軍用航空電子系統(tǒng)幾大關(guān)鍵趨勢(shì)(一)
美國(guó)目前研制FOG的公司主要有利頓和霍尼韋爾兩家。波音777飛機(jī)采用了霍尼韋爾公司供應(yīng)的具有4個(gè)FOG的備份導(dǎo)航系統(tǒng),稱為輔助姿態(tài)大氣基準(zhǔn)裝置 (SAARU),F(xiàn)OG的性能在1度/小時(shí)等級(jí)以內(nèi)?;裟犴f爾公司自1992年以來(lái)就生產(chǎn)這一級(jí)別的FOG,而且已交付1500多個(gè)光纖陀螺。
利頓工業(yè)公司采用FOG的LN-200的慣性參考裝置現(xiàn)在已有40多種不同的應(yīng)用,應(yīng)用范圍包括飛機(jī)、導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)。基本LN-200慣性參考裝置,它包括三個(gè)FOG和微機(jī)械加工在一塊硅芯片上的三個(gè)小型線加速度計(jì),其直徑為8.89厘米,高8.64厘米,重量不到 0.726千克。LN-201是一種稍重的型別,在重新組裝后用于AMRAAM空空導(dǎo)彈。而利頓LN-210型已為RAH-66直升飛機(jī)所選用,此直升飛機(jī)將裝備兩個(gè)FOG慣性參考系統(tǒng)和利頓公司的一個(gè)采用RLG的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
DARPA目前正在進(jìn)行的GPS制導(dǎo)組件(GGP)項(xiàng)目的第二階段選擇了兩個(gè)公司集團(tuán)進(jìn)行研制:利頓/羅克韋爾/柯林斯公司及霍尼韋爾/天寶導(dǎo)航公司。利頓和霍尼韋爾為GGP研制的FOG將具有0.01度/小時(shí)的精度,導(dǎo)航精度達(dá)到1海里/小時(shí),整個(gè)系統(tǒng)的性能還將通過(guò)組合慣性與GPS導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)得到提高??铝炙购吞鞂毜腉PS接收機(jī)都將是12通道裝置。
這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)要求GGP系統(tǒng)的體積減小到1640立方厘米,其重量只有3118千克,平均故障間隔時(shí)間(MTBF)的指標(biāo)為20000小時(shí),比目前的 RLG慣性系統(tǒng)的MTBF大三倍。功耗只有30瓦,這對(duì)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)和導(dǎo)彈特別重要。組合慣性/GPS系統(tǒng)的批量生產(chǎn)成本降到約15000美元,大約為采用RLG的性能差不多的系統(tǒng)的三分之一。為了壓縮GGP的尺寸和成本,這兩家公司將采用由微機(jī)械加工技術(shù)制造在硅芯片上的加速度計(jì)?;裟犴f爾公司的微加速度計(jì)將由聯(lián)信公司的儀表系統(tǒng)部供應(yīng)。而利頓的微加速度計(jì)是自己研制的,且用于其目前的AMRAAM導(dǎo)彈所用的慣導(dǎo)系統(tǒng)。預(yù)計(jì)DARPA將在1999年春完成這項(xiàng)工作。
雖然軍事部門可能首先采用GGP,但民用航空準(zhǔn)會(huì)步其后塵。尺寸小、重量輕和成本低可能為許多通用航空飛機(jī)裝備一流的導(dǎo)航設(shè)備開(kāi)辟道路。如果利頓和霍尼韋爾的組合慣性/GPS能實(shí)現(xiàn)1.5萬(wàn)美元的價(jià)格,那么這將把系統(tǒng)的民用市場(chǎng)擴(kuò)展到包括短程飛機(jī)及雙發(fā)通用航空飛機(jī)。同樣,這些系統(tǒng)可通過(guò)使它們不易受敵方對(duì)GPS信號(hào)的局部化干擾的影響,極大地增加精密制導(dǎo)武器的精度。一個(gè)裝有0.01度/小時(shí)FOG的系統(tǒng)將能允許GPS信號(hào)喪失10分鐘,而仍能到達(dá)其預(yù)定目標(biāo)的30米以內(nèi)。
根據(jù)與空軍簽訂的合同,利頓正在研制一種0精密FOG0,其目標(biāo)是使FOG精度大致提高10倍,差不多達(dá)到0.001度/小時(shí)?;裟犴f爾公司正在利用其自己的資金為達(dá)到同樣的目標(biāo)而進(jìn)行研究。
雖然旋轉(zhuǎn)質(zhì)量陀螺在很大程度上已為RLG所取代,然而RLG是否會(huì)面臨同樣的命運(yùn),則專家們持不同的觀點(diǎn)。例如,采用小型RLG的霍尼韋爾公司的慣性系統(tǒng),最近已被選用于“聯(lián)合直接攻擊炸彈” (JDAM),可見(jiàn)RLG還有相當(dāng)強(qiáng)的生命力。但是,專家們的一致看法是,“光陀螺”的未來(lái)是光明的。然而,總有一天,光陀螺在較低精度應(yīng)用方面會(huì)受到將振動(dòng)質(zhì)量制造在芯片上的微電子陀螺的挑戰(zhàn)。德雷珀實(shí)驗(yàn)室已在率先發(fā)展這種技術(shù),而且其他一些公司,如利頓和羅克韋爾也在進(jìn)行這方面的研究。
DARPA已在推進(jìn)很低價(jià)格的FOG/INS/GPS的研制,1997年已同工業(yè)部門簽訂了一個(gè)合同,為步兵研制這種微機(jī)電導(dǎo)航器件。這些小型器件將在微尺度上加工,目標(biāo)是整個(gè)系統(tǒng)的銷售價(jià)格為1200美元,功耗不到1瓦。
羅克韋爾公司已交付第一個(gè)導(dǎo)航處理器給Alliant公司的Outrider無(wú)人機(jī)。這個(gè)導(dǎo)航處理器采用羅克韋爾公司在市場(chǎng)上出售的一種最小的慣性傳感器,即數(shù)字式石英慣性測(cè)量裝置(DQI),并采用來(lái)自作為無(wú)人機(jī)自動(dòng)化發(fā)射和回收系統(tǒng)一部分的GPS接收機(jī)的信號(hào)。DQI為第一代用于慣性敏感的微機(jī)電傳感器,是從一塊石英基板批生產(chǎn)得到的。這種簡(jiǎn)單、小而且可靠的DQI采用振動(dòng)石英傳感器,適用于靈巧武器、導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)。
美國(guó)Irvine傳感器公司正在研制一種尺寸像一塊方糖大小的慣導(dǎo)系統(tǒng),系統(tǒng)基于定制微機(jī)械加工陀螺,稱為硅微環(huán)陀螺(Silicon MicroRing Gyro)。美國(guó)海軍官員們想把這種2立方厘米的系統(tǒng)用于聲納浮標(biāo)和有關(guān)應(yīng)用。微機(jī)械加工采用半導(dǎo)體制造方法來(lái)制造特征尺寸以微米計(jì)的傳感器和結(jié)構(gòu)。MicroRing采用低價(jià)的硅與金屬結(jié)構(gòu),同時(shí)測(cè)量沿幾條軸的運(yùn)動(dòng)。美國(guó)海軍為它規(guī)定的指標(biāo)為:100分貝的動(dòng)態(tài)范圍,10毫瓦功耗與0.5飛電容。
評(píng)論