오늘날의 프로세스 및 제어

2023년 8월 29일 Portescap SA

정밀한 미사일 지느러미 제어는 목표물에 대한 명중 여부를 가를 수 있습니다. 핀 작동은 전력 밀도가 높은 패키지에서 안정적이고 높은 동적 제어 기능을 갖춘 모션 솔루션에 따라 달라집니다. 맞춤형 COTS(기성품) 전략은 필수 운영 기준을 충족하면서 개발 시간을 최소화하여 이러한 결과를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

미사일의 예상 충돌 지점에서 미터 이내의 정밀도를 달성하려면 정밀한 핀 제어가 필수적입니다. 유도 시스템이 궤도를 제어하는 ​​동안 모터와 피드백 제어로 구성된 모션 솔루션의 성능은 정확하고 반응성이 뛰어난 미사일 핀 위치를 달성하는 데 중요합니다. 핀을 정확한 각도로 작동하고 지속적인 피드백에 신속하게 반응하는 기능은 목표 정밀도를 달성하는 데 필수적입니다.

미사일 핀 작동에는 음속의 몇 배에 달하는 속도를 포함하여 공기 역학적 힘에 맞서 위치를 이동하기에 충분한 토크를 생성할 수 있는 모션 제어 시스템이 필요합니다. 그러나 공중 발사 미사일을 고려할 때 항공기의 전체 탑재량과 미사일 자체의 비행 성능 특성 측면에서 질량과 물리적 부피는 중요한 제약 조건입니다.

높은 동적 제어

BLDC라고도 하는 브러시리스 DC 모터가 선호되는 설계이며, 주된 이유는 고유한 전력 밀도 때문입니다. 브러시가 없기 때문에 권선의 집중도를 높이고 폼 팩터의 토크를 높이는 슬롯 없는 설계와 결합할 수 있습니다. 모터 극을 2개가 아닌 4개로 늘리면 동일한 낮은 질량과 크기를 유지하면서도 토크가 최적화됩니다. 결과적으로 Portescap 30ECT Ultra EC™와 같은 모터 설계는 주어진 엔벨로프에 대해 시스템의 전력 출력을 20%까지 증가시킬 수 있습니다. 30ECT90은 최대 225mNm의 연속 토크와 높은 동적 작동에 필요한 피크 토크를 생성할 수 있습니다. 또한 2.4Nm의 최대 토크를 2초 동안 유지할 수 있습니다.

상황에 따른 피드백으로부터 정확한 궤적을 유지하기 위해 가상 실시간 핀 제어를 활성화하려면 높은 동적 성능이 필수적입니다. 빠른 가속에 기여하며, 로터가 가벼워져 슬롯리스 설계를 통해 낮은 관성이 달성되어 동적 응답이 향상됩니다. 또한 슬롯리스 모터는 코깅 토크를 줄여 제어 최적화에 필수적인 부드러운 모션 전달을 제공합니다. BLDC 모터의 전자 정류도 이 프로세스에 필수적이며, 30ECT Ultra EC 모터는 홀 센서를 통합하여 회전자 위치 피드백은 물론 속도 및 토크를 포함한 모터 제어를 제공합니다.

신뢰성이 중요합니다

정밀도의 중요성을 고려할 때 핀 작동 신뢰성을 보장하는 것도 마찬가지로 중요합니다. 충격과 진동에 대한 저항력을 제공하려면 매우 견고한 모터 구조가 필수적입니다. 스테인리스 스틸로 제작된 30ECT 모터는 내구성을 높이기 위해 레이저 용접된 전면 플랜지를 갖추고 있습니다. 또한 모터는 -55°C ~ 85°C의 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. 모터 설계는 핀의 빈번한 위치 변경에 대한 요구 사항에 일반적으로 적용되는 높은 피크 부하로 반복적인 사이클에서 열 동작을 최적화합니다.

BLDC의 특성은 열 조절을 향상시키면서 마찰 손실을 최소화하는 반면, 슬롯리스 특성은 열 발생에 기여하는 와전류를 최소화합니다. 와전류를 줄이면 전자 소음도 최소화됩니다. 여기서 항공전자공학 및 전자 장치와 함께 전자기 호환성을 보장하는 것이 필수적입니다. 더욱이, 슬롯이 없는 설계는 잡음 간섭을 일으킬 수 있는 집중 자속 밀도의 가능성을 감소시킵니다.

COTS 전략의 장점

미사일 핀 작동의 위험을 고려하면 맞춤형 모션 제어 접근 방식이 선택 사항입니다. 그러나 툴링 개발에만 1년 이상이 소요될 수 있는 처음부터 설계하는 데는 시간이 가장 큰 제약이 됩니다. 대신, 맞춤형 디자인과 빠른 납품을 결합한 맞춤형 COTS(기성품) 솔루션이 실용적인 전략입니다.