過去10年間で、ほぼすべての種類の商用電子機器のサイズと重量は着実に減少してきました。以前は固定ベースだったアイテムの多くが、今では持ち運び可能、さらには着用可能になっています。その結果、革新的な相互接続ソリューションの開発と小型フォームファクタコネクタの導入が促進されました。
厳しい環境要件、長期にわたる開発サイクル、数十年に及ぶ製品寿命を持つ軍事市場でさえ、この傾向から逃れることはできません。この記事では、軍事用接続システムのパフォーマンスを維持または向上させながら、新しいミッションの要件に対応し、より小型で軽量なコネクタへと移行する要因のいくつかについて説明します。
重い兵士の負荷により、より小型で軽量なコネクタが実現
歩兵は長い間重い荷物を背負わされてきた。ローマ軍団兵でさえ、長時間の行軍中に約80ポンドの荷物を運んでいたと推定されている。当時から構成部品は劇的に変化しましたが、今日の兵士は長期の徒歩巡回で依然として平均87 ～ 127ポンドの荷物を運んでいます。米国国防総省によれば、この文字通りの負担により、筋骨格系の負傷が増加しているという。機器の重量が減るごとに疲労が軽減され、応答時間が短縮されます。戦闘では、こうした節約が生死を分ける可能性があるため、任務を犠牲にすることなく重量を減らすことが最優先事項です。
マイクロミニチュアおよびナノミニチュアコネクタはソリューションの一部です。このような小型コネクタは、従来の軍用コネクタに比べて体積が10分の1小さく、重量が90パーセント軽量です。-200° C ～ 200 ° Cの広い温度範囲に対応するナノミニチュア コネクタが多数用意されています。
ネットワーク中心の戦争とネット戦士プログラム
現代の軍事ドクトリンであるネットワーク中心の戦争 (NCW) は、情報技術によって部分的に実現される情報上の優位性を、大規模なデータ共有とあらゆる規模の戦闘部隊の堅牢なコンピューター ネットワークを通じて戦闘上の優位性に変換することを目指しています。NCWには、過酷で衝撃や振動の多い環境に耐える、耐久性と堅牢性に優れた設計で高帯域幅のパフォーマンスを提供できるコネクタが必要です。
個々の兵士レベルでは、Nett-Warriorプログラム (および以前のLand-Warriorプログラム) があり、これはさまざまなメーカーの複数のモジュールとテクノロジーを統合します。目標は、ミッションに応じて変更できるモジュール式機器ソリューションを提供することです。重量を最小限に抑えるには、すべての機器で共通の電源 (バッテリー) を使用する必要があります。そのため、複数のベンダー間でコネクタ戦略を再考する必要が生じます。
図2: 今日のネットワーク化された兵士には、多種多様な新しいコネクタ タイプが必要です。(出典: SoldierMod)
COTSへの取り組み
軍は、最良の市販機器を活用するために、市販既製品 (COTS) 技術にますます注目するようになっています。多くの場合（例えば通信）、商業部門の発展のペースは軍事部門をはるかに上回っており、はるかに低いコストでより強力な機能を実現しています。
たとえば、コストが兵士一人当たり85,000ドルに急騰した後、ランド ウォリアー システムは、軍仕様の装備を、フライズ エレクトロニクスから既製品として購入した部品を含む市販の技術に置き換えることによってのみ、1990年代後半に中止を免れました。
現在のNett WarriorプログラムでもCOTSデバイスが利用されており、エンドユーザー デバイスはSamsung Galaxy Note II携帯電話です。デバイスは民間価格で購入され、ソフトウェアは軍事用に改造されており、ネットワーク接続のために腰に装着した無線機とUSB経由で通信します。標準的な商用デバイスの使用により、USBやイーサネットなどの標準的な商用インターフェース用の軍用グレードのコネクタが必要になります。
図2: 軍用イーサネット コネクタ。（出典：アンフェノール・ソカペックス）
新しい無人航空機は小型軽量化され、特別な要求が課せられる
新たなサイズと重量の制約があるのは兵士が携行する装備だけではありません。たとえば、UAV（無人航空機）もその例です。翼幅66フィート、積載量3,800ポンドのReaperは忘れてください。最近の活動は、兵士1人で持ち運び、発射できるドローンを使った小規模なものになっています。たとえば、Black Hornet Nano micro AV (MAV) は、約4インチx 1インチの大きさで、重さは電池を含めてもわずか1/2オンス強です。
しかし、MAVはコネクタ設計者に2つの面で問題をもたらします。まず、バッテリーの飛行時間は全体の重量に比例するため、コネクタはできる限り小型で軽量である必要があります。MAVは攻撃的な着陸をする傾向があるため、厳しい衝撃および振動の要件も満たす必要があります。第二に、任務を遂行するためには、MAVであっても高度な電子機器を完備していなければなりません。Black Hornet Nanoにはフルモーション ビデオ カメラ、GPS、デジタル データ リンクが搭載されており、これらのコネクタもEMIやEMPの脅威から保護する必要があります。フルサイズのUAVでは、コネクタとケーブル アセンブリを導電性の導管に収納して保護できますが、MAVでは追加された重量に対応できません。代替手段である金属編組シールドでは、小型コネクタの設計者は、EMI/EMP保護のために適切な接地が確保されるように、さまざまなバックシェル構成を提供する必要があります。
適用される軍事規格
予想通り、米軍はこの新世代のコネクタを説明する一連の規格を開発しました。
MIL-DTL-38999
取り外し可能な圧着または固定はんだ接点を使用する小型高密度円形コネクタは、-65° C ～ 200° Cの温度範囲内で動作可能です。MIL-DTL-83513
超小型の長方形電気コネクタ。Micro-Dフォーム ファクタとも呼ばれ、ミサイルとその誘導システム、航空宇宙電子機器、レーダー、肩撃ち式兵器システム、高度な兵士技術システム、軍用GPSなど、さまざまなシステムに適しています。MIL-DTL-32139
プリント基板上に終端されるか、ケーブルアセンブリに取り付けられるナノミニチュア コネクタ。コネクタ接点は、同じ列の接点センター間の間隔が0.64 mm (0.025インチ) で密集しており、低電力要件の小型機器でのプリント配線基板 (PWB)、PWBとケーブル、ケーブルとパネル、またはケーブル間の相互接続を目的としています。
電子機器のシステムがより小型、高速、効率的になる傾向は今も続いていますが、これは軍事市場も例外ではありません。システムの小型化と軽量化が求められる中、コネクタ設計者は、既存の軍用コネクタと同等の堅牢性を保ちながら、より小型で軽量で、パフォーマンスを向上できるシステムの開発を迫られています。