實在太低。
所以,針對液浮陀螺的缺點,新一輪攻關又開始了。到了1965年,費倫蒂公司首先開始研製一種撓性支撐的動力調諧陀螺。這種陀螺結構簡單易於製造,造價相對便宜,而且精度也不錯。優異的價效比使其被不需要成年累月長時間連續工作的物件廣泛使用。
然後出場的就是靜電陀螺了,這是用靜電來支撐的在真空中高速旋轉的轉子陀螺。其實1952年就出現了相關的設想,進入六十年代才逐漸實現。這種陀螺儀的精度相當的牛逼,對比一下吧!
早期的框架陀螺儀(機械陀螺儀)精度量級約為1-10-1度每小時,動調陀螺儀約為5x10-2-5x10-3度每小時,浮子陀螺儀則是10-3-10-4度每小時。靜電陀螺儀可高達10-6-10-7度每小時。而到了太空中,在失重和真空環境下,靜電陀螺儀的精度還會增長到10-9-10-11度每小時的驚人量級。所以高精度的靜電陀螺儀廣泛用於衛星、洲際導彈和航天飛行器上。
可能有同志要說了。既然靜電陀螺儀這麼牛逼,是不是已經是技術最高峰呢?還真不是。因為其精度確實高,但價錢也是水漲船高,而且製造難度相當的大,一般的國家根本玩不起<script type="text/javascript">reads();</script>。而且對於一般性的導航來說,也不需要那麼高的精度。
所以聰明的人類並沒有在陀螺軸承這一條路上走到黑,陀螺的核心就是軸承,而那個軸承也是一切問題的難點,能不能避開它呢?其實是可以的。隨後人類發明了沒有軸承、沒有轉子,也就是沒有“陀螺”的“陀螺儀”。這些儀器其實嚴格意義上說應該叫“角運動感測器”,但是“陀螺儀”之前是在是太得人心了,所以大家還是將其稱之為“陀螺儀”。
這些新一代“陀螺儀”分為四類:流體陀螺、振動陀螺、光學陀螺和粒子陀螺。其中流體陀螺按照其工作方式分為熱對流式和射流式;振動陀螺按照振動原件的不同分為梁式、叉式、圓環式和板式。光學陀螺按照其構造不同分為鐳射陀螺、光纖陀螺、光機電陀螺;粒子陀螺目前還處於裝逼的高大上階段(研發中),根據其工作粒子不同暫時分為原子陀螺、離子陀螺和超導(電子)陀螺。
簡單的介紹一下騙字數吧(笑,大家也可以用來裝逼),流體陀螺和振動陀螺的原理基於科里奧利效應。科氏效應是物體的慣性在其同時有線運動和角運動時的一種表現,是一種看起來很牛逼、很高大上而實際上很簡單的自然現象。
就好比是人站在旋轉著的輪盤上,如果原地不動,可能只感受到有個離心力使人向外甩。如果順著這個力向外側走動。就會站不穩,覺得要向後倒。這是因為輪盤外緣半徑大,它的向前速度就快。人原來在內緣速度慢,到了外緣就會覺得腳下的輪盤速度變快了,人的身體由於有慣性就要向相反的方向傾斜。而這個向後傾斜的慣性力量就叫科氏力。
科氏力的大小與轉盤的角速度以及人體沿轉盤徑向移動的線速度成正比,而流體陀螺和振動陀螺利用科氏效應,透過測量科氏力的大小就可以得到他的轉動角速度的具體數值。
光學陀螺和粒子陀螺的工作原理則超越了經典的牛頓力學,光學陀螺是以光的“運動速度保持恆定不變”這種與慣性類似的特徵行為作為理論基礎。將一束光分為正反相向旋轉的兩束,並將其旋轉軸作為敏感軸構成一個“陀螺”。當陀螺繞敏感軸轉動某一角度時,兩束光從出發點到匯合點的路程一個變長一個變短,於是其到達的時間也有前有後。這個時間差跟陀螺的轉速成正比。
所以測量這個時間差就可以知道陀螺的轉速。但是這個時間差不好測,於是人們利用光的波動性(感謝愛因斯坦)。把時間差的測量變換為與之等效的光波的相位差來測量。
粒子陀螺與光學陀螺的工作原理類似,也是基於粒子束運動速度守恆這一理論來實現。同時它還依據量子力學波粒二象性(再次感謝愛因斯坦)理論,把粒子束當成波束來考察,再利用前面那一套理論測量其轉動角速度。
當然我們並不需要知道這些繞嘴饒舌的理論,我們只需要知道基於這些新理論研發新的“陀螺”可以製造更簡單價格更便宜。比如說光學陀螺中的鐳射陀螺,它沒有高速旋轉機構,由此帶來了壽命長、可靠性高、抗過載能力大的一系列優點。這對於慣性導航來說,真心是福音啊!
當然,在1940年代,說這些還有些遙遠,以當年蘇聯的技術