極超音速ミサイルの耐久性ソリューション

極超音速ミサイルは、比較的新しい種類のミサイルであり、マッハ 5 やマッハ 10 以上の飛行速度に達することができます。このような高速度ときわめて優れた操縦性をアクティブ誘導システムで組み合わせることにより、極超音速ミサイルは従来のミサイルよりもはるかに低い高度を飛行しながら、予測不可能な弾道軌道を維持します。その結果、このミサイルをその飛行経路を予測して迎撃することが困難になります。 

その高速度と優れた操縦性から、多くの防衛プログラムが極超音速技術に投資しています。一方、極超音速ミサイルのこのような長所を実現するために、コンポーネント エンジニアリング上の複雑な課題が発生します。最適な性能を達成するには、きわめて過酷な条件に耐えて十全に機能するように、すべてのコンポーネントを設計製造する必要があります。

極超音速兵器システムでは、コンポーネント材料の耐久性がミッションの成否を左右します。コネクティビティ コンポーネントがサイズ、重量、消費電力 (SWaP) を低減して機能しながら、大負荷時でも構造的完全性を維持し、長時間の飛行でも極度の熱に耐えられるように、このような材料には独自の特性が必要です。適切な材料の選択を経て、センサ、回路、リレー、ハーネス、コネクタ、ケーブルをはじめとする各コンポーネントで厳格な非破壊試験を実施して信頼性を強化することが求められます。 

高速飛行と温度変動による劣化は、どの材料にも共通の懸念事項です。温度の上昇と空力負荷の増大により、極超音速材料の疲労寿命が影響を受け、ミサイルの構造的完全性が損なわれます。極超音速ミサイルの各コンポーネントでは、性能の最適化と残存性の優先性との間で適切な関係を見いだす必要があります。そのためには、コネクタなどの電子部品を耐久性の高い耐熱材料で製造するか、極端な熱や腐食環境から保護する構造とする必要があります。このような保護構造は、飛行中や保管中の極端な温度に対応できるように設計した断熱コーティングやメッキなどの技術で実現できます。  

ミサイルを構成する多くのコンポーネントを小型化することによってサイズ、重量、消費電力を低減することは、戦場での性能向上につながります。SWaP の低減は重要ですが、複雑なコネクティビティ要件に対処しながら小型で軽量のコンポーネントを設計しようとすると課題が多くなります。軽量でありながら堅牢なサブシステムを実現する効果的な解決策として、スプリングとピンによる機構に軽量超合金を使用し、導電性を損なわずに優れた耐熱性を得る方法が考えられます。  

TE Connectivity (TE) には、宇宙、航空、防衛などの過酷な環境での用途で数十年の経験があります。これにより、TE は、極超音速兵器システム向けコンポーネントの堅牢化とカスタム設計で比類のない能力を獲得しています。TE は、この独自で進化する用途でミサイル対応のコネクティビティ ソリューションを設計するためにコンポーネントの広範な研究開発を展開し、温度や振動の限界などの要因に基づく設計と材料のニーズを理解しています。また、各コンポーネントは、極超音速試験や、極端な温度への暴露などのシミュレーションも経て、現代の戦場で遭遇するさまざまなシナリオでの性能が評価されています。

• 極超音速ミサイルは高速度と優れた操縦性で動作しますが、そのコンポーネントは過酷な環境で構造的完全性に発生する問題に耐える必要があります。
• 極超音速兵器システムは、熱衝撃や放射線の課題を乗り越えながら、1,648°C 以上の温度で動作できるように設計する必要があります。
• 極超音速兵器システムに使用する材料には、劣化を防止するために長期の疲労寿命が必要です。このような寿命は、耐熱材料または耐熱シールドを使用して実現できます。
• 複雑なコネクティビティ要件間で適切な関係を維持しながら小型コンポーネントで SWaP を削減することが困難な場合もあります。
• 過酷な状況下での信頼性を確保するために、耐久性を備えたすべてのコンポーネントは厳しい試験を経る必要があります。