Lösungen für die Strapazierfähigkeit von Hyperschallraketen

Hyperschallraketen sind eine relativ neue Klasse von Flugkörpern, die Geschwindigkeiten von mehr als Mach 5 oder sogar Mach 10 erreichen können. Aktive Lenksysteme kombinieren diese Geschwindigkeit mit extremer Manövrierfähigkeit, sodass Hyperschallraketen viel niedriger fliegen können als konventionelle Raketen und dabei eine unvorhersehbare ballistische Flugbahn beibehalten. Das macht es schwierig, die Flugbahn der Rakete vorherzusagen und sie abzufangen. 

Aufgrund ihrer überlegenen Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit setzen immer mehr Verteidigungsprogramme auf die Hyperschalltechnologie. Die Stärken der Hyperschallrakete bringen jedoch auch komplexe technische Herausforderungen mit sich. Um eine optimale Leistung zu erzielen, müssen alle Komponenten so konstruiert sein, dass sie auch unter extrem rauen Bedingungen einwandfrei funktionieren.

Die Haltbarkeit von Komponentenwerkstoffen kann über Erfolg oder Misserfolg einer Mission entscheiden, wenn man sich auf Hyperschall-Waffensysteme verlässt. Diese Materialien müssen es den Verbindungskomponenten ermöglichen, ihre strukturelle Integrität unter hohen Belastungen zu bewahren und extremer Hitze über lange Flugzeiten standzuhalten – und das alles bei reduzierter Größe, reduziertem Gewicht und reduzierter Leistungsaufnahme (Size, Weight, and Power, SWaP). Nach der Auswahl geeigneter Materialien müssen alle Komponenten – von Sensoren und Schaltkreisen über Relais und Kabelbäume bis hin zu Steckverbindern und Verkabelung – strengen zerstörungsfreien Prüfungen unterzogen werden, um ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen. 

Materialverschleiß bei hohen Geschwindigkeiten und schwankenden Temperaturen ist ein häufiges Problem. Steigende Temperaturen und aerodynamische Belastungen reduzieren die Lebensdauer der Hyperschallmaterialien und gefährden die strukturelle Integrität der Rakete. Komponenten für Hyperschallraketen müssen ein Gleichgewicht zwischen Leistungsoptimierung und Überlebensfähigkeit finden. Um dies zu erreichen, müssen Steckverbinder und andere elektronische Komponenten entweder aus haltbareren und hochtemperaturbeständigeren Materialien gefertigt oder vor großer Hitze und korrosiven Umgebungen geschützt werden. Letzteres kann durch Techniken wie Wärmedämmschichten und Beschichtungssysteme erreicht werden, die für extreme Temperaturen während des Fluges und der Lagerung ausgelegt sind. 

Die Miniaturisierung vieler Komponenten eines Flugkörpers und die damit verbundene Reduzierung von Größe, Gewicht und Stromverbrauch kann zu einer besseren Leistung im Einsatz führen. Die Reduzierung von Größe, Gewicht und Stromverbrauch ist von entscheidender Bedeutung, aber die Entwicklung von Komponenten, die kleiner und leichter sind und gleichzeitig komplexe Verbindungsanforderungen erfüllen, stellt eine zusätzliche Herausforderung dar. Eine effektive Lösung für leichte und dennoch robuste Subsysteme ist der Einsatz leichter Superlegierungen in Feder- und Stiftmechanismen, die hohen Temperaturen standhalten, ohne die elektrische Leitfähigkeit zu beeinträchtigen. 

TE Connectivity (TE) verfügt über jahrzehntelange Erfahrung mit Anwendungen in extremen Umgebungen wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigung. Damit verfügt TE über eine unübertroffene Fähigkeit, Komponenten für Hyperschall-Waffensysteme robust auszulegen und kundenspezifisch zu entwickeln. Um raketentaugliche Verbindungslösungen für diese einzigartige und sich ständig weiterentwickelnde Anwendung zu entwickeln, führt TE umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für seine Komponenten durch, um die Design- und Materialanforderungen auf der Grundlage von Faktoren wie Temperatur- und Schwingungsgrenzwerten zu verstehen. Die Komponenten werden auch Hyperschallprüfungen und Simulationsmethoden unterzogen, einschließlich der Exposition gegenüber extremen Temperaturen, um ihre Leistung in den verschiedenen Szenarien zu bewerten, denen sie auf dem modernen Schlachtfeld begegnen werden.

• Hyperschallraketen arbeiten mit überlegener Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit, aber ihre Komponenten müssen strukturellen Integritätsproblemen in rauen Umgebungen standhalten.
• Hyperschall-Waffensysteme müssen so konstruiert sein, dass sie bei Temperaturen von 3000 °F oder mehr betrieben werden können und gleichzeitig den Herausforderungen von Temperaturschocks und Strahlung standhalten.
• Die in Hyperschall-Waffensystemen verwendeten Werkstoffe müssen eine hohe Ermüdungslebensdauer aufweisen, um Verschleiß zu vermeiden. Dies kann entweder durch Hochtemperaturwerkstoffe oder durch Hitzeschilde erreicht werden.
• Es kann eine Herausforderung sein, die komplexen Anforderungen an die Konnektivität mit der Reduzierung von Größe, Gewicht und Stromverbrauch durch Miniaturisierung der Komponenten in Einklang zu bringen.
• Alle robusten Komponenten müssen intensiven Tests unterzogen werden, um ihre Zuverlässigkeit unter extremen Szenarien zu gewährleisten.