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甘坐冷板凳20年!将近30年激光陀螺问世!837.5吨的大胖子很强劲

甘坐冷板凳20年!将近30年激光陀螺问世!837.5吨的大胖子很强劲
2020年10月18日 21:56 新浪网 作者
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历史笑笑生

  如果发射质量约为52吨的DF-41弹丸采用热发射,那么它就非常依赖于气体转移设备,并且也很难依靠自适应橡胶扩展底座来实现无支撑发射.

  

  3月11日漫长的火箭冷发射

  冷发射也称为“外部推力发射”.发射筒内部的压缩气体不会被导弹点燃并从炮弹中飞出,而是将导弹从炮筒中弹出.导弹在半空中点燃,火箭尾焰无需偏转.道路承载能力要求也很小.

  DF-41助推阶段主要由三级固体火箭接力加速完成.该飞行阶段至少具有导弹打击精度的冲击重量的40%.该飞行阶段主要由正式公开的“高级惯性导航系统”指导.

  惯性导航系统通过测量导弹在坐标系中的加速度,对时间进行积分,然后将其引入导航坐标系中以获得速度,偏航角和位置等信息,从而计算导弹的飞行轨迹.

  

  正式公开国产惯性导航系统

  陀螺仪是惯性导航系统的核心组件.主要有绕组陀螺仪,静电陀螺仪,激光陀螺仪,光纤陀螺仪,微机械陀螺仪等.激光陀螺仪在高精度控制领域一直处于领先地位.

  讲到激光陀螺就不得不提到为此付出一生心血的工程院院士高伯龙教授,他曾经甘坐冷板凳20年研制出“全内腔四频差动激光陀螺工程样机”,又用将近十年时间力排众议研制出国内精度第一的基于激光陀螺仪的“旋转式惯性导航系统”,并大规模应用于现役武器系统,令人感慨的是直到高伯龙院士去世前他还在向后人嘱咐激光陀螺的未尽事业.

  

  激光陀螺仪旋转部件少

  一定要满足武器型号需求,这是高伯龙院士时刻铭记于心的原则,激光陀螺仪核心优势是精度高,且转动机构少不易受震动与冲击的影响,为了发扬这种技术优势,每一型产品研发成功后他都要组织实施一系列的高震动强冲击试验,确保产品在各种恶劣条件下都能发挥出最高精度性能.

  我们不知道DF-41使用什么惯性导航系统,但是今年5月5日在海南文昌的一次航天发射证明了家用惯性导航系统无与伦比的技术实力.

  

  5月长征No.5B(上半场配置)

  当天,在长征5B尧逸号运载火箭上发射了新一代载人航天器试验船,用于载人登月.这种火箭是世界上活跃的火箭中唯一的一级和半配置运载火箭,其芯级火箭从地面点火到进入轨道要全程使用,飞行末段还要进行精确的速度调整,以确保飞船准确入轨.

  长征五号B芯级YF-77氢氧发动机作为一款海平面起飞发动机,要实施长达480多秒的超长待机工作,同时还要经历更为复杂的空间环境,而且飞行末段发动机关机刹车对速度的控制要求更为精细,犹如让一个壮汉去绣花一样,推力大了不行,小了也不行,必须是刚刚好.

  

  3月5日长B起飞阶段直接进入轨道

  长征五号B还有一对高达20.5米相当于6层楼房高度的超大尺寸整流罩,其分离时产生的震动必然对飞行安全产生影响.

  

  大型整流罩分离试验

  船箭分离也不同于寻常发射,火箭芯级与二十余吨的飞船同属大质量载荷,二者分离时的震动控制也是瓶颈.

  还有一个更重要的一点.长征5B需要具有零窗口发射功能,因为它将在天宫空间站执行任务期间有空间对接的要求.毫不夸张地说这是必要的.让拥有837.5吨发射质量的胖子有能力精确控制中段反导水准轨道.

  

  长征5 B船和箭分开

  纵然如此,最终事实告诉我们长征五号B遥一火箭完成了人类前所未有的依靠起飞级精确入轨的壮举,新飞船实现了高精度入轨.

  该火箭与DF-41一样都应用了基于激光陀螺仪的惯性导航系统,同时又结合了卫星导航、摄动和迭代的接力式制导方案,使得火箭可以精确感知自身姿态、实际飞行弹道、速度等信息,从而助力箭载计算机做出正确决策.

  长征五号B表现依然如此优秀,那么系出同门的DF-41入轨精度自然会更令人信服.

  DF-41三级火箭完成接力式助飞后战斗部将进入自由飞行段,该飞行段处于太空空间,干扰因素较少,战斗部将结合多种制导手段进行轨道修正,为再入大气层做准备.

  

  弹头再入

  再入段对导弹命中精度将起着最后的决定性作用,DF-41诞生于本世纪第二个十年,作为重要的撒手锏武器需要创新,但更多的还是继承成熟技术,例如神舟载人飞船的标称轨迹制导系统.

  神舟载人飞船曾创造过距离理论落点仅100米的实际落点精度,这一数值与DF-41命中精度不谋而合.

  载人飞船有降落伞减速带来的干扰,而导弹战斗部无需考虑降落伞飞行控制难题,因此如果沿用神舟飞船的标称轨迹制导系统,实际命中精度完全能够控制在百米量级以内.

  

  神舟9号返回模块登陆

  1.4万公里射程实现百米级命中精度在全世界是独一家,然而这就是DF-41的性能终点吗?显然不是.

  上世纪九十年代至本世纪初,我们是军工反哺航天,以DF-5号为原型的各型火箭相继问世,太阳同步轨道有长征四号系列,近地轨道长征二号丙,载人火箭有长征2F,地球同步轨道有长三甲系列,随着载人航天工程、高分工程、嫦娥工程等重大航天工程深入推进,由此孵化的一系列尖端技术也将反哺军工.

  这不得不谈说由长征5B发射的新一代载人航天飞行器试验船,它应用了一系列世界领先的航空航天技术.用张伯南少校长的话来说,新飞船返回舱的最终着陆精度是一个很好的结果,比第10圈高出0.8圈,比神舟飞船高出几个数量级..

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