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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 世界激光陀螺研發(fā)應(yīng)用一瞥——知己知彼 [打印本頁]

作者: 掃街 時間: 2014-7-13 20:54
標(biāo)題: 世界激光陀螺研發(fā)應(yīng)用一瞥——知己知彼
1913年，法國科學(xué)家Sagnac進(jìn)行了環(huán)形光路中外界轉(zhuǎn)動引起干涉條紋變化的實(shí)驗(yàn)，并從理論上對此現(xiàn)象進(jìn)行了解釋，提出了著名的sagnac效應(yīng) 。但是，隨后很長一段時間里，由于沒有合適的相干光源，光學(xué)Sagnac效應(yīng)的研究基本上沒有任何進(jìn)展。直到1960年，激光在世界上首次出現(xiàn)，激光陀螺作為激光技術(shù)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域成為世界各國研究的熱點(diǎn)。1961年，美國科學(xué)家C．V．Heer在美國物理學(xué)會上發(fā)表了世界上第一篇有關(guān)激光陀螺的報道。他介紹了采用測量環(huán)形激光諧振腔內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的正反兩束激光之間的頻率差來感知外界輸入角速率的變化口。隨后，美國斯佩里公司于1963年首先做出了激光陀螺儀的實(shí)驗(yàn)裝置。

1966年，美國霍尼威爾公司開始使用石英作腔體，并研究出交變機(jī)械抖動偏頻法，使這項(xiàng)技術(shù)有了實(shí)用的可能。經(jīng)過40多年的發(fā)展和完善，目前，激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍用和民用方面。在我國，二頻機(jī)抖激光陀螺技術(shù)也已基本成熟，將作為未來信息化武器裝備的關(guān)鍵器件。

傳統(tǒng)的陀螺儀利用高速轉(zhuǎn)動的機(jī)械轉(zhuǎn)子的定向性和進(jìn)動性來測定相對于慣性空間的轉(zhuǎn)速和方位。但 E是由于高速轉(zhuǎn)子的存在所帶來的缺陷，如不耐沖擊振動，何加速度效應(yīng)等等，使其在慣性導(dǎo)航中的應(yīng)用受到了限制，妨礙了進(jìn)一步的發(fā)展。而激光陀螺的工作原理與常規(guī)機(jī)電陀螺完全不同，它具有下列優(yōu)點(diǎn)：

》性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。激光陀螺由于沒有高速轉(zhuǎn)子，因而堅(jiān)固可靠、耐沖擊振動、抗加速度性能好。

≯精度高。美國的高精度激光陀螺達(dá)到0.0005°／h，中高精度產(chǎn)品的零漂在0.001°-,0.01°／h之間。

》動態(tài)范圍寬，可測動態(tài)轉(zhuǎn)速范圍高。

≯壽命長?？煽啃院谩猱a(chǎn)品的壽命已達(dá)10萬小時以上，平均無故障時間(MTBF)優(yōu)于1萬小時

》標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定。國外激光陀螺的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定度高達(dá)1ppm，國內(nèi)激光陀螺的標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定度也己達(dá)到10 ppm。

≯啟動迅速。由于沒有象機(jī)電陀螺一樣存在馬達(dá)的啟動與穩(wěn)定問題，激光陀螺啟動后可短時間內(nèi)(3-8s)輸出信息。

>數(shù)字量輸出、無需模數(shù)轉(zhuǎn)換。激光陀螺的輸出信號是脈沖形式，對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)就得到對應(yīng)轉(zhuǎn)動角度的數(shù)字量，便于計(jì)算機(jī)處理，不需要高精度的AD電路。

≯對于同樣的精度和性能要求，激光陀螺的成本比機(jī)電陀螺低。

≯功耗低，體積小，重量輕。

≯既是速率陀螺，也是位置陀螺。使用靈活，應(yīng)用范圍廣。

目前世界上研制和生產(chǎn)激光陀螺及其系統(tǒng)的主要國家有美，英、德、法、日本和俄羅斯，其中美國和法國研制的水平最高，激光陀螺技術(shù)發(fā)展很成熟，并形成了二頻機(jī)抖、四頻差動、空間三軸、塞曼陀螺等不同類犁的系列產(chǎn)品。目前已經(jīng)達(dá)到最高水平的零漂值為0．00015。／h，輸入速率動態(tài)范圍±1500。／s，使用壽命20萬小時以上，輸入軸對準(zhǔn)穩(wěn)定度達(dá)到微弧量級。

