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前沿技术

惯性制导:最常用的制导手段


时间:2016-06-05 19:42来源:科普中国 作者:科普中国 点击:


惯性制导(Inertial Guidance)是利用陀螺仪和加速度表组成的惯性测量装置测量导弹的运动参数,控制其按预定路线飞行的一种制导方式。与制导程序要求的预定值进行比较,如果有误差,制导系统即发出指令,修正导弹的弹道直至命中目标。

惯性制导系统由惯性测量装置、计算机和执行机构等组成。

惯性测量装置测出导弹运动参数的变化,计算机根据实时测得的数据、发射前输入的初始条件和重力影响等数据,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,执行机构根据制导指令控制导弹沿正确的路线飞行。

按惯性仪表安装方式的不同,惯性制导分为平台式和捷联式两类。

平台式是将加速度表装在惯性平台上,利用陀螺仪使平台保持稳定,不管导弹飞行时姿态发生多大变化,平台相对于惯性参考坐标系的方向始终保持不变,因而可以简化导航计算。

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。

按所建立坐标系的不同,分为空间稳定平台式惯性制导系统和本地水平平台式惯性制导系统。前者的台体相对于惯性空间是稳定的,用以建立惯性坐标系。它受地球自转和重力加速度的影响,需要补偿,多用于运载火箭和航天器;后者台体上的加速度计输入轴所构成的基准平面能始终跟踪运动物体所在的水面,因此加速度计不受重力加速度的影响。这种系统多用于沿地球表面作接近等速运动的运动物体,如飞机、巡航导弹等。

捷联式惯性制导是将惯性仪表直接安装在弹体上,省去惯性平台。制导系统体积较小,重量较轻,可靠性也较高,但所测得的运动参数必须经过计算机进行坐标变换和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,同时要求惯性仪表抗震动、抗冲击。

现已研制成功没有转动部件的激光陀螺,工作不受震动或冲击的影响,因此采用激光陀螺的捷联式惯性制导已经广泛应用于多种战术导弹。

惯性制导是一种自主式制导,制导系统工作时不易受人为干扰、自然环境以及气象条件的影响。弹道式战略导弹,通常采用惯性制导系统,在一些战术导弹制导的初始段或末段也常用惯性制导系统。比如,地对地战术导弹、战略导弹和运载火箭都采用惯性制导。但其主要缺点是制导误差随时间积累,因此对工作时间较长的惯性制导系统,要用其他制导方式进行修正,构成复合制导。常用的有惯性/GPS制导、惯性加地形匹配制导、星光惯性制导等。
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