Processo e controle hoje

29/08/2023 Portescap SA

O controle preciso da barbatana do míssil pode ser a diferença entre acertar ou errar o alvo. A atuação da aleta depende de uma solução de movimento com controle confiável e altamente dinâmico, em um pacote com alta densidade de potência. Uma estratégia customizável pronta para uso (COTS) pode ajudar a alcançar esse resultado, minimizando o tempo de desenvolvimento e ao mesmo tempo atendendo aos critérios operacionais essenciais.

Para obter precisão dentro de metros do ponto de impacto esperado do míssil, o controle preciso das aletas é fundamental. Embora o sistema de orientação controle a trajetória, o desempenho da solução de movimento, que compreende o motor e o controle de feedback, é crucial para obter uma posição precisa e responsiva da aleta do míssil. A capacidade de acionar as aletas no ângulo preciso, reagindo rapidamente ao feedback contínuo, é essencial para atingir a precisão do alvo.

A atuação das aletas do míssil exige um sistema de controle de movimento que possa gerar torque suficiente para mover a posição contra forças aerodinâmicas, incluindo velocidades até várias vezes a velocidade do som. No entanto, a massa e o volume físico são restrições críticas, tanto em termos da carga útil global da aeronave quando se consideram os mísseis lançados do ar, como também das características de desempenho de voo do próprio míssil.

Alto controle dinâmico

Os motores DC sem escova, também conhecidos como BLDC, são o projeto preferido e o principal motivo é sua densidade de potência inerente. A ausência de escovas pode ser combinada com um design sem ranhuras que permite maior concentração de enrolamentos, aumentando o torque para o formato. Aumentar para quatro pólos do motor, em vez de dois, também mantém a mesma massa e dimensões baixas, mas otimiza o torque. Como resultado, projetos de motores como o Portescap 30ECT Ultra EC™ podem aumentar a potência do sistema em 20% para um determinado envelope. O 30ECT90 pode gerar torque contínuo máximo de até 225mNm, bem como o torque máximo necessário para operação altamente dinâmica; ele também pode sustentar um torque máximo de 2 segundos, criando 2,4 Nm.

O alto desempenho dinâmico é essencial para permitir o controle virtual das aletas em tempo real para manter a trajetória precisa a partir do feedback situacional. Contribuindo para uma aceleração rápida, a baixa inércia é alcançada através do design sem ranhuras graças ao seu rotor mais leve, melhorando a resposta dinâmica. Um motor sem ranhuras também reduz o torque de engrenagem, proporcionando um movimento suave, essencial para otimizar o controle. A comutação eletrônica do motor BLDC também é vital para esse processo, e os motores 30ECT Ultra EC integram sensores Hall para fornecer feedback da posição do rotor, bem como controle do motor, incluindo velocidade e torque.

A confiabilidade é crucial

Considerando o imperativo de precisão, garantir a confiabilidade da atuação das aletas é igualmente crítico. A construção do motor altamente robusta é essencial, proporcionando resistência a choques e vibrações. Construídos em aço inoxidável, os motores 30ECT apresentam flanges frontais soldados a laser para maior durabilidade. Os motores também podem operar em uma ampla faixa de temperatura, de -55°C a 85°C. O projeto do motor otimiza o comportamento térmico em ciclos repetitivos com picos de carga elevados, típicos da necessidade de mudanças frequentes de posição de uma aleta.

Embora as características do BLDC minimizem as perdas por atrito e melhorem a regulação térmica, os atributos sem ranhuras minimizam as correntes parasitas que também contribuem para a geração de calor. A redução das correntes parasitas também minimiza o ruído eletrônico, onde é imperativo garantir a compatibilidade eletromagnética, juntamente com dispositivos aviônicos e eletrônicos. Além disso, o design sem ranhuras diminui a possibilidade de densidades de fluxo magnético concentradas que podem gerar interferência de ruído.

Vantagens da estratégia COTS

Considerando os riscos da atuação da barbatana do míssil, uma abordagem de controle de movimento sob medida é uma opção. No entanto, o tempo é a principal restrição no projeto do zero, onde o desenvolvimento de ferramentas por si só pode levar mais de um ano. Em vez disso, uma solução customizável pronta para uso (COTS) é uma estratégia prática que combina um design personalizado com entrega rápida.