美國研制激光陀螺儀的廠家有霍尼威爾，利頓、斯佩里和辛格．基爾福特等公司。斯佩里公司于1963年首先做出了激光陀螺儀的實(shí)驗(yàn)裝置。1972年，霍尼威爾公司研制出GO-1300型激光陀螺儀。1974年美國國防部下令海軍和空軍聯(lián)合制定研究計(jì)劃，1975年在戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)試飛成功，1976年在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈試驗(yàn)成功。此后，激光陀螺儀在航空，航天、航海、戰(zhàn)車定位定向方面廣泛應(yīng)用。法國SEXTANT公司在1972年開始研究激光陀螺儀，成功應(yīng)用于“美洲虎”直升機(jī)、ANS超音速導(dǎo)彈和“阿里安’'4火箭，并在法國未來戰(zhàn)略導(dǎo)彈項(xiàng)目上中標(biāo)。SAGEM公司從1977年開始研究環(huán)行激光陀螺儀，應(yīng)用于航空及潛水艇的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；其生產(chǎn)的GLCl6型樣機(jī)主要用于直升機(jī)和小型運(yùn)載火箭的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。1994年2月，日本H2運(yùn)載火箭呼嘯升空，激光陀螺首次在航天運(yùn)載器中取代撓性陀螺。。

美軍現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)、航空制導(dǎo)武器等大多都裝備了激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。為了提高激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度和可靠性，美軍采用GPS與之進(jìn)行組合來提高系統(tǒng)的導(dǎo)航精度，這樣就可以通過低成本、中等精度的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)與GPS組合得到高精度的導(dǎo)航系統(tǒng)。在科索沃戰(zhàn)爭中，美軍使用的各類作戰(zhàn)飛機(jī)、戰(zhàn)斧I(xiàn)I型巡航導(dǎo)彈，GBU-15航窄制導(dǎo)炸彈等均采用激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)采用P(Ⅵ碼GPS時，組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度可以達(dá)到8m(CEP)?？扑魑謶?zhàn)爭后，美軍加大了激光陀螺捷聯(lián)慣WGPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的生產(chǎn)量，以滿足制導(dǎo)武器的需求。并且美軍計(jì)劃在未來十年里將組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度提高到3m(C

作者: 掃街 時間: 2014-7-13 20:55
國內(nèi)激光陀螺起步于六十年代，大約七十年代初，清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、蘇州第一光學(xué)儀器，。，中國計(jì)量科學(xué)院、航空部303所先后開始了激光陀螺的研究，曾進(jìn)行過抖動偏頻、四頻差動激光陀螺的方案與實(shí)驗(yàn)，同時對激光陀螺的基本理論進(jìn)行了探討。

八十年代，航空部618所、航天部12所、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)等開始了第一輪的激光陀螺研究。到“八五’期間，國防科技大學(xué)．航空部618所先后進(jìn)行了技術(shù)鑒定?！熬盼濉逼陂g及以后，國內(nèi)進(jìn)行激光陀螺元件與整機(jī)研制的單位主要是：中國航空工業(yè)總司618所和國防科技大學(xué)。在激光陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)技術(shù)研究領(lǐng)域，國內(nèi)起步于80年代初期，80年末開始從前蘇聯(lián)引進(jìn)少量二頻機(jī)抖激光陀螺開展關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，國產(chǎn)激光陀螺樣機(jī)研制成功后則轉(zhuǎn)向主要針對國產(chǎn)激光陀螺開展系統(tǒng)研究工作．發(fā)展至今，國產(chǎn)激光陀螺已成功應(yīng)用于現(xiàn)役武器裝備改造和新型武器系統(tǒng)研制。

