Füzeler en zorlu ortamlarda çalışırlar. Dünyanın atmosferinin katmanları arasında geçiş yaparken ve yol aldıkları yoğun hız nedeniyle ciddi miktarda ısı akışı ile karşılaşabilirler. Saate 10.000 kilometreyi aşan hızlarda, bu koşullarda güvenilir ve kesin hareket sağlayabilecek bileşenlere ihtiyaç duyarlar. Ayrıca performansa yönelik yüksek talebi karşılama gerekliliği nedeniyle bu füzelere güç veren teknolojinin, söz konusu ağırlığa göre daha fazla tork ve güç sağlaması gerekir.
Bir füze tasarımında bu koşullara yönelik tipik yaklaşım, yüksek sıcaklıklardan etkilenmeyen ama doğru miktarda güç sağlayabilen daha büyük bir motor üretmektir. Ancak bu durum, füzenin daha büyük bir ayak izine sahip olmasına yol açar, yani gerekli alan ve maliyet artar. Daha küçük bir ayak izi, bu maliyetleri azaltabilir ama performanstan ödün verilmesine neden olur.
Amaç, aynı performansı daha küçük bir boyutla sağlayabilecek ya da bir motor üretmek ya da ayak izini koruyup performansı artırmaktır. Teknik bileşenlerden çok fazla güç alınması gerektiğinden, motoru çevreleyen yalıtım malzemesi ya da manyetik malzeme gibi diğer hususlara bakmak aynı alan içinde daha fazla güç elde etmenin doğru formülü olabilir.
Yalıtım Sistemleri
Tipik bir yalıtım sistemine sahip mevcut motorlar 150 °C–180 °C arasındaki ortam sıcaklığında çalışabilir. Bu aralık, özellikle konu ses üstü ortamlar olduğunda, füzenin çalışma aralığını kısıtlar. Kollmorgen'deki AR&GE mühendisleri, motordan daha fazla güç almak ve bu gücü yüksek bir çalışma sıcaklığında tutmak için ortam sıcaklığı aralığını artırmak amacıyla yalıtımın yerine kullanılacak benzersiz yöntemler tanımlayabilecekleri malzeme bilimine yöneldiler. Çeşitli malzemeleri test ettikten sonra mühendisler spesifik uygulamalar için optimize edilecek ve motorun çalışmasını sağlayacak farklı yalıtım malzemelerinin kullanımına yönelik tarifler geliştirdiler. Bu yeni yalıtım malzemeleri, sürekli çalışma sıcaklığını 210 °C–240 °C'ye artırarak motorun daha yüksek seviyede çalışmasını sağlamıştır-.
Manyetik Malzeme
Ticari uygulamalarda en yaygın kullanılan manyetik malzeme neodimyum demir boron'dur (genellikle NEO mıknatıs olarak bilinir). Bu NEO mıknatısların performansı gündelik uygulamalarda iyidir, ancak füze uygulamalarında bulunan aşırı sıcaklara maruz kaldıklarında performansları düşmeye başlar. Bakır yalıtım gibi bu da motorun ve füzenin genel performansını kısıtlar. Ancak öncü malzeme bilimi araştırması sayesinde aşırı sıcaklık kısıtlamaları sorununu giderecek farklı bir alaşım tanımlanmıştır; samaryum kobalt. Bunlar kuvvet açısından NEO mıknatıslara benzer ancak daha yüksek bir sıcaklık değerine ve 320 °C maksimum kullanım değerinde gidergenliğe sahiptir. Bu mıknatısın kullanılması, artan sıcaklık etkisi olmadan daha fazla güç sağlar.
Malzeme Biliminde Devamlı Yenilikler
Kollmorgen uzun zamandır gerek malzeme bilimi gerekse motor performansı ve inovasyonuna katabileceği değer konusunda öncü bir uzmandır. Ancak bu, malzeme bilimini yalnızca anlamanın biraz daha ötesine geçmiştir ve bir malzemenin performans özelliklerini test etmeye ve doğrulamaya kadar uzanmaktadır. Kollmorgen, malzemelerin tanımlanması, test edilmesi ve rafine edilmesi için kelimenin tam anlamıyla binlerce saat harcamıştır. Üstelik bu çalışma yalnızca prototip içindir. Malzemede değişiklik olması imalat sürecini etkiler, ancak Kollmorgen burada da gerekli inovasyon desteğini sağlayacak uzmanlığa sahiptir.
Tüm tedarik zincirinde riski azaltmak için çalışan bir iş ortağı olarak Kollmorgen, malzeme biliminin sınırlarını sürekli zorlamakta ve motorların performansını ve değerini iyileştirmede bunun oynadığı önemli rolü anlamaktadır. Sürekli inovasyon sayesinde bu keşifleri yapabiliyor ve avantajlarını gerçek dünyadaki uzay, havacılık ve savunma çözümlerinde uygulayabiliyoruz.
Malzeme biliminin sizi nerelere götürebileceğini görmeye hazır mısınız? Haydi başlayalım. Bir Hareket Uzmanına Danışın.
