TENDÊNCIA
Soluções de Durabilidade dos Mísseis Hipersônicos
Embora os mísseis hipersônicos forneçam velocidade e manobrabilidade superiores, são pontos fortes que apresentam desafios exclusivos no design dos componentes.
Superar os Desafios de Durabilidade para os Componentes dos Mísseis Hipersônicos
Os mísseis hipersônicos são uma classe relativamente nova de mísseis, capazes de atingir velocidades superiores a Mach 5 ou até mesmo Mach 10. Os sistemas de orientação ativa combinam a velocidade com uma extrema capacidade de manobra, permitindo que os mísseis hipersônicos voem muito mais baixo do que os convencionais, mantendo uma trajetória balística imprevisível. Sendo assim, é difícil prever a trajetória de voo do míssil e interceptá-lo.
Com a velocidade e a manobrabilidade superiores, mais programas de defesa estão investindo em tecnologia hipersônica. No entanto, os pontos fortes do míssil hipersônico também trazem desafios complexos da engenharia dos componentes. Para alcançar o desempenho ideal, todos os componentes devem ser construídos para suportar e funcionar perfeitamente em condições extremamente adversas.
O Desafio de Projetar a Resiliência nos Materiais dos Mísseis Hipersônicos
A durabilidade dos materiais componentes leva ao sucesso ou à falha de uma missão, quando dependemos de sistemas de armas hipersônicas. Os materiais precisam permitir que os componentes de conectividade mantenham a integridade estrutural sob altas cargas e suportem calor extremo por períodos prolongados de voo, enquanto operam com consumo reduzido de tamanho, peso e potência (SWaP). Após o desafio de selecionar os materiais apropriados, cada componente, dos sensores e circuitos, relés e chicote de fios até conectores e cabeamento, deve passar por rigorosos testes não destrutivos para aumentar a confiabilidade.
Gerenciar Temperaturas Extremas e Resistência ao Choque Térmico
Devido à alta velocidade, os mísseis hipersônicos operam em temperaturas sustentadas de até 1.648 °C (3.000 °F) ou mais. Muitos metais comuns usados nos produtos de conectividade começam a derreter em temperaturas muito mais baixas, e componentes feitos de outros materiais, como plásticos e acabamentos, também estão em alto risco de degradação.
Subsistemas ainda mais urgentes e sensíveis para lançamento, navegação e controle de voo, bem como sensores de busca e unidades do processamento da orientação, devem ser capazes de operar confiavelmente em condições adversas. Materiais e designs dos mísseis hipersônicos precisam suportar choque térmico, expansão térmica, contração, umidade condensada e radiação.
Melhorar a Integridade Estrutural nos Mísseis Hipersônicos
A degradação do material em altas velocidades e temperaturas flutuantes é uma preocupação comum. À medida que as temperaturas e as cargas aerodinâmicas aumentam, a vida útil em fadiga dos materiais hipersônicos é afetada, ameaçando a integridade estrutural do míssil. Os componentes dos mísseis hipersônicos devem encontrar um equilíbrio entre otimizar o desempenho e priorizar a capacidade de sobrevivência. Para tal objetivo, os conectores e outros componentes eletrônicos devem ser construídos com materiais mais duráveis e de alta temperatura ou protegidos do calor intenso e ambientes corrosivos. Para proteger do calor, são usadas técnicas como revestimentos de barreira térmica e esquemas de revestimento projetados para temperaturas extremas durante o voo, bem como no armazenamento.
Reduzir Tamanho, Peso e Potência (SWaP)
A miniaturização dos muitos componentes dentro de um míssil e, portanto, a redução do tamanho, peso e consumo da potência, pode levar a um maior desempenho no campo. A redução do SWaP é crucial, mas projetar componentes que sejam menores e mais leves, mas ainda assim lidar com requisitos complexos de conectividade, aumenta o desafio. Soluções eficazes para subsistemas leves, mas robustos, incluem o uso de superligas mais leves em mecanismos de mola e pino que podem suportar altas temperaturas sem sacrificar a condutividade elétrica.
O Parceiro de Engenharia para Conectividade Hipersônica
A TE Connectivity tem décadas de experiência em aplicações em ambientes extremos, como espaço e aviação, bem como defesa. Portanto, a TE tem uma capacidade incomparável de robustez e design personalizado dos componentes para sistemas de armas hipersônicas. Para projetar soluções de conectividade prontas para mísseis na aplicação única e em evolução, a TE submete os componentes a uma extensa pesquisa e desenvolvimento para entender as necessidades do design e do material com base em fatores como limites de temperatura e vibração. Os componentes também passam por testes hipersônicos e métodos de simulação, incluindo exposição a temperaturas extremas, para avaliar o desempenho nos diferentes cenários que encontrarão no campo de batalha moderno.
Pontos Principais
- Os mísseis hipersônicos operam com velocidade e manobrabilidade superiores, mas os componentes precisam superar os problemas de integridade estrutural dos ambientes adversos.
- Os sistemas de armas hipersônicas devem ser projetados para operar em temperaturas de 1.648 °C (3.000 °F) ou mais, enquanto superam os desafios de choque térmico e radiação.
- Os materiais usados nos sistemas de armas hipersônicas dependem de uma alta vida útil de fadiga para evitar a degradação. A solução pode ser alcançada por meio de materiais de alta temperatura ou blindagens térmicas.
- Equilibrar requisitos complexos de conectividade e reduzir o SWaP com componentes miniaturizados pode ser um desafio.
- Todos os componentes robustos devem passar por testes intensivos para garantir a confiabilidade em cenários extremos.
