Mísseis operam em algumas das condições mais exigentes. Eles podem experimentar um fluxo de calor imenso ao atravessar as camadas da atmosfera da Terra e devido à alta velocidade em que o míssil viaja. Com velocidades superiores a 10.000 quilômetros por hora, eles exigem componentes que possam fornecer confiabilidade e movimento preciso nessas condições. E com a necessidade de responder a demandas mais altas de desempenho, a tecnologia que alimenta esses mísseis precisa fornecer mais torque e potência em relação ao peso.
A abordagem típica para projetar um míssil capaz de lidar com essas condições é criar um motor maior que possa fornecer a quantidade certa de potência sem ser afetado por altas temperaturas. No entanto, isso faz com que o míssil tenha um tamanho maior, o que ocupa mais espaço e custa mais dinheiro. Um tamanho menor pode mitigar esses custos, mas sacrificar o desempenho.
A meta é criar um motor que possa fornecer o mesmo desempenho, mas em um tamanho menor, ou manter o mesmo tamanho, mas aumentar o desempenho. Como há uma quantidade limitada de potência que pode ser extraída dos componentes técnicos, olhar para outras áreas ao redor do motor, como o isolamento ou o material magnético, pode fornecer a combinação certa para obter mais potência no mesmo espaço.
Sistemas de isolamento
Os motores atuais com um sistema de isolamento típico podem operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de 150 °C a 180 °C. Esta faixa limita o alcance operacional do míssil, especialmente quando se trata de ambientes hipersônicos. Para obter mais potência do motor e sustentá-lo em uma temperatura de trabalho mais alta, os engenheiros de A&D da Kollmorgen recorreram à ciência dos materiais para identificar métodos exclusivos de substituição do isolamento para aumentar a faixa de temperatura ambiente. Depois de testar vários materiais, os engenheiros desenvolveram métodos para empregar diferentes materiais de isolamento a serem otimizados para aplicações específicas, permitindo o funcionamento do motor. Esses novos materiais de isolamento permitiram que o motor operasse em um nível elevado, aumentando sua temperatura de operação contínua para 210 °C a 240 °C.
Material magnético
O material magnético mais comum usado em aplicações comerciais é o neodímio-ferro-boro (comumente referido como ímãs NEO). Os ímãs NEO funcionam bem em aplicações cotidianas, mas quando são submetidos às temperaturas extremas encontradas em aplicações de mísseis, seu desempenho começa a se deteriorar. Como o isolamento de cobre, isso limitava o desempenho geral do motor e do míssil. Mas, através de pesquisas pioneiras em ciência de materiais, foi identificada uma liga diferente para resolver as limitações de temperatura extremas: o samário cobalto. Eles são semelhantes em força aos ímãs NEO, mas têm uma classificação de temperatura mais alta e coercividade com classificação máxima de uso de 320 °C. O uso desse ímã permite maior potência sem o impacto do aumento da temperatura.
Inovações contínuas em ciência de materiais
A Kollmorgen é há muito tempo uma especialista líder em ciência de materiais e no valor que ela pode fornecer ao desempenho e à inovação do motor. No entanto, vai além de simplesmente entender a ciência dos materiais e se estende ao teste e à validação das capacidades de desempenho de um material. A Kollmorgen gastou literalmente milhares de horas identificando, testando e refinando materiais. E isso é apenas para o protótipo. A mudança de materiais tem implicações para o processo de fabricação, onde a Kollmorgen tem a experiência para fornecer essas inovações em escala.
Como um parceiro que trabalha para mitigar os riscos em toda a cadeia de suprimentos, a Kollmorgen constantemente avança na ciência dos materiais e entende seu papel fundamental na melhoria do desempenho e do valor dos motores. Por meio da inovação constante, podemos aproveitar essas descobertas e aplicar os benefícios às aplicações aeroespaciais e de defesa do mundo real.
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