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我国激光陀螺仪持续突破:精度媲美国际水平

日期:2017-03-15    作者:松盛激光    来源:whlaser.cn    点击数:

1991年的海湾战争中,美军战斧巡航导弹战法震惊世人,甚至有传言其曾经先用一枚导弹炸开伊拉克一个电厂的围墙,而后一颗导弹则从炸开的洞中进入击毁电厂。这样千里出击一招毙命的功夫能够被战斧施展出来得益于其高精度的导航系统,这个系统的核心叫激光陀螺仪。

激光陀螺仪,顾名思义就是利用激光测方向变化的陀螺仪,其基本原理利用了光学中的塞格尼克理论,即在一个环形轨道里,发射两束方向相反的激光。在环形轨道没有转动的情况下,它将会用相同的时间导弹出发点并且具有相同的相位。

如果一旦环形轨道有转动,则到达出发点的时间和相位都会有变化,根据这个被测出来变化值就可以反推出物理的角度变动值。将这个装置装载导弹上之后,就可以随时掌握导弹的左右上下偏转量,从而修正导弹的飞行方向向既定的弹道飞行。再配合加速度计,则能够实时掌握导弹的位置参数。

激光陀螺仪的好处在于,其受到外界的干扰非常小,即使是撞击,震颤,加速等动作都无法改变其对角度偏转的测定,而传统机械陀螺则不是。此外激光陀螺工作稳定,误差小,体积小,便于使用,虽然现代兵器上一般会配有GPS设备进行误差修正把误差减少到一个范围内,但GPS干扰设备更加普及,而激光陀螺是个封闭设备,外界完全无法干扰。

海湾战争的爆发给我国军工人极大的刺激,高伯龙是我国激光陀螺项目的负责人。他想起1971年钱学森将仅写有激光陀螺仪简单原理的两张小纸条交给学校。而20年过去了,研制依然没有突破,研制的两大拦路虎一直无法解决。

   第一是镀膜技术一直不过关,这个技术不过关,激光的反射和折射率就会无法稳定控制,就会导致激光在反射折射时就产生偏差且不可预测。如果大到一定程度,那整个陀螺就没法用了。第二个拦路虎就是超精密光学加工,这个工艺达不到要求的水平,也同样会导致光线偏移预定路线的问题。

在没有相应的高精度制造设备情况下,我国科研团队土法上马,用手工打磨的方式制造高精度起见。在一次次的失败和大量的次品出现后他们并没有灰心,甚至拜工人师傅为师,学习精密制造技术,经过1000多个日日夜夜的努力,终于攻克了该关键技术。在研制的激光陀螺仪的过程中,钱学森的这两张小纸条起到了非常重大的作用。