Hyperschallsensoren informieren über die Manövrierfähigkeit von Raketen

Die Rolle von Sensordaten in Hyperschall-Lenksystemen

Fein kalibrierte, robuste Sensoren des Suchsystems einer Hyperschallrakete erfassen wichtige Daten wie Wetter, Wärmesignaturen und Standort.  Von dort aus übersetzt eine hochentwickelte Datenverarbeitung die Sensordaten und liefert in kürzester Zeit abwehrbereite Entscheidungen. Dieser Vorgang in Bruchteilen von Sekunden trägt dazu bei, dass sich Hyperschallraketen so schnell auf unvorhersehbaren Flugbahnen bewegen und schnell und flexibel auf sich nähernde Bedrohungen reagieren können.

Präzisionssteuerung beginnt mit Sensoreingaben

Die empfindlichen Sensoren an der Spitze eines Raketenforschungssystems sind die Augen einer Mission. Verschiedene Arten von Hyperschallwaffensensoren suchen ständig nach Merkmalen in der Umgebung, die beeinflussen, worauf die Rakete zielt und wie sie ihr Ziel erreicht.

Visuelle und infrarot-optische Sensoren arbeiten zusammen, um Formen und Wärmesignaturen zu erkennen und so das richtige Ziel effektiver zu finden. Trägheitssensoren helfen bei der Navigation, während Radarsensoren die Reflexion von Hochfrequenzsignalen (HF) von einem Ziel erkennen und diese Information nutzen können, um die Rakete auf das Ziel zu lenken. HF-Sensoren haben die doppelte Aufgabe, sowohl das HF-Rauschen einer gestörten Verbindung zu erfassen als auch die Wetterbedingungen zu analysieren.

Andere Arten von Sensoren für Hyperschallwaffen, die das Lenksystem beeinflussen, sind:

• Aerodynamische Drucksensoren
• Elektrooptische Sensoren
• Temperatursensoren
• Vibrationssensoren

Datenverarbeitung in Echtzeit

Während die Sensoren Daten sammeln, werden diese über Kabel an das Kontrollzentrum übertragen, wo sie schnell analysiert werden können. Um all diese Daten verarbeiten zu können, müssen mehrere Technologien gleichzeitig und mit hohen Verbindungsgeschwindigkeiten arbeiten.

Typischerweise empfangen Sensoren HF-Signale und wandeln diese in elektrische Signale um. Diese Signale werden dann über elektrische oder optische Leitungen an den Bordcomputer in der Verarbeitungseinheit zur Echtzeitanalyse übertragen. 

Agile Reaktionsfähigkeit auf Sensordaten

Schließlich muss auf die übersetzten Daten reagiert werden. Soll die Hyperschallrakete ihren Kurs beibehalten, ihn ändern oder die Mission abbrechen? Solche kritischen Entscheidungen müssen sofort und präzise getroffen werden.

Die verarbeiteten Sensordaten sind in der Regel unbemannt (autonom). Die Daten durchlaufen vorprogrammierte Algorithmen zur Lenkung von Raketen, die darauf trainiert sind, auf der Grundlage der Eingaben sofort zu handeln. Wenn die Daten beispielsweise zeigen, dass ein Gegner ein Kommunikationssignal stört, kann ein Algorithmus das System autonom anweisen, auf eine andere Frequenz zu wechseln, um die Störung zu vermeiden.

Aufgrund der kurzen Zeit, die eine Hyperschallwaffe vom Start bis zum Ziel benötigt, sind unbemannte Reaktionen eine effiziente Strategie zur Verarbeitung von Sensordaten. 

Technische Anforderungen an Komponenten von Hyperschall-Waffensensoren

Sensorkomponenten für Hyperschallraketen müssen trotz komplexer technischer Herausforderungen wichtige Anforderungen hinsichtlich Konnektivität, Größe, Gewicht und Stromversorgung sowie Robustheit erfüllen.

High-Speed-Verbindungen für mehrere Systeme

Um Sensordaten dieser Größenordnung in Echtzeit verarbeiten zu können, sind schnelle Transceiver mit hoher Bandbreite erforderlich. Die Verarbeitung erfordert auch starke und stabile Verbindungen zu anderen Teilen der Rakete, da die Sensordaten viele andere Systeme beeinflussen, insbesondere das Hyperschall-Flugkontrollzentrum. Standort- und Wetterdaten müssen mit dem Navigationssystem geteilt werden, um die beste Flugroute zu bestimmen, und Radardaten können anzeigen, ob die Triebwerke ihre Leistung erhöhen oder verringern sollten.

