שדה הקרב המודרני מציב אתגר הנדסי מורכב הרבה מעבר לדרישות ביצועים סטנדרטיות. מערכות אלקטרוניות הפועלות בזירה הצבאית נדרשות לשלב דיוק, אמינות ושרידות – לא בתנאי מעבדה מבוקרים, אלא בסביבות קיצון של חום וקור, רעידות, הפרעות אלקטרומגנטיות ותנועה רציפה. פלטפורמות מוטסות, קרקעיות וימיות, מאוישות ובלתי־מאויישות, נשענות כיום על שרשרת אלקטרונית צפופה הכוללת חיישנים, מערכות הנעה, אספקת כוח, ממשקי משתמש ותשתיות תקשורת. כל רכיב בשרשרת זו נדרש לתפקוד מדויק גם כאשר תנאי הסביבה משתנים במהירות, ולעיתים אף כאשר מערכות ניווט ותקשורת חיצוניות אינן זמינות.
הכתבה שלפניכם סוקרת טכנולוגיות מפתח ופתרונות מוקשחים הנמצאים כיום בשימוש במערכות מבצעיות, תוך התמקדות באתגרים ההנדסיים, בשיקולי האינטגרציה ובדרישות השטח שמעצבות את האלקטרוניקה של שדה הקרב המודרני.
דרישות סביבתיות וטכנולוגיות: מציאות תפעולית מורכבת
מערכות הפועלות בזירה הצבאית מתמודדות עם שילוב חריג של אתגרי סביבה והפעלה: טמפרטורות קיצון – ממינוס 40 ועד פלוס 85 מעלות ואף מעבר לכך – לחות גבוהה, חשיפה למים, אבק ומליחות, זעזועים ורעידות מתמשכות והפרעות אלקטרומגנטיות בסביבות רוויות ציוד. לכך מצטרפות דרישות אספקת חשמל משתנות, עומסים דינמיים, צורך בדיוק ניווט גם בסביבות ללא GPS, ויכולת לשמור על רציפות תפקודית במערכות נעות, מסתובבות או רוטטות.
במערכות מסוימות, כגון טילים מונחים או פלטפורמות מוטסות קומפקטיות, נדרשת גם הולכת הספק ובקרה בתוך מעטפת מכנית צפופה במיוחד, ללא גישה לתחזוקה לאורך חיי המערכת. מכלול דרישות זה מחייב תכנון מוקשח לכל אורך שרשרת האלקטרוניקה – מהחיישן ועד ספק הכוח, ומהממסר ועד ממשק המשתמש.
חיישנים וניווט אינרציאלי בתנאי שטח
מערכות ניווט אינרציאלי (INS) מהוות רכיב מרכזי בפלטפורמות בלתי־מאויישות, רכבים אוטונומיים וטילים מונחים. בסביבות שבהן אותות לווייניים אינם זמינים או משובשים, הדיוק והיציבות של חיישני התנועה הופכים לגורם קריטי. ג’יירוסקופים ומדי תאוצה מתקדמים בטכנולוגיית MEMS מספקים מדידות תנועה מדויקות לאורך שלושת הצירים, תוך שמירה על יציבות תרמית ועמידות גבוהה לזעזועים.
יחידות IMU מסדרות כגון DMU41 של Silicon Sensing משלבות מדידות תאוצה וסיבוב ברזולוציה גבוהה, עם צריכת חשמל נמוכה ואינטגרציה פשוטה יחסית. פתרונות מסוג זה משולבים במל"טים, טילים, ראשי ביות ורכבים טקטיים קרקעיים, ומשמשים לניווט, ייצוב ובקרה בתנאי שטח מורכבים.
תמונה MiniMax Series :1 קרדיט: Fischer Connectors
חיישני מיקום וחוגי משוב במערכות היגוי
במערכות היגוי ובקרה נדרש מעקב מדויק אחר מיקום ותנועה של צירים ומנגנונים מכניים. חיישני מיקום מגנטיים מאפשרים מדידה ללא מגע פיזי ישיר – תכונה המשפרת את העמידות לאורך זמן ומפחיתה שחיקה. חוגי משוב מסוג זה משולבים במערכות היגוי, בקרה אלקטרו־מכנית ומנגנוני תנועה הדורשים דיוק גבוה גם בתנאי רטט וזעזועים.
העברת נתונים והספק במערכות מסתובבות
בפלטפורמות מוטסות, גימבלים, תחנות תורן וצריחים מסתובבים, קיימת דרישה להעברת מתח, אותות ותקשורת תוך תנועה רציפה של 360 מעלות. טבעות החלקה (Slip Rings) מהוות רכיב מרכזי ביישומים אלה. פתרונות מבית Beyond Gravity ו-Spin Tact מאפשרים העברה משולבת של מתח, אותות דיגיטליים, RF ואף סיבים אופטיים, תוך הקפדה על בידוד, עמידות במתח ורמות רעש חשמלי נמוכות.
קונקטורים כממשק קריטי בשרשרת המוקשחת
קונקטורים מהווים לעיתים נקודת כשל שקטה במערכות מוקשחות. בסביבה מבצעית, שבה מתקיימים זעזועים, רעידות, חשיפה סביבתית וחיבורים תכופים, נדרש שימוש בקונקטורים העומדים בתקנים בינלאומיים מוכרים ובתוכניות מודרניזציה צבאיות כגון Nett Warrior: , מחברי מיני להעברת נתונים (Data, Ethernet, USB 3), המותאמים לפלטפורמות קרקעיות ומוטסות – בהם רחפנים, מערכות נשיאה אישיות ו-UAVs – מאפשרים חיבור אמין ועמיד לאורך זמן. פתרונות מסוג זה, כדוגמת מחברי Amphenol ו-Fischer Connectors, משתלבים כחלק אינטגרלי משרשרת האלקטרוניקה המוקשחת.
