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激光陀螺有什么用?工作原理是什么?

2016-08-22 16:36
天堂的苦涩
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  激光陀螺具有很多重要的军事应用,随着技术进步,它的性能将会越来越好,完全替代传统的机电陀螺,在惯性导航定位、制导系统以及姿态控制和稳定系统中更好地体现和发挥核心作用,增强它们的导航定位、姿态控制、精确制导等能力,大幅提升以导弹为代表的精确打击武器的战斗力。

  “陀螺原理”及传统陀螺

  先从陀螺说起。许多人小时候一定玩过一种玩具陀螺“冰猴”。脚尖身圆的“冰猴”放在地上,用一根绳子做的鞭子猛抽“冰猴”,“猴身”就能转起来,用鞭子抽得越狠,它就转得越飞快,不会倒下。在日常生活中,我们也发现:如果一个物体旋转时速度很快,它就会稳定地立在一个地点不动,转速足够快的时候,即使平板倾斜一些,它仍然不会倒,并且转轴始终指向一个固定方向。这就是物体的“定轴特性”。

  科学家利用“定轴特性”制造出能定向和定位的陀螺仪,通过将陀螺定轴方向与运载体的轴心相比对,就能得出运载体的正确方向和瞬时位置。而以陀螺仪为核心部件,进而组装出惯性导航系统或制导系统。因此,陀螺是航天、航空、航海装备及很多武器装备在作战中不可缺少的定位和导航装置。

  传统的惯性陀螺主要是指机电陀螺,但其稳定性以及定向与定位精度不够,不能满足现代武器精确打击的要求。科研人员一直希望能找到更好的陀螺仪,帮助运载体精确定位与定向、稳定运行,更好地发挥武器的效能,激光陀螺无疑是一种很好的替代品。

  何为激光陀螺?

  科技名词定义:激光陀螺,学名“环形激光器”。实际上是一种无质量的光学陀螺仪,利用环形激光器在惯性空间转动时正反两束光随转动而产生频率差的效应,测定敏感物体相对于惯性空间的角速度或转角,进而测定物体方向等。

  原理:一束光经分光器被分成完全相同的两束光后,进入同一环形光回路,分别沿顺时针方向和逆时针方向相向传播。如果让光回路绕垂直于自身的轴旋转起来,这两束光之间会产生相位差,利用光的干涉性能测出相位差,进而得出光回路旋转的角速度。如果光回路被制成一个环形激光器,其中传播的光就是方向性好、聚束性强、相干性优的激光,因此就形成了一个能通过敏感角速度来测定方向与姿态并具有快速寻北与稳定作用的激光陀螺。

  主要作用:主要用于精确打击武器的导航定位、姿态测量与控制、平台稳定,为它们有效完成作战任务提供更好的保障。

  在军事上的主要应用

  首先,激光陀螺用于为各类战机和精确打击武器提供导航和制导所需要的实时航向、速度、高度、姿态等空间位置信息。使战机能可靠飞行和灵活进行高速战术机动,并使精确打击武器的射程和命中精度得到很大提升。同时,它还为机动发射的弹道导弹、巡航导弹寻北提供方位基准,使它们能实现快速定向定位,准确地命中目标。

  其次,为舰艇、潜艇和制导鱼雷提供航向、航深、航速和位置等基准数据。使它们不依赖于任何外部信息,就能独立地进行实时导航。

  第三,作为稳定调节系统的重要组成部分。使坦克、装甲车等陆地战车在行进中,实时感知车体上仰和下俯等动作,自动将火炮和机枪等武器稳定在原定方向和位置,保证武器瞄准和射击时不受车体行进过程的影响。

  第四,作为航天器姿态和轨道控制系统的重要组成部分,协助卫星保持正确姿态,使其天线波束始终能对准地球覆盖区,准确完成对地面转发和传播信号以及对地面目标的探测。

  第五,用于运载火箭的惯性制导系统中。简化导引和控制系统结构,减小火箭的控制难度,增强火箭的飞行稳定性,同时降低火箭的发射重量,增大火箭的运载能力,提高航天器的入轨精度以及机动性和变轨能力。

 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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