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第1191部分

就採用了機械陀螺儀。而陀螺儀的原理其實也很簡單,陀螺這玩意兒旋轉起來之後,其轉軸會保持固定方向不變,這其實就是慣性的一種表現而已,也叫陀螺的定軸性。

把陀螺儀放在飛機、輪船裡,就可以測量出這些載體相對陀螺的方向固定的軸有多大的偏角,從而可以控制載體擺正姿態或者航向。

只不過這個原因聽起來簡單,但是實現起來難度頗大。因為陀螺的定軸性是有條件的,那就是不許用外力干涉它。也就是說陀螺儀運轉起來之後不能有任何外部擾動。一旦有擾動,陀螺的軸向就會偏轉,這在慣性技術中叫“漂移”。漂移的角速度和所受外部干擾的大小成正比。

所以陀螺儀看上去很好,但是實際上我們都知道,不可能完全不擾動它,因為陀螺儀的轉子不可能自己懸浮在空氣裡,必須要有框架對其進行支撐。所以任何陀螺儀轉子不可能沒有摩擦力矩。所以減小摩擦力矩就成為製造高精度陀螺儀的攔路虎!

這個攔路虎可以說是傷透了相關專家的腦筋,但是,有挑戰就會有動力,一批批傑出的專家投入到了對這個難題的攻關上。1908年,德國科學家安修茨博士設計了一種船用單轉子擺式陀螺羅經。1911年,美國的斯博裡博士也餓製造出了跟安修茨博士完全不同的用鋼絲懸掛的單轉子陀螺羅經。這其實就是早期的機械陀螺儀。

到了二戰中,希特勒為了挽救其必然失敗的命運,發展一批末日武器,比如V2導彈,這種使用碩大的滾珠軸承支撐的機械陀螺賦予了V2攻擊數百公里之外目標的能力,當然,該陀螺儀的精度其實有限,導致V2的精度也是相當的難看。

到了1949年,斯伯利公司研發了MK19型平臺羅經。它集羅經和地平儀的功能與一體。把整體結構的陀螺和擺分開,並用電磁控制的方法把兩者結合起來。揭開了陀螺儀從機械控制進入電磁控制的時代。

到了五十年代,科學家發現滾珠軸承支撐的機械陀螺怎麼做精度都有限,於是另闢蹊徑,研發出了浮子陀螺儀。所謂的浮子陀螺儀,其實就是把陀螺儀的機械支撐結構換成了液體或者氣體進行支撐。比如說液浮陀螺儀、氣浮陀螺儀,不管是液體還是氣體,其摩擦力矩無疑比滾珠軸承小得多,自然的精度也就高得多。

開啟了思路之後,隨著技術的發展,靜電懸浮陀螺儀、磁懸浮陀螺儀也紛紛登場,一時間慣性器件迎來了春天。

比如在1950年5月,北美航空公司進行了世界上第一套純慣性導航系統XN1的飛行試驗。經過適當改進之後,把XN1更名為N6慣性導航系統後,安裝在了“魟魚號”核潛艇上進行測試。從珍珠港出發,以水下20節的速度,歷時21天,穿越北極極點,潛航8146海里抵達英國波特港。在抵達目的地後,魟魚號上浮,經過