惯性技术是一门重要的技术学科,它是保证飞机、航舰、火箭等载体能顺利完成导航与控制任务的关键技术之一,也是国家科技实力的一个重要标志,不仅在军事上有着重要的地位,在民用领域也有着广泛的应用。二次世界大战以来,惯性导航技术得到了迅速的发展。在我国,惯性导航技术已在航空、航天、航海和陆地车辆的导航和定位中得到了应用,此外,还在大地测量、海洋勘探、石油钻井、航空测量等国民经济领域里也已获得成功的应用。
惯性导航是完全自主式的导航系统,它利用陀螺仪和加速率计这两类惯性传感器的测量信息直接计算出载体的姿态、速率、位置等导航参数。因此它既不向外界发射能量,也不依赖外界的任何信息,具有不受干扰,可在空中、太空、地下、水下的任何地方使用,动态性能好,导航输出信息丰富等独特的优点。目前国外先进国家和我国都把发展惯性技术放在很重要的位置。
在惯性导航技术的发展过程中,采用不同的技术途径来提高陀螺仪的性能。一种途径是在刚体转子的基础上,不断完善和革新它的支撑结构以获得低漂移率相继出现了液浮、气浮、动力调谐和静电陀螺仪,但这些陀螺仪将逐渐被新型陀螺仪如激光陀螺仪所取代。
激光于1960年在世界上首次出现。1962年,美、英、法、前苏联几乎同时开始酝酿研制用激光来作为测向器,称之为激光陀螺仪。美国于1963年首先做出了激光陀螺仪的实验装置;1966年开始使用石英作腔体,并研究出交变机械抖动偏频发,使这项技术有了实用的可能;1972年,研制出GG-1300型激光陀螺仪,1975年在战术飞机上试飞成功,1976年在战术导弹上试验成功。20世纪80年代后,美国空军把激光陀螺应用到空军系统中,研制出一种采用激光陀螺的双盒组件传感器系统,海军把激光陀螺惯导系统用到舰载飞机中,陆军则把激光陀螺用于陆军飞机的定位/导航、监视/侦查、火控以及飞行控制系统。
90年代,根据先进巡航导弹和战术飞机导航的要求,美国进行了激光陀螺捷联性能的研究。
目前,在美国和其它北约国家的空军中,绝大部分主站飞机都装备了以激光陀螺为核心的第二代标准惯导仪,它与第一代的挠性陀螺标准惯导仪在外形、功能和适用性三方面都是可以互换的,定位精度均为1287.48m/h,准备时间也有过去的15min减少到5~8min,系统可靠性从原来的几百小时提高到2000~4000h(作战飞机、直升机、军用运输机)。F-117A是美国洛克希德公司研制的单座亚音速隐身战斗机,主要用于携带激光制导炸弹对地面目标实施精确攻击。1989年,F-117A参加了首次实站军事行动。海湾战争中,42架F-117A出动了1300架次,轰炸了战略目标清单中40%的目标,无一损失,表现出色,深受美国空军的赞赏。
法国的激光陀螺仪和系统技术也具有很强的实力,它从70年代开始研究激光陀螺仪技术,到目前已经形成不同尺寸和精度的激光陀螺仪。
我国航天事业的发展,对导航技术和仪器仪表也提出了更高的要求。我国也在积极地开展解联惯导系统和相关装置的研究与开发。
在激光导航系统中,低热膨胀微晶玻璃,特别是零膨胀微晶玻璃是制造精确导航用激光陀螺仪的关键材料,可以说,激光陀螺仪的发展在很大程度上依赖于微晶玻璃材料的发展。
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