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最强陀螺仪多复杂?有一万多个零件,可确保洲际导弹精度达四十米

 发布时间:2019-11-08 15:56:10     文章来源:互联网整理
 

一般来说,导弹发射得越远,精度就越低。洲际导弹是射程超过8000公里的超远程弹道导弹。它们主要用于攻击大城市等大目标,误差在1公里内基本可以忽略不计。然而,美国有一枚精度为40米的洲际导弹,也是在冷战时期,没有全球定位系统(gps)等外部定位基准的帮助。它是如何达到如此高的精度的?

这种lgm-118a“和平卫士”洲际弹道导弹,也被称为mx“和平卫士”弹道导弹。该制导系统非常先进,即使与“民兵”三号相比也是如此。民兵三号是世界上最强大的导弹之一,也是美国目前唯一使用的陆基战略打击力量。

“维和人员”在世界上非常罕见,精确度极高。它的cep已经降低到40米,这曾经是冷战时期美国洲际弹道导弹技术的顶峰。“民兵”三的圆概率误差大约是“维和人员”的六倍。其中,一个可以称之为技术奇迹的陀螺仪发挥了至关重要的作用。

这种陀螺装置被称为高级惯性参考球(air)制导系统,是“和平卫士”洲际弹道导弹导航系统的核心。马丁·米勒在他的《大规模杀伤性武器:核时代的幽灵》一书中评论道,该书重新定义了洲际弹道导弹精度的概念。

air不使用传统的万向节总成,而是漂浮在充满氟碳流体的球中。球体中还有陀螺仪和加速度计,球体的方向通过三个液压冲击器和涡轮泵保持稳定。整个air由19,000个独立组件组成,开发项目非常困难。

虽然难度很大,但air的错误率已经成功降低到每小时不到1.5×10-5度,而“维和人员”(Peacekeeper)的错误率已经降低到1%,准确度已经降低到40米。火箭制导权威专家查尔斯·斯塔克·德雷珀(Charles Stark draper)博士将air定义为“第三代”,并表示air是迄今为止最精确的惯性导航(ins)系统,达到了超精密惯性制导史上最强的水平。

近乎完美的空气可以被视为冷战时期最不可思议的技术之一。即使在几十年后的今天,空气的精确度也是最高的。洲际弹道导弹的精度可以不到100米,这使得“和平卫士”成为冷战时期最精确的导弹,也是美国最先进的战略导弹之一。

事实上,惯性导航系统的精度很少用于导弹的飞行。精度主要用于导弹仍在地面时对制导系统进行校准,不需要通过精确的陀螺测量获得外部参考。大多数洲际弹道导弹在发射前需要一个外部校准系统来使惯性导航系统与外界同步。很少有惯性导航系统具有高精度,但不依赖外部基准。目前,只有“维和人员”才能做到这一点。

但是开发air的成本是巨大的,不仅成本高,而且过程非常复杂。air有19,000个独立组件。就成本而言,只有一部分被作为例子。air有三个加速度计。1989年,一个加速度计的成本达到30万美元,这需要六个月的时间来制造。整个空气的开发成本是可以想象的。

如果不需要完全归位,成本和零件都可以达到这样的精度。例如,随着全球定位系统(gps)和全球卫星导航系统(glonass)等卫星定位系统的出现,只需要一个便携式且廉价的接收器就可以长时间保持厘米级的精度。如今,内置全球定位系统的环形激光陀螺仪可以封装在非常小的容器中,可以承受巨大的重力,可以用于从导弹到炮弹的任何武器。

需要高度精确导航的航天器也需要外部参考校准。即使是新的核武器制导项目,考虑到成本和重量,也放弃了完全归航的想法。基于b-61核航空炸弹被转化为滑翔炸弹的基本原理,全球定位系统取代惯性导航系统被提出来作为制导手段。

在gps被用来校正误差之前,工程师们开发了其他形式的导航来升级精度差的惯性导航系统,此外还不惜一切代价制造出近乎完美的机械陀螺仪,如air。维和人员仅通过空中就可以发射12枚核弹头,最远可达14000公里。与那些基于外部参考来提高精度的系统相比,air已经达到了精度的极限。

由于空气的安装,“维和人员”是非常强大的。然而,事实上,“维和人员”很难大规模部署,因为空中集结极其复杂。“维和人员”是在1986年部署的,但直到1988年才引入air这一关键系统。air总共只部署了50名“和平卫士”。尽管在研发上花费了大量资金,但“维和人员”来得不是时候。随着美国和俄罗斯签署《第二阶段裁武条约》,这些最精确的洲际导弹在2005年被完全拆除。

开发“和平卫士”的目的是精确打击苏联在其发射井中安装弹头的洲际导弹,而“民兵”系列导弹没有足够的精度。由于当前局势的变化,“维和人员”没有按照最初的设想部署,这也导致其影响力强大但很小。然而,在“维和人员”的发展过程中,技术的复杂性、先进性和高精度可以说是人类科技史上的一大奇迹。

全文已经完成。

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