Les missiles fonctionnent dans des conditions parmi les plus exigeantes. Ils peuvent subir un flux thermique massif lorsqu'ils traversent les couches de l'atmosphère terrestre, en raison de la vitesse à laquelle ils se déplacent. Avec des vitesses supérieures à 10 000 km/h, ils nécessitent des composants capables d'assurer la fiabilité et la précision des mouvements dans de telles conditions. Comme il faut répondre à des exigences de performance plus élevées, la technologie qui propulse ces missiles doit fournir plus de couple et de puissance par rapport au poids.
L'approche typique de la conception d'un missile pour faire face à ces conditions consiste à créer un plus gros moteur, capable de fournir la quantité de puissance requise sans être affecté par les températures élevées. Cela implique néanmoins que le missile soit aussi plus gros, prenant donc plus de place et coûtant plus cher. Une taille plus petite peut atténuer ces coûts mais sacrifier les performances.
L'objectif est de créer un moteur capable d'offrir les mêmes performances mais dans un format plus petit, ou de conserver le même encombrement tout en augmentant les performances. La puissance des composants techniques étant limitée, il faut se tourner vers d'autres éléments entourant le moteur, comme l'isolation ou le matériau de l'aimant, pour trouver la bonne combinaison permettant d'obtenir plus de puissance dans le même espace.
Systèmes d'isolation
Les moteurs actuels dotés d'un système d'isolation typique peuvent fonctionner dans une plage de température ambiante de 150 à 180 °C. Cette plage limite la portée opérationnelle du missile, surtout lorsqu'il s'agit d'environnements hypersoniques. Pour obtenir plus de puissance du moteur et le maintenir à une température de fonctionnement plus élevée, les ingénieurs A&D de Kollmorgen se sont tournés vers la science des matériaux pour identifier des méthodes uniques de remplacement de l'isolation afin d'augmenter la plage de température ambiante. Après avoir testé plusieurs matériaux, les ingénieurs ont mis au point des procédés pour employer différents matériaux d'isolation afin de les optimiser pour des applications spécifiques, permettant au moteur de fonctionner. Ces nouveaux matériaux d'isolation ont permis au moteur de fonctionner à un niveau élevé en augmentant sa température de fonctionnement continu à 210 °C–240 °C.
Matériau magnétique
Le matériau magnétique le plus couramment utilisé dans les applications commerciales est le néodyme-fer-bore (communément appelé aimant NEO). Ces aimants NEO sont performants dans les applications quotidiennes, mais lorsqu'ils sont soumis aux températures extrêmes des applications de missiles, leurs performances commencent à se détériorer. Comme l'isolation en cuivre, cela limite les performances globales du moteur et du missile. Grâce à des recherches pionnières en science des matériaux, un alliage différent permettant de résoudre les limites de température extrême a été identifié : le samarium-cobalt. Sa force est similaire à celle des aimants NEO, mais sa température et sa coercivité sont plus élevées, avec une température maximale d'utilisation de 320 °C. L'utilisation de cet aimant permet une plus grande puissance sans l'impact d'une augmentation de la température.
Innovations continues dans le domaine de la science des matériaux
Kollmorgen est depuis longtemps un expert de premier plan en matière de science des matériaux et de la valeur qu'elle peut apporter à la performance et à l'innovation des moteurs. Cependant, cela dépasse la simple compréhension de la science des matériaux et s'étend aux essais et à la validation des capacités de performance d'un matériau. Kollmorgen a passé littéralement des milliers d'heures à identifier, tester et affiner les matériaux. Et ce juste pour le prototype. Le changement de matériau a des répercussions sur le processus de fabrication, et Kollmorgen possède l'expertise nécessaire pour mettre en œuvre ces innovations à grande échelle.
En tant que partenaire qui s'efforce d'atténuer les risques tout au long de la chaîne d'approvisionnement, Kollmorgen repousse constamment les limites de la science des matériaux et comprend son rôle clé dans l'amélioration des performances et de la valeur des moteurs. Grâce à une innovation constante, nous pouvons tirer parti de ces découvertes et en appliquer les avantages aux applications aérospatiales et de défense dans le monde réel.
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