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激光陀螺精确制导 写“千里点穴”传奇

2015-12-24 09:36
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  自俄罗斯展开对叙利亚境内极端组织“伊斯兰国”的空袭行动以来,许多恐怖分子的据点和重要设施被摧毁,打击成果显著。空袭行动中,各类精确打击武器发挥了重要作用。早在美国“沙漠之狐”行动中,“战斧”式巡航导弹就因“千里点穴”而大放异彩,实现这一功能的核心器件就是激光陀螺。

  激光陀螺,又叫环形激光器,在加速度计的配合下可以感知物体在任意时刻的空间位置,被誉为精确打击武器惯性导航系统皇冠上的“明珠”。

  那么,激光陀螺有什么神奇之处,让我们一探究竟。

  精确打击的导航“心脏”

  驰骋在现代战场上的飞机、导弹、坦克以及各类水面舰艇,在预定导航作战时无不需要精准的方位、速度、姿态等信息,作为导航“心脏”的就是惯性导航系统。传统的惯性导航主要是机械式陀螺,其制作工艺要求高,体积庞大,精度也受到极大限制。

  激光陀螺的出现极大地改变了这种状况,它具有重量轻、尺寸小、精度高、可靠性好、响应时间短等优点。正是源于激光陀螺的优异性能,美国B-52轰炸机把惯性导航系统更新为环形激光陀螺系统,英国的“勇士”机械化炮兵观测车载导航系统、日本的“AS90”式自行榴弹炮等都使用激光陀螺来提高武器作战导航的精度。

  作为精确导航的“心脏”,激光陀螺看似神秘,其实原理并不复杂。当光束在设定好的通道中传播时,由于通道本身具有转动速度,从而引起光沿通道转动方向的时间发生改变,测量这个相位差的改变,可以测出闭合光路的旋转角速度。利用这种光程变化的原理,就可以制作出激光陀螺仪。由于光电设备具有较高的可靠性和较长的工作寿命,它才能像一颗永不停息的“心脏”,时刻为利剑导航。

  武器装备的“火眼金睛”

  在古希腊语里,“陀螺”一词的含义是“旋转指示器”,随着现代科学技术的飞速发展,只要能对物体的旋转状态进行感知测量的装置,都可被称为陀螺仪。惯性测量装置好像现代高精度武器的“眼睛”,而激光陀螺的出现,已成为现代高精度武器惯性制导系统的核心元件,可谓是武器装备的“火眼金睛”。

  早在18世纪,人类就开始了对陀螺运动的研究,第一次世界大战中,美国海军首先成功研制了机械陀螺仪。上个世纪70年代末,激光陀螺的相关技术在战术飞机和导弹上试验成功,激光陀螺得到飞速发展应用。1979年法国首次将激光陀螺成功应用于“美洲虎”直升机、超音速导弹和“阿里安-4”型火箭。美国提出战略防御计划后,进一步刺激了其他军事大国开展相关领域研究,俄罗斯、德国、日本等国都相继研制出高精度激光陀螺系统。

  激光陀螺的军事应用得益于现代战争对武器准确性要求的不断提高,今后激光陀螺技术将主要向更高精度、更小体积和更便宜价格发展。如美国霍尼韦尔公司的GG1308型激光陀螺,总体积小于2立方英寸,重量仅为60克,却可以达到很高的精度。

  激光陀螺虽小,却是让导弹打得更准、舰船跑得更远的核心部件。它集成了光、机、电等诸多领域高精尖技术,是一个国家科技和军事实力的具体体现。

  茫茫海天的“定位神器”

  近年来,随着光电技术的迅猛发展,集光、机、电“三位一体”的新型激光陀螺得到迅速发展,并在陆海空天等领域得到广泛应用。激光陀螺也被誉为茫茫海天的“定位神器”。

  激光陀螺可以为各类飞行器和精确制导武器提供实时航向、速度、高度、姿态等信息,极大提高精确制导武器的命中精度;为机动发射的弹道导弹、巡航导弹提供方位基准,使它们快速定向定位,准确命中目标。此外,还可以为舰船、潜艇和鱼雷提供航向、航速和位置等基准数据,它们不依赖于任何外部信息,就能独立地进行实时导航。

  在民用领域,激光陀螺作为航天器姿态和轨道控制系统的重要组成部分,可以用于运载火箭的惯性制导系统,或安装在望远镜上提供实时角坐标信息,亦可用超大型激光陀螺观测地震波信息、固体地面潮汐效应和测量引力波等。

  可以预见,随着激光陀螺技术的日渐完善,它的应用范围还会更加广阔,势必会对未来战争和我们的日常生活产生巨大影响。

 

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