不断裂，护套无目视可见开裂；所述特种光缆满足长期压力大于2000N/100mm，短期压力大于3000N/100mm；所述特种光缆直径控制在3.5mm，其耐温性能指标范围为-55℃—+85℃，在温度变化速率为40℃/h，循环次数为10次工况下，满足光纤不断裂，护套无目视可见开裂的合格判据；所述特种光缆满足反复弯曲循环次数300次；敷设时允许弯曲半径最小达到7.5D。

本实用新型的工作原理为：光纤传感器是伴随着光导纤维及光通信技术的发展而逐步形成的，是根据光在光纤中传播时，由于被测对象的影响，使得光的频率、波长、相位、强度等参数发生变化，通过检测接收光参量，对被测对象进行检测和控制的一种装置。由于光纤传感器具有体积小、重量轻、测量灵敏度高、复用能力强、抗电磁干扰、易于嵌入材料内部等诸多优点，近年来受到广泛关注。然而在航空航天领域，不断进步的飞行器技术以及严酷复杂的航天极端应用环境，使得传统的电子和机电传感器渐渐无法满足实际的测量要求。因此光纤传感器的优势更加凸显，特别是特种光缆非常适合航空航天极端环境下温度、应变、压力、声振动以及角速度等多种参量的测量。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：在航空航天中极端环境条件要求下，采用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE，俗称F-40)材料为特种光缆的外护套，采用芳纶纤维和F-40纤维等股数混合编织成为纤维层，并设计异形搭接螺旋式铠管作为防护层，内置多根紧包光纤；使得特种光缆耐温性能在-55℃—+85℃，外护套无任何尺寸、颜色和标志可读性的变化，光缆无断裂；并提高了光缆的耐温、耐扭、抗弯、耐老化、耐腐蚀、耐盐、耐紫外线、耐油的综合性能，同时保证了特种光缆的信号敏感度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种航空用耐高温特种光缆横截面结构图示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种航空用耐高温特种光缆铠管搭接纵剖面示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.外护套 2.混编纤维层 3.铠管

4.紧包层 5.涂覆层 6.包层

7.纤芯 8.异形钢带 9.搭接缝

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1和图2，本实用新型提供了一种航空用耐高温特种光缆，包括外护套1、混编纤维层2、铠管3、紧包层4、涂覆层5、包层6、纤芯7、异形钢带8、搭接缝9。

所述特种光缆由外至内依次设置有外护套1、混编纤维层2、铠管3和四根紧包光纤，所述紧包光纤从外至内依次包括紧包层4、涂覆层5、包层6和纤芯7；所述紧包层4采用热塑聚酯弹性体嵌段共聚物，所述热塑聚酯弹性体嵌段共聚物包含结晶的聚丁烯对苯二酸盐和非结晶的长链乙二醇两种结构；所述涂覆层5采用聚丙烯酸酯，所述包层6采用掺杂的二氧化硅，所述纤芯7采用二氧化硅材质；所述铠管3采用不锈钢材质的异形钢带8，通过相互搭接螺旋缠绕而成，相邻搭接的异形钢带8之间设置有搭接缝9；所述铠管3外部紧密设置有混编纤维层2，所述混编纤维层2由相同股数的芳纶纤维和F-40纤维混合编织而成；所述混编纤维层2外部设置有外护套1，所述外护套1采用乙烯-四氟乙烯共聚物；所述外护套1、混编纤维层2、铠管3和多根紧包光纤通过绞合注塑成缆机一体式成型为航空用耐高温特种光缆。

所述芳纶纤维的股数为5股，所述F-40纤维的股数为5股。

所述异形钢带8采用304不锈钢材料，保证光纤在铠管3内自然弯曲，具有耐高压，抗强拉的特点，所述异形钢带8的搭接边宽度占异形钢带8总宽度的三分之一，所述异形钢带8单边壁厚为0.4mm，所述铠管3的管径为1.9mm—2.5mm。

所述紧包层4在光纤受到外力作用时起缓冲作用，保证多根光纤在特种光缆在铠管3内不易窜动，所述紧包层4的壁厚尺寸范围为0.55±0.05mm。

所述涂覆层5、包层6、纤芯7合成为0.6mm光纤，并通过紧包层4形成紧包光纤，所述特种光缆内设置2根G.657A2和2根OM3着色紧包光纤。

所述特种光缆满足在600N的拉力下，保持10min，光纤不断裂，护套无目视可见开裂；所述特种光缆满足长期压力大于2000N/100mm，短期压力大于3000N/100mm；所述特种光缆直径控制在3.5mm，其耐温性能指标范围为-55℃—+85℃，在温度变化速率为40℃/h，循环次数为10次工况下，满足光纤不断裂，护套无目视可见开裂的合格判据；所述特种光缆满足反复弯曲循环次数300次；敷设时允许弯曲半径最小达到7.5D。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：在航空航天领域，不断进步的飞行器技术以及严酷复杂的应用环境，使得传统的电子和机电传感器渐渐无法满足实际的测量需求。例如，在航空领域，面对先进航空飞行器在高超声速飞行、大迎角机动、隐身性能等方面日益严苛的需求，传统探针式大气数据传感技术已难以实现实时准确的大气数据测量；在航天领域，航天器在轨运行期间要经历极其复杂严酷的空间环境(包括真空、低温、黑背景等)，现有传统电子测温传感设备无法串行工作，而受热真空环境限制目前尚未实现声振动参量的监测，以及应变和压力参量在极限温度下的大范围多点测量，不能全面表征航天器性能，这会对航天器造成不同程度的破坏，严重影响航天器使用寿命，甚至导致灾难性事故，代价巨大。与传统的机电或电子传感器相比，光纤传感器更符合现代传感技术的需求，特别是在航空航天领域的极端应用环境下，光纤传感器的独特优势更加凸显。作为未来国防航空航天关键技术，航空航天光纤传感技术的研究具有重要的学术价值和应用前景，对航空航天工业的发展具有重要意义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。