Erfahren Sie mehr über die Technologie in den Subsystemen von Hyperschallraketen

Größe, Gewicht und Stromverbrauch (Size, Weight, and Power, SWaP)

Sensoren und Steckverbinder benötigen Platz und Gewicht in dem ohnehin begrenzten Raum einer Hyperschallrakete. Um Volumen und Gewicht der Nutzlast zu maximieren, müssen die meisten Steckverbinder miniaturisiert und so leicht wie möglich sein. Diese Komponenten müssen aber immer noch genügend Leistung erbringen, um die Rakete zu betreiben. Außerdem müssen die Sensorkabel- und Verdrahtungssysteme dicht gepackt und so geformt sein, dass sie durch die engen Durchgänge im Inneren der Rakete passen.

Robustheitsprüfungen für die Zuverlässigkeit von Sensoren

Die Datenerfassung und -verarbeitung erfordert hochentwickelte Sensor- und Verbindungskomponenten, die unter den hohen Temperaturen, der hohen Geschwindigkeit, der großen Höhe und den starken Vibrationen einer Rakete, die sich mit fünffacher Schallgeschwindigkeit auf wechselnden Flugbahnen bewegt, zuverlässig funktionieren.

Bei der Auswahl der Werkstoffe für die einzelnen Komponenten des Hyperschallsensors ist auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen elektrischer Leitfähigkeit, struktureller Integrität, Temperaturwechselbeständigkeit und Haltbarkeit zu achten. Und alle Komponenten sollten strengen Evaluierungs- und Simulationsprüfungen unterzogen werden, um ihre technologische Reife für Hyperschallanwendungen zu demonstrieren.

Mehr über die Lebensdauer von Komponenten in Hyperschall-Waffensystemen

Weiterentwicklung der Technologie in Hyperschall-Waffensensorsystemen

Um die technischen Herausforderungen der Hochleistungslenktechnologie für Hyperschallraketen zu meistern, arbeitet TE eng mit seinen Kunden zusammen, um deren Anwendungsanforderungen zu verstehen und potenzielle Schwachstellen in kritischen Raketensystemen zu identifizieren. Die Komponenten für die Sensoranschlüsse werden ebenfalls strengen Prüfungen unterzogen, um die Anforderungen an Haltbarkeit, Größe, Gewicht, Stromverbrauch und Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erfüllen. 

Sensorkomponenten für verbesserte Lenkung

Die Verteidigungsexperten von TE entwickeln Hochleistungssteckverbinder mit robusten Materialien, um die Energieeffizienz zu verbessern und gleichzeitig den Anforderungen extremer Umweltbedingungen standzuhalten. Langlebige Warmschrumpfkomponenten wurden entwickelt, um empfindliche Komponenten wie Glasfasern gegen hohe Temperaturen abzudichten und zu schützen. Die HF-Stecker, Antennenprodukte und Kabelsysteme von TE bieten Verbindungssysteme für Trägheits-, Temperatur-, Druck- und Radarsensoren, die Daten verarbeiten und blitzschnell reagieren können. Es können Glasfaserkabel mit hoher Bandbreite verwendet werden, da diese unempfindlich gegen die bei Raketen üblichen HF-Störungen sind.

Zu den bemerkenswerten  Fortschritten bei der Reduzierung von Größe, Gewicht und Stromverbrauch von TE gehören miniaturisierte Sensorkomponenten wie Mikro-D-Steckverbinder, Nano-D-Steckverbinder und Relais. Darüber hinaus können Flachkabel mit einem engeren Biegeradius im engen Raum der Rakete verlegt werden. Die Anpassung der Kabelform ermöglicht auch die Anpassung der TE an die Leistungsaufnahme.

Diese Kombination aus Kundenpartnerschaft, technischem Know-how und einem breiten Portfolio an robusten Komponenten ermöglicht es TE, intelligente Lösungen für Sensoren und Suchkopfsysteme für Hyperschallwaffen zu entwickeln, die  fortschrittliche Manövrierfähigkeit und Präzisionssteuerung unterstützen.

Wichtige Erkenntnisse

• Die Sensortechnologie ist eine entscheidende Komponente, die die unvorhersehbare Manövrierfähigkeit von Hyperschallwaffensystemen ermöglicht.
• Wenn die Sensoren von Hyperschallwaffen Daten aus der Umgebung sammeln, werden diese schnell verarbeitet, um in Echtzeit zu reagieren.
• Die verarbeiteten Sensordaten können eine autonome, unbemannte Reaktion auslösen.
• Sensorkomponenten für Hyperschallraketen müssen strenge Anforderungen an Konnektivität, Robustheit, Größe, Gewicht und Stromverbrauch erfüllen und komplexe technische Herausforderungen meistern.
• Die Erfassung und Verarbeitung von Sensordaten erfordert Komponenten, die unter rauen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hohen Geschwindigkeiten, großen Höhen und starken Schwingungen zuverlässig arbeiten.