导弹——杀敌于千里之外

导弹的价值,不仅止于它的巨大威力,更在于它“斩杀于千里之外”的精准命中。

洲际导弹、巡航导弹也好,运载火箭也罢,现代精确武器和航天事业的核心价值就是精准,而精准的“起步”就来自于惯性制导。

所谓惯性制导,就是利用物体高速旋转时保持姿态稳定的特性,通过高灵敏度陀螺仪和加速度计组成的测量装置,实时掌握自身运动速度和位置参数,并以此为基础控制运动轨迹的制导方式;惯性制导基本不受自然环境、气象条件和人为因素干扰,具有较高的自主性。

惯性制导系统由惯性测量装置、计算机和执行机构等组成。其中:测量装置实时测出导弹运动参数的变化;计算机根据实时测得的数据,结合发射前输入的“初始条件”数据,解算出导弹的实际飞行速度、航向、姿态和坐标,并将这些数据与制导程序要求的预定值进行比较,根据偏差大小产生相应的制导指令;执行机构则根据制导指令控制导弹飞行。

按惯性系统安装方式的不同,惯性制导可分为平台式和捷联式两类。

所谓平台式就是将加速度表装在一个独立的“惯性平台”中,整个平台通过陀螺仪保持稳定,不管导弹飞行的时姿态发生多大变化,这个“平台”相对于起始坐标系的方向始终保持不变,这样可以大大简化导航过程中的数据运算量。此外,“平台”还能隔离弹体的震动,为惯性仪表提供良好的工作环境。因此,洲际弹道导弹、潜地弹道导弹、远程巡航导弹和大型运载火箭,基本上都采用平台式惯性制导。

与此相对应的捷联式惯性制导,则是将惯性仪表直接安装在弹体结构上,省去了惯性平台。因此整个系统体积更小、重量更轻。但是,捷联式惯性系统所测得的运动参数必须进行复杂的坐标数据变换,通过大量计算才能获得所需的制导数据。因此,要求计算机容量大、速度快,同时还得具备足够的抗震动、抗冲击能力。

当前惯性制导的发展方向是引入激光陀螺,即通过激光光束的惯性替代金属陀螺的惯性进行测量。由于没有转动部件、不需要超精密的轴、架系统,激光陀螺具有更高精度和抗冲击能力。采用激光陀螺的捷联式惯性制导系统,已广泛应用于新型战术导弹。

当然,惯性制导也有不足,主要是制导的误差会随时间积累,因此在长时间制导时,它需要通过其它方式进行修正,构成所谓复合制导。如:惯性加卫星定位系统、惯性加地形匹配制等。


更多精彩!欢迎关注“科普中国-军事科技前沿”官方微信(jskjqy)。

本作品为“科普中国-军事科技前沿”原创 转载时务请注明出处