八五”初期，國防科技大學(xué)率先引進(jìn)俄羅斯生產(chǎn)的KM2型二頻機(jī)抖激光陀螺，研制出國內(nèi)第一套激光陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于無人駕駛核化偵察裝甲車。之后，又引進(jìn)俄羅斯生產(chǎn)的 e3二頻機(jī)抖激光陀螺研制出激光陀螺定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)．成功應(yīng)用于軍用機(jī)器人系統(tǒng)．同期研制的激光陀螺捷聯(lián)慣性定位定向系統(tǒng)樣機(jī)也已成功應(yīng)用于”，陣地聯(lián)測子系統(tǒng)，解決了武器系統(tǒng)在復(fù)雜氣象、地理環(huán)境下的定位、定向、導(dǎo)航問題，提高了部隊(duì)的反應(yīng)能力，目前國防科大等科研院所也在開展遠(yuǎn)程彈載，船（艇）載激光陀螺捷聯(lián)慣性測量組合系統(tǒng)的研究。

我國作為發(fā)展中國家，樹立了打贏高技術(shù)條件下局部戰(zhàn)爭為目標(biāo)的戰(zhàn)爭觀，這就決定了我軍裝備發(fā)展中必須堅(jiān)持有所為和有所不為發(fā)展策略。而有所為的核心是必須首先對空中來犯之?dāng)辰o予有效打擊。要達(dá)到這一基本目的就必須強(qiáng)化空空、面空、地空、艦空等戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器的發(fā)展和強(qiáng)化獲得這些武器使用的平臺和信息的技術(shù)。同時必須具有一定的威懾反擊能力，相應(yīng)地加強(qiáng)地地導(dǎo)彈、反艦武器的發(fā)展。

國外上述戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器的裝備和發(fā)展中．幾乎無一例外地均采用了慣性測量單元(IMU)作為中制導(dǎo)的核心部件。通過慣性+GPS，慣性+無線電指令，慣性+雷達(dá)，慣性+紅外／激光，慣性+圖象等等實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈的精確打擊和智能化，實(shí)現(xiàn)了離軸發(fā)射和發(fā)射后不管的新空戰(zhàn)模式，實(shí)現(xiàn)了面防空和面反導(dǎo)的能力．其典型裝備如戰(zhàn)斧、愛國者、AM．1 20、HUMRAAM(高機(jī)動車載防空系統(tǒng))、R．27、R．77、PBB—AE、S-300、X-59、花崗巖、SS．N．12、捕鯨叉、米卡，箭1／2等等。

因此慣性測量單元(IMU)已經(jīng)成為戰(zhàn)術(shù)武器的核心傳感器，已成為當(dāng)今高技術(shù)武器裝備中必須優(yōu)先發(fā)展和大力加強(qiáng)的關(guān)鍵技術(shù)和環(huán)節(jié)。

我國目前的戰(zhàn)術(shù)武器的慣性技術(shù)主要基于撓性陀螺，存在最大的問題是動態(tài)范圍小、準(zhǔn)備時間長、環(huán)境適應(yīng)性差、可靠性低和標(biāo)校周期短。

基于激光陀螺的慣性測量單元恰好可以較為有效地解決上述問題。

國內(nèi)激光陀螺經(jīng)過20余年的研制，逐漸形成了多個研制核心，個別單位目前已經(jīng)形成了一定的小批量生產(chǎn)能力。其中618所為某重點(diǎn)戰(zhàn)機(jī)型號配套的激光陀螺組合已經(jīng)批量交付。航天33所為某重點(diǎn)型號配套激光陀螺已經(jīng)進(jìn)行了靶試，航天13所的慣導(dǎo)系統(tǒng)也進(jìn)行了試飛。。目前我國除飛機(jī)外，近程地地導(dǎo)彈、中程空空導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、艦空導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、魚雷武器、等多種戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器應(yīng)用對激光陀螺慣性測量單元都有強(qiáng)烈需求。

我國研制生產(chǎn)的激光陀螺性能也達(dá)到了一定水平，如618所研制的激光陀螺由于采用了微處理器電子控制模塊，使激光陀螺的尺寸和重量都到了減少，同時還擴(kuò)大了激光陀螺的工作溫度范圍，提高了漂移的重復(fù)性，達(dá)到0.01°～0.005°/h同時還減少了激光陀螺的隨機(jī)游走，達(dá)到0.002°～0.003°/h

