城市空中交通
利用高功率、高压互连解决方案加速城市空中交通 (UAM) 创新
这是 TE Connectivity (TE) 关于应对城市空中交通 (UAM) 项目挑战的解决方案系列白皮书中的第一篇。 75 年来，我们在全球技术和制造领域一直处于优势地位，致力于为客户提供适用于航空、航天、汽车和防务应用的各种连接和传感产品。作为首选创新合作伙伴，TE 在这份白皮书中大致介绍了其不断发展的产品组合，这些产品可以满足电动飞行的重要动力要求。
机遇
天空是城市空中交通 (UAM) 项目的极限，这些项目激发了电动飞行的革命性创新。然而，与一般电动和混合动力飞机一样，电动垂直起降 (eVTOL) 飞机、旋翼飞机、商用无人机和个人飞行器 (PAV) 都需要使用大量的电力才能保证飞机的起飞和飞行。因此，设计人员在处理电力推进电机、逆变器、控制器、电池、信息娱乐和传感器的高电压和高千瓦峰值输出时面临许多电气互连挑战。为了快速部署成功的原型和产品，设计人员可以通过了解这些挑战以及如何使用 TE 技术和专业知识来解决这些挑战而从中受益
挑战
在设计项目开始时，将互连设备作为系统的一部分进行整体考虑而不是作为事后项是有价值的。 每个连接都对数据和动力很重要。多年来，我们已经推出了特定的产品，并不断开发新的设计，以应对电动飞行方面遇到的动力挑战。TE 的高级解决方案提供的功能包括：
防止局部放电：
在地面上管理高功率比在空中更容易。这是因为高压可以使空气电离，而空气可以导电以产生电晕放电。电晕效应是绝缘层被破坏时，通过空隙、空腔和电树造成的电力损失的原因。电弧是可能产生的结果。通过选择合适的绝缘材料，可以尽可能减少电晕放电。
避免电弧径迹损伤：
对于高压源，聚合物绝缘体表面可能会形成碳迹，导致绝缘体失去其介电特性，转而成为电发射器。然后，导电路径上可能会发生电弧，导致功率损耗，并且很有可能起火。同样，必须使用适当的绝缘材料来避免这个问题。
处理环境对起始和消光电压的影响：
当电路中相互保护不足的两个部分受到高压差的影响时，就会发生局部放电。随着海拔、温度和频率的增加，电压差变得更加明显。起始电压是电晕效应开始时的电压；消光电压是它结束时的电压。因此，必须对电气系统进行保护，以尽量减少在操作环境中遇到的临界电压差
否定集肤效应：
在确定电磁兼容性 (EMC) 的适当屏蔽和滤波时，设计人员必须考虑集肤效应 - 交流电流在导体表面附近流动的趋势。集肤效应是由交流电磁场变化引起的涡电流的结果，因此，几乎是每个交流设计中的一个考虑因素。印刷电路板 (PCB) 走线和交流电源电路的其他方面可以设计为消除集肤效应，但需要专家规划
管理尺寸和重量限制：
用于大功率电能存储和管理的元件会增加重量和体积。TE 提供高效继电器和接触器，可在紧凑的空间内处理更高的电压和电流，从而帮助满足电动飞机对严苛尺寸、重量和功率 (SWaP) 的要求。TE 采用相同的方法来提供能够大幅减少电缆、终端和连接器的 SWaP 解决方案。
管理散热问题：
散热（特别是在复合材料结构中）可能会带来挑战。当电线和继电器暴露在高温环境中时，拾取电压 (VPI) 和线圈电阻 (RC) 都会受到影响。为确保稳定性，确定直流继电器工作环境中温度和电压组合的稳态特性非常重要。交流应用也是如此，尽管与直流继电器相比，其 VPI 随温度的变化更小
处理动力管理问题：
高频开关可在断电时实现快速总线传输。混合机电和固态电源开关技术之间存在有价值的差异，TE 专家可以针对指定应用对其进行评估。
对可靠性的更高要求：