אספקת כוח וניהול אנרגיה בתנאים משתנים
אספקת כוח מהווה אחד האתגרים המרכזיים בכל מערכת טקטית. דרישות מתח משתנות, עומסים דינמיים והצורך בהגנות קצה מחייבים שימוש בממירים בעלי יעילות גבוהה, טווח טמפרטורות רחב ומאפיינים תכנוניים התואמים יישומים צבאיים. ממירי DC/DC מתקדמים כוללים הגנות מפני קצר חשמלי, חום יתר והפרעות אלקטרומגנטיות, תוך שמירה על רעש חשמלי נמוך.
רכיבי בקרה, מיתוג וחישה במערכות מוקשחות
מעבר לליבת החישה, ההנעה והאספקה, מערכות צבאיות מתקדמות נשענות על שכבת בקרה אמינה הכוללת ממסרים, מפסקים, חיישני מצב ורכיבי הנעה משלימים. רכיבים אלו נדרשים לפעול לאורך זמן בתנאים של זעזועים, רעידות וטמפרטורות קיצון, תוך שמירה על יציבות חשמלית ומכנית. רכיבי בקרה מוקשחים משתלבים כיום במערכות הפעלת מנגנונים, לוגיקת בטיחות וחוגי משוב, הן בפלטפורמות קרקעיות והן ביישומים מוטסים.
ראייה סביבתית ותחזוקה חזויה
פלטפורמות אוטונומיות, כלי רכב טקטיים ורובוטים קרקעיים משלבים מערכות LiDAR לסריקה תלת־ממדית, זיהוי מכשולים ומיפוי סביבתי בזמן אמת. פתרונות LiDAR מבוססי MEMS מתאפיינים במבנה נטול חלקים מכניים נעים – תכונה המשפרת משמעותית את האמינות והעמידות ברעידות ובזעזועים. שילוב זה מאפשר עמידה בדרישות גודל, משקל וצריכת חשמל, והתאמה לפלטפורמות בלתי־מאוישות הפועלות בסביבות מבצעיות דינמיות.
במקביל, תחזוקה חזויה הופכת לכלי מרכזי בניהול מערכות מכניות קריטיות. חיישני רטט ומערכות ניטור מאפשרים מעקב רציף אחר מצבם של מנועים, גנרטורים ומערכות תמסורת, תוך הפחתת זמני השבתה והארכת חיי רכיבים.
תמונה Ultimate Series :2 קרדיט: Fischer Connectors
רכיבי הספק מוקשחים לטילים ותחמושת מונחת
מערכות הנעה, הכוונה ושליטה בטילים מדויקים דורשות רכיבי הספק ברמת אמינות גבוהה במיוחד. רכיבי High-Rel עמידים לקרינה, לשינויים תרמיים קיצוניים ולעומסי G גבוהים במיוחד נדרשים גם בתחמושת מונחת זעירה, שבה התאוצות המכניות קיצוניות במיוחד. פתרונות אלה כוללים רכיבי הספק בדידים, מודולי Power משולבים ו-SSPCs המאפשרים מיתוג, הגנה וניהול עומסים כחלופה מוקשחת לממסרים מכניים, עם תגובה מהירה ואורך חיים גבוה.
חברת Sensitron Semiconductor מציעה רכיבי הספק מוקשחים ופיתרונות הגנה ברמות אמינות גבוהות , כאשר חלק ממוצריהם, זמינים גם בגרסאות עם דירוגים צבאיים כגון JAN/JANTX ומיועדים ליישומים הדורשים עמידה בתקנים צבאיים.
תמונה Ultimate Series :3 קרדיט: Fischer Connecto
דוגמה ליישום אינטגרטיבי: מערכת גימבל למל"ט טקטי
בפרויקט שפותח עבור גוף ביטחוני, שולבה מערכת גימבל ל-Payload מוטס שנועדה לפעול בתנאי שטח מדבריים. הפתרון כלל טבעת החלקה להעברת מתח ותקשורת בתוך ראש מסתובב, חיישני תנועה MEMS, בקרת מנועים וספק כוח DC/DC מוקשח. כלל הרכיבים הותאמו ברמת המערכת למעטפת מכנית בקוטר של כ-100 מ"מ, תוך תיאום מכני ואלקטרוני מלא בין תתי־המערכות.
תמונה NetPower e-Mobility Converters :4 קרדיט: NetPow
תמונה NetPower DC-DC CONVERTER :5 קרדיט: NetPower
תמונה RIPEnergy RSW2000MIL :6 קרדיט: RIPEnerg
תמונה RIPEnergy RSW400-MIL :7 קרדיט: RIPEnerg
סיכום
האלקטרוניקה של שדה הקרב המודרני נמדדת ביכולת לפעול לאורך זמן בתנאים מבצעיים קשים, תוך שמירה על דיוק, אמינות ויכולת אינטגרציה במערכות מורכבות. עבור צוות ההנדסה של BOS- ODEM, המלווה את התעשייה הביטחונית והאווירית בישראל למעלה מ-30 שנה, האתגר הוא לספק את האיזון המדויק בין ביצועי קצה לשרידות מערכתית. משלב האפיון וה-Design-In ועד להטמעה בשטח, הניסיון המצטבר בבחירת הרכיבים ובהבנת המערכת כמכלול מהווה גורם מרכזי בהצלחת המשימה המבצעית.
