En 2017, un test de missile hypersonique américain d'une valeur de 32 millions de dollars a échoué lorsque son unité de mesure inertielle (IMU) a fracturé sous 18 000 g de charges de choc pendant le lancement. De tels incidents révèlent une vulnérabilité critique: les imus MEMS conventionnels ne peuvent pas résister aux stress de qualité d'artillerie , risquant des défaillances critiques de la mission.
De tels incidents soulignent une dure réalité: les imus MEMS standard ne sont pas conçus pour les environnements de qualité artillerie. Les conséquences - les munitions dirigées, les plates-formes déstabilisées et les échecs de mission - sont désastreuses. C'est pourquoi l'équipe de Guidenav a commencé à développer un MEMS , conçue pour résister à ces conditions extrêmes avec une fiabilité de qualité militaire.
MEMS durs des armes à feu est conçu pour survivre à plus de 10 000 g de choc tout en maintenant une stabilité élevée de biais, ce qui les rend idéales pour des conseils de précision dans les roquettes, les bombes glissantes et les obus d'artillerie. Ces capteurs combinent des matériaux avancés daltant aux chocs, une compensation thermique dirigée par l'IA et des réseaux d'accéléromètres redondants triple pour surpasser les imus MEMS traditionnels.
Plongeons les défis techniques que l'unité de mesure inertielle aborde et explorons comment ces innovations révolutionnent les systèmes de défense.
Table des matières
Défis dans les environnements élevés G: le dilemme MEMS IMU
Les environnements élevés G posent des défis importants pour les imus MEMS. Les forces intenses impliquées peuvent provoquer des fractures structurelles dans les microstructures en silicium, conduisant à des échecs catastrophiques. Ces échecs ne sont pas seulement théoriques; Ils ont été documentés dans diverses études où les capteurs MEMS commerciaux ont échoué sous des contraintes de qualité d'artillerie. Nous avons résumé que les principaux problèmes sont multiformes:
- Fractures structurelles: l'accélération soudaine crée des concentrations de contraintes qui brisent les composants MEMS.
- Gyro Drift: les erreurs de biais induites par les chocs rendent les données de navigation inutilisables en quelques secondes.
- Hystérésis thermique: les changements de température rapide déforment l'étalonnage du capteur, compromettant davantage la précision.
Pour surmonter ces défis, nous avons dû repenser la conception des MEMS à partir de zéro, incorporant des matériaux et des géométries qui distribuent uniformément les forces et maintiennent la stabilité dans des conditions extrêmes.
Avancement technologique MEMS DU MEMS IMU
Au cours de la dernière décennie, GuidenAV s'est concentré sur le développement d'imus MEMS durs des armes à feu qui peuvent survivre dans les environnements les plus durs. Le développement d'imus MEMS durs des armes à feu reflète des progrès plus larges dans l'industrie dans la navigation élevée. Au cours de la dernière décennie, des percées importantes ont été réalisées:
Nous avons commencé par repenser la géométrie structurelle des MEMS pour créer des «îles» de silicium symétriques qui distribuent uniformément les forces de choc, éliminant les concentrations de stress. Cette approche, inspirée par l'architecture résistante aux tremblements de terre, s'est avérée efficace pour réduire les risques de fracture de 83%.
Ensuite, nous avons intégré des matériaux de changement de phase pour absorber les pointes thermiques pendant le transit du baril. Ce système de gestion thermique garantit que nos imus restent précis et fiables dans des environnements extrêmes.
Enfin, nous avons développé des ASIC d'auto-guérison qui utilisent des algorithmes d'apprentissage automatique pour prédire et corriger les erreurs induites par les chocs en temps réel. Ces modèles prédictifs, formés sur des milliers de séquences de test de tir en direct, permettent à nos imus de maintenir la précision même lorsqu'ils sont soumis à des forces qui paralyseraient les capteurs traditionnels.
Ces innovations ont transformé le paysage de la navigation élevée en G, permettant des conseils de précision dans des environnements où les IMU conventionnels échoueraient.
Études de cas d'application: munitions et artillerie guidées
Rockets et missiles guidés
Les imus mems durs des armes à feu sont cruciaux dans les roquettes et les missiles guidés, où la précision est primordiale. Ces capteurs doivent survivre aux chocs de lancement tout en fournissant des données de navigation continue. Par exemple, dans les systèmes de fusées guidés, les imus durs des armes à feu ont été intégrés pour maintenir une précision d'attitude post-lancement ≤ 0,3 mrad, améliorant considérablement la précision de ciblage.
Systèmes de guidage d'artillerie
Dans les applications d'artillerie, les imus durs des armes à feu permettent des conseils de précision même dans les environnements gs. En combinant les données IMU avec les algorithmes de correspondance du contour sur le terrain, les systèmes peuvent atteindre une précision de CEP ≤5 m sur de longues gammes, améliorant l'efficacité des opérations d'artillerie.
Véhicules hypersoniques
Pour les véhicules hypersoniques, qui fonctionnent à des vitesses Mach 5+, les imus durs des armes à feu sont essentiels pour maintenir la stabilité de la navigation malgré des températures et des vibrations extrêmes. Ces capteurs garantissent que les véhicules restent sur le cap, même lorsque les signaux GPS sont perturbés.
Guide Guideavav600g MEMS DU PAUSE IMU
Dans le domaine des environnements élevés G, où les imus conventionnels MEMS échouent souvent catastrophiquement, GuideAV's Guide600G est un phare de fiabilité. Ce MEMS dure du pistolet IMU est conçu pour résister à un étonnant 20 000 g de choc, ce qui en fait un composant indispensable pour les applications critiques de mission en défense et en aérospatiale.
Le Guide600G témoigne de l'engagement de Guidenav à repousser les limites de la technologie MEMS. Voici quelques-unes de ses principales caractéristiques:
- Conception durs du feu: le guide600g est conçu pour résister à 20 000 g de godi, dépassant de loin les capacités des imus MEMS standard. Ceci est réalisé grâce à des matériaux avancés et à des géométries de silicium symétriques qui distribuent uniformément les forces, minimisant les concentrations de contraintes.
- Conception modulaire: son architecture modulaire permet une intégration facile dans divers systèmes, ce qui le rend polyvalent pour différentes applications.
- Taux de sortie de données élevés: avec une fréquence de sortie de 1200 Hz, le guide600g fournit des données en temps réel essentielles pour une navigation et un contrôle précis.
- Fiabilité de l'environnement extrême: il fonctionne efficacement dans des températures allant de -40 ° C à + 80 ° C, assurant la stabilité dans diverses conditions environnementales.
- Sans itar
Ces fonctionnalités font du guide600g un choix attrayant pour les munitions guidées de nouvelle génération, les véhicules hypersoniques et d'autres applications aérospatiales critiques où la fiabilité dans des conditions extrêmes est primordiale.