UAM 应用中的起飞和着陆次数将显著增加。这给电气互连系统带来了额外的压力。TE 努力了解这些新的可靠性级别，并提供适当的产品建议。
解决方案
今天的 UAM 项目受益于 TE 为汽车、航空航天、能源和铁路行业推出的动力管理解决方案的跨学科开发。 TE 正在与汽车工程师协会 (SAE) 等行业标准组织合作，以开始应对更高功率和电压水平带来的挑战。TE 专家直接参与客户之声 (VOC) 计划，为解决子系统和元件级别的飞机动力问题提供见解。对于设计人员来说，“跟踪”方法可以揭示选择合适的高功率和高压解决方案的关键因素。TE 通过知名的动力管理产品系列满足这些需求：
KILOVAC 高压继电器和接触器：
自 1964 年以来，KILOVAC 产品线的小型轻量级继电器和接触器已广泛应用于航空航天、太空和防务应用。KILOVAC 高压继电器和接触器具有出色的尺寸功率比，额定电压高达 70kV DC，额定电流高达 1,000 安培。KILOVAC 产品采用全密封设计，适用于严苛环境，可在较宽的温度范围内工作，并具有出色的抗冲击和振动性能，在端子的整个生命周期内具有低而稳定的电阻。
Hartman 继电器、接触器和开关设备：
Hartman 产品系列广泛用于整个客机的开关电源，以及其他需要非常专业的元件的高度复杂的航空航天应用领域。Hartman 交流和直流接触器采用轻量、环保（垫圈）密封设计，可满足 MIL-PRF-6106 适用要求和/或特定客户规范。交流接触器的额定电流高达 500 安培，轻巧的高性能直流接触器的额定电流高达 1,000 安培。对于严苛的环境条件，还提供全密封外壳。有多种主端子结构和辅助端子结构可供选择。此外，Hartman 模块化配电装置或背板式面板可以针对固定翼飞机和旋翼机应用进行定制。
Raychem 高性能电力馈线及环保密封保护产品：
60 多年前，电气工程师 Paul Cook 开发出了用于 Raychem 热缩管和其他产品的交联聚合物，可承受反复的加热和冷却循环，同时保持其原有的尺寸和保护性能
AMP 高性能背板电源终端；STRATO-THERM 和 COPALUM 终端：
STRATO-THERM 端子、接头和备用线帽专为高达 1200°F (649°C) 的高温应用而设计。COPALUM Lite 密封端子和接头比传统铜端子轻 60%，有助于减轻飞机重量。
DEUTSCH 工业标准电源和电压连接器：
70 多年来，DEUTSCH 产品在要求严苛的航空航天、防务、工商业运输和赛车应用中一直可靠运行。如今，TE 的 DEUTSCH 产品系列包括电线、端子和连接器，其中包括 MIL-DTL-38999 DEUTSCH 连接器系列等满足防务规格的元件
AMP 高性能背板电源终端；STRATO-THERM 和 COPALUM 终端：
STRATO-THERM 端子、接头和备用线帽专为高达 1200°F (649°C) 的高温应用而设计。COPALUM Lite 密封端子和接头比传统铜端子轻 60%，有助于减轻飞机重量。
实现
借助广泛的 TE 产品组合，UAM 设计人员可以找到可靠的先进技术，以实现性能、成本和上市时间之间的良好平衡。 凭借在汽车、能源和航空航天应用领域的悠久历史，TE 提供创新解决方案，以帮助满足严苛的要求。利用我们在设计、定制、制造和实施联网飞机导线上所有元件方面的专业知识：传感器、监视器、断路器、布线、组件等。了解我们的高性能解决方案如何帮助 UAM 飞机更快地起飞。有关高压 TE 继电器、接触器和相关技术的信息，请参阅有关替代能源动力管理的虚拟开发人员套件。
