今日のプロセスと制御

2023/08/29 ポルテスカップ SA

ミサイルのフィンを正確に制御できるかどうかが、目標に命中するか外れるかの違いとなります。 フィンの作動は、電力密度の高いパッケージで、信頼性の高い高度な動的制御を備えたモーション ソリューションに依存します。 カスタマイズ可能な既製 (COTS) 戦略は、必須の運用基準を満たしながら開発時間を最小限に抑え、この結果を達成するのに役立ちます。

ミサイルの予想着弾点から数メートル以内の精度を達成するには、正確なフィン制御が不可欠です。 誘導システムが軌道を制御する一方で、正確で応答性の高いミサイルのフィン位置を実現するには、モーターとフィードバック制御で構成されるモーション ソリューションのパフォーマンスが重要です。 フィンを正確な角度に作動させ、継続的なフィードバックに迅速に反応する機能は、目標の精度を達成するために不可欠です。

ミサイルのフィンの作動には、最大音速の数倍の速度を含む空気力学的な力に抗して位置を移動させるのに十分なトルクを生成できるモーション コントロール システムが必要です。 ただし、空中発射ミサイルを考慮する場合、航空機の全体的な積載量とミサイル自体の飛行性能特性の両方の観点から、質量と物理的体積は重要な制約となります。

ハイダイナミックコントロール

BLDC としても知られるブラシレス DC モーターが推奨される設計ですが、その主な理由は固有の電力密度にあります。 ブラシがないことをスロットレス設計と組み合わせることで、巻線をより集中させ、フォームファクタのトルクを高めることができます。 モーター極を 2 つではなく 4 つに増やすことでも、同じ低質量と寸法を維持しながら、トルクが最適化されます。 その結果、Portescap 30ECT Ultra EC™ のようなモーター設計では、所定のエンベロープでシステムの出力を 20% 増加させることができます。 30ECT90 は、最大 225mNm の最大連続トルクと、高ダイナミック動作に必要なピークトルクを生成できます。 また、2.4Nmを生み出す2秒間のピークトルクを維持することもできます。

状況に応じたフィードバックから正確な軌道を維持するための仮想リアルタイムフィン制御を可能にするためには、高い動的パフォーマンスが不可欠です。 素早い加速に貢献するとともに、ローターの軽量化によるスロットレス設計による低慣性化を実現し、動的応答性を向上させます。 スロットレスモーターはコギングトルクも低減し、制御の最適化に不可欠なスムーズな動作を提供します。 BLDC モーターの電子整流もこのプロセスに不可欠であり、30ECT Ultra EC モーターにはホール センサーが組み込まれており、ローター位置のフィードバックと、速度やトルクなどのモーター制御を提供します。

信頼性は極めて重要です

精度が不可欠であることを考慮すると、フィン作動の信頼性を確保することも同様に重要です。 衝撃や振動に対する耐性を備えた、非常に堅牢なモーター構造が不可欠です。 ステンレス鋼で作られた 30ECT モーターは、耐久性を高めるためにレーザー溶接されたフロント フランジを備えています。 モーターは、-55°C ～ 85°C の広い温度範囲で動作することもできます。 モーターの設計は、フィンの頻繁な位置変更の要件に典型的な高いピーク負荷の繰り返しサイクルにおける熱挙動を最適化します。

BLDC の特性は、熱制御を向上させながら摩擦損失を最小限に抑えますが、スロットレス特性により、発熱の原因となる渦電流も最小限に抑えます。 渦電流を低減すると電子ノイズも最小限に抑えられるため、航空電子機器や電子機器と並んで電磁両立性を確保することが不可欠です。 さらに、スロットレス設計により、ノイズ干渉を引き起こす可能性のある磁束密度の集中が減少します。

COTS戦略の利点

ミサイルのフィン作動のリスクを考慮すると、特注の動作制御アプローチがオプションとなります。 ただし、ゼロから設計を行う場合は時間が大きな制約となり、ツールの開発だけでも 1 年以上かかる場合があります。 代わりに、カスタマイズ可能な既製 (COTS) ソリューションが、カスタマイズされた設計と迅速な納品を組み合わせた実用的な戦略です。