推动飞机制造商的两个主要因素是提高燃油效率和符合防治污染的法规。为了提高燃油效率,电子设备被挪到靠近工作区的位置,通过减少电缆用量,达到减轻飞机重量的目的。为符合防治污染法规的要求,在地面上会使用电动引擎来移动飞机。然后,这些变化对包括电阻在内的电子元器件的性能提出了新的需求。在本文里,我们将讨论用于航空应用的不同类型的电阻,从启动电阻,到高精度片式电阻和电阻网络,以及所要求的性能参数,包括在苛刻工作条件下的耐高温能力、长期稳定性、低TCR和严格的公差。
高温元件在航空各领域的应用历史
在过去的8年当中,飞机制造商在很多应用中使用了耐高温零部件,其中之一是着陆和刹车监控系统,这个系统会测量刹车片的温度,使用惠斯通电桥来监控液压和轮胎压力。在这类应用里,电子设备被放置在轮子里,在1小时内温度就会升得很高。
就性能而言,这些系统要求元器件能在-55~+175℃温度范围内工作,但是对温度的要求很快提高到+200℃。只要元器件在+155℃温度下恢复到初始状态,性能的漂移是可以接受的。航空应用要求元器件具有良好的长期稳定性,通过测试来达到在飞机寿命内保持性能稳定。经过数千小时的使用后,元器件的预期漂移不能超过设定的百分比。最后,元器件在加速老化、振动和恶劣环境中也要能表现良好。在这些情况下,SMD产品的表现最佳。
制造商在着陆和刹车监控系统里使用了一些电子产品。除了上面提到的惠斯通电桥,还包括SMD卷包片式电阻,以为这些电阻很容易处理,提供了标准的焊接工艺。此外,需要采用高温启动电阻来激活或关闭某些功能,TCR为10~25ppm的片式电阻可用来调节运算放大器的增益。
另一个应用是测量直升机涡轮机温度的传感器。与飞机刹车监控系统类似,这种传感器要求元件的工作温度范围达到-55~+200℃,具有非常好的长期稳定性,以及在加速老化、振动和恶劣环境中具有非常好的性能表现。这种应用使用SMD卷包片式电阻。一套电阻的阻值为40Ω、80Ω、160Ω、320Ω、640Ω、1.28KΩ、2.56KΩ或5.12KΩ,可以承受HMP(高熔点)加工,工作温度最高可达200℃。
高温元件在航空领域的近期应用
随着目标是减少污染和节省燃油的新法规陆续出台,越来越多的高温应用正在出现。例如,监控发动机的温度,这样就可以使用计算机对温度进行调节。这意味着,电子设备会安装到温度非常高的发动机里。考虑到一架飞机的平均寿命是25~30年,元器件在高温环境中的负载寿命稳定性是航空应用的关键参数。我们的目的是在处理高功率和增强长期稳定性之间找到最佳的平衡点。