作者: 掃街 時間: 2014-7-13 20:57
依托于MIT的德雷珀實(shí)驗(yàn)室原來是美國慣性技術(shù)領(lǐng)域的老大，雖然由于忽視激光陀螺和捷聯(lián)技術(shù)開發(fā)，失去了領(lǐng)導(dǎo)地位，但僅1996年的編制為1250人，科研經(jīng)費(fèi)為2.3億美元。

再看上面提到的618所，618慣導(dǎo)部的一些沒買車的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)購了10幾輛，飛控部團(tuán)購了15輛標(biāo)志307。早兩天又有豐田經(jīng)銷商在618設(shè)了一個點(diǎn)，因?yàn)橛钟腥艘獔F(tuán)購10幾輛花冠。目前618中層及以上領(lǐng)導(dǎo)（約100多位）基本上都買了車，沒買的也是不想買，同時絕大部分領(lǐng)導(dǎo)都擁有兩套房（單位分的一套，在外買的一套）而其中絕大部分都是約40萬的商品房一次付清。當(dāng)然所一級領(lǐng)導(dǎo)要就不買要就買的70萬以上的房，好像有兩位買的別墅，飛控部一位領(lǐng)導(dǎo)更是一次買了兩套房，自己一套，給父母一套，然后又去買了部20萬的車。但是，你不要羨慕，因?yàn)檫@都是領(lǐng)導(dǎo)，如果你有啥后臺，那來618做個中干絕對很滋潤，一年弄個2，3十萬小意思。如果沒有，但你比較容易滿足，也可以來，至少本科生來618還不錯，第一年下來能拿到45000左右（不包括公積金和房補(bǔ)

作者: 樵薪 時間: 2014-7-13 21:11
大俠，前面的好像沒有多少人感興趣，我把重點(diǎn)高亮了。
再看上面提到的618所，618慣導(dǎo)部的一些沒買車的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)購了10幾輛，飛控部團(tuán)購了15輛標(biāo)志307。早兩天又有豐田經(jīng)銷商在618設(shè)了一個點(diǎn)，因?yàn)橛钟腥艘獔F(tuán)購10幾輛花冠。目前618中層及以上領(lǐng)導(dǎo)（約100多位）基本上都買了車，沒買的也是不想買，同時絕大部分領(lǐng)導(dǎo)都擁有兩套房（單位分的一套，在外買的一套）而其中絕大部分都是約40萬的商品房一次付清。當(dāng)然所一級領(lǐng)導(dǎo)要就不買要就買的70萬以上的房，好像有兩位買的別墅，飛控部一位領(lǐng)導(dǎo)更是一次買了兩套房，自己一套，給父母一套，然后又去買了部20萬的車。但是，你不要羨慕，因?yàn)檫@都是領(lǐng)導(dǎo)，如果你有啥后臺，那來618做個中干絕對很滋潤，一年弄個2，3十萬小意思。如果沒有，但你比較容易滿足，也可以來，至少本科生來618還不錯，第一年下來能拿到45000左右（不包括公積金和房補(bǔ)

作者: 老鷹 時間: 2014-7-13 21:29
既然是今日新聞聯(lián)播，我想是不是最近有了突破？大俠們證實(shí)一下。

作者: ws456456 時間: 2014-7-13 21:49
研究所的工作太累了，車子，房子好一點(diǎn)是理所當(dāng)然的啦

作者: ltk5614 時間: 2014-7-13 21:51
今天新聞聯(lián)播放的激光陀螺儀。。。

作者: 祥云飛魚 時間: 2014-7-14 00:05

吹這么厲害還不是借鑒外國技術(shù)（也許是竊取）套國家的錢！有點(diǎn)道德是挖人沒有道德就是商業(yè)間諜！

作者: 我很呆 時間: 2014-7-14 08:50
哈哈。阿呆的客戶就有霍尼韋爾。但是只涉及通風(fēng)系統(tǒng)。
真空封裝是特難的事情。放多少年都是一個精度。要打仗。拉出來就上。

反正就是重大突破。也沒人懂技術(shù)。隨便瞎忽悠了。

作者: 侯爵莊園 時間: 2014-7-14 10:07
學(xué)些了

作者: 一重科技 時間: 2014-7-14 10:36
有突破了嗎？？國內(nèi)的？？

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