你或许看到过这样的电影片段:
战斗机飞行员在没有目视参照物的条件下,可以平稳完成复杂的机动动作,并且还能准确辨别方向,快速精准地击中敌方的战机。
它是如何做到的呢?
这背后用到的就是一种黑科技-惯性导航系统,而这个系统里面核心部件就是陀螺仪。
那么问题来了:
战斗机上的陀螺仪到底是如何工作的?
陀螺仪的制造难不难?
中国目前国产陀螺仪性能如何?
陀螺仪说起陀螺仪,大家可能不了解,但是陀螺相信很多人都玩过它吧。
你有没有会发现:
当陀螺以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向,会保持稳定不变。
当它转速减缓变停歪倒后,咱们可以用鞭子打它,让它继续保持转动。这其实利用了陀螺的“定轴性”的特点。
科学们发现了这种现象之后,就制造出能够定向或者定位的陀螺仪。
最早的陀螺仪都是机械式的,体积比较大,里面还真有高速旋转的陀螺。但是机械的东西,对加工精度有很高的要求,而且还怕震动,因此以机械陀螺仪为基础的导航系统精度一直都不太高。
而在如今智能手机中的,陀螺仪传感器已经进化成一块小小的芯片了。
要不怎么说,那些高大上的技术,其实就在咱们普通人的身边!
激光陀螺仪陀螺仪自诞生以来,就一直是各军事大国的核心技术。
为啥属于军事核心呢?
因为这玩意可以提供精确的方位、俯仰、位置、速度、加速度等信息。
就拿现在普遍使用的激光陀螺仪来说吧,它是一种能够精确确定物体运动方位的精密航空仪器。
最大的特点就是不需要转动部件,所以耐冲击力强,坚固可靠,使用寿命较长。同时由于接通电源就能产生激光,所以启动时间短,稳定性好,并且抗干扰能力强。
最重要的一点,就是激光陀螺能够直接输出数字化控制信号。而不是像以前那样先输出模拟信号,再将其转换为数字信号。
能够直接输出数字信号意味着什么呢?
这么说吧,它就能够直接与计算机系统相连,这对于实现自动化或智能化控制非常重要。
虽然说它看起来非常不起眼,也只有十几厘米的大小,但它对一个国家的工业发展有着关键性的作用。现在已经被广泛应用于战机、导弹、潜艇等需要精确指导的武器装备上。
毫不夸张的说,如果没有陀螺仪的加持,潜艇就不能下海,导弹就无法精确击中目标,战斗机就更不能远航。
任何高精尖武器都是一堆废铁,都会变成瞎子一样,无法瞄准对手!
国产陀螺仪发展说起来我国在该技术的研究上,起步并不比西方国家晚。
第二次世界大战结束后,西方各国纷纷启动研究激光陀螺仪的计划。
上世纪60年代初,美国研制出世界上第一台激光陀螺仪的原理样机,引发了一场世界光学领域的革命,并且对我国进行了严格的技术封锁。
当时刚刚成立不久的新中国,也在钱学森先生的倡议下成立了激光研究室。1971年我国激光陀螺奠基人高伯龙院士应招入京,才开启了国产激光陀螺技术的研发之路。
高伯龙院士凭着深厚的理论功底,通过理论推导和计算,终于弄清了激光陀螺的原理,并根据当时我国的工艺水平,提出了与美国不同的技术路线。
在1994年,全内腔四频差动技工陀螺工程样机被研制出来,并成功通过了鉴定。让我国成为了世界上继美国、苏联、法国之后第四个能独立研制激光陀螺仪的国家。
不仅如此,当时其他三个国家还没有搞定四频,用的还是二频。也就是说,咱们一研制就搞出了世界最先进的。
这其中的研制难度有多大?
要知道当时的中国科学家,都没见过激光陀螺实物长啥样子,也不清楚里面的原理。而要以当时的科研条件与工艺水平,想研制成功,简直比登天还难。
但是还是那句话,任何涉及到核心的技术,咱们就不能被别人卡脖子。
卡脖子,就两字:难受!
导航卫星与陀螺仪区别或许有人会问:咱们现在不是有北斗卫星导航仪?为何还要开发复杂昂贵的陀螺仪?
小鲸想说,卫星导航虽然方便,全球都可以方便使用,但是却有个最大的弱点,就是抗干扰能力不高。
卫星在上千公里的高空,发射信号很微弱,容易遭到干扰,而且导航卫星也容易在战时遭到敌人攻击,生存力低下。
而反观激光陀螺仪呢?
它最大的优点就是抗干扰能力无限。
它不需要接收或辐射电磁波,因此迄今为止没有任何一种方式,可以远距离的干扰陀螺仪工作,而且陀螺仪还可在地下、水下、封闭空间内使用。
毫无疑问,这是任何卫星导航仪都做不到的事情。
感悟未来的战争,小鲸觉得一定是精准打击。包括遍布太空的卫星网络,以及基于无人机所形成的精确侦查打击能力等等,而这一切都离开陀螺仪的帮助。
正是有了高伯龙院士研制出来的国产激光陀螺仪,咱们中国的导弹、战机、潜艇以及各种尖端精确制导武器,从此安上了一双能精确定位、精确控制和精确打击的眼睛,也不用再担心受制于人。
也正是有这些老一辈科学家们的无私奉献,中国才有了如今的成就。
他们默默无闻用自己一生的心血,为中华民族的复兴打下了坚实“地基”。
向他们致敬!