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激光陀螺仪麻雀虽小:方寸之中尽知世间动态

导读: 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。惯性测量装置好比现代高精度设备的“眼睛”,而激光陀螺的出现,已成为惯性制导系统的“火眼金睛”。

  日前,用于开展引力波研究的“天琴计划”,第一阶段将完成大型激光陀螺仪等地面辅助设施建设。近期,美国国防后勤局授权3890万美元,用于霍尼韦尔国际公司为美国海军AN/WSN-7(V)海上导航系统研制环形激光陀螺系统。激光陀螺,又叫环形激光器,在加速度计配合下可以感知物体在任意时刻的空间位置,被誉为惯性导航系统这顶皇冠上的“明珠”。目前,我国已经成为世界上第四个具备独立研制激光陀螺能力的国家,产品应用范围覆盖陆海空天等多个领域。激光陀螺虽小,却集成了光、机、电等诸多领域高精尖技术,是一个国家科技实力和军事实力的综合体现。

  麻雀虽小:方寸之中尽知世间动态

  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。惯性测量装置好比现代高精度设备的“眼睛”,而激光陀螺的出现,已成为惯性制导系统的“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。1960年,美国人在成功研制出世界上第一台激光器后,迅速开始激光陀螺的研究。1963年,美国斯佩里公司首次成功制成了激光陀螺仪的实验装置。到上个世纪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。到80年代,美国空军实施了“综合惯性基准组件”研制计划,将激光陀螺应用在双盒组件式传感器系统中,美国海军也研制了“CA1NS1”系统,将激光陀螺应用到舰载飞机中。1985年美国提出了战略防御计划(SDI)后,激光技术得到了更大规模的研究与应用,其中1985财年SDI预算在激光领域的投资高达10.4亿美元,大部分用于开展激光实验,其中就包括激光陀螺的研究。

  激光陀螺研究的巨大进展刺激了世界上其他科技大国开展对相关领域的研究,法国、俄罗斯、德国、日本等国都相继研制出高精度激光陀螺系统。法国的SEXTANT公司于1972年开始激光陀螺研究,1979年SEXTANT型激光陀螺首次成功应用于“美洲虎”直升机,而后又成功应用于“ANS超音速导弹”项目和“阿里安-4”型火箭。法国SAGEM公司研制的激光陀螺成功应用于航空和潜水艇的捷联惯导系统。

  随着技术的发展,激光陀螺的性能越来越好,应用也更加广泛。今后激光陀螺技术将主要向更高精度和可靠性、更小体积和更便宜价格发展。美国霍尼韦尔公司的GG1308型激光陀螺,通过采用一次成型工艺,总体积小于2立方英寸,重量仅为60克,却可以达到1°/h的精度,价格仅为1000美元。激光陀螺“麻雀虽小”,却集成了光、机、电等诸多领域高精尖技术,考量着一个国家的综合国力,是一个国家科技实力和军事实力的综合体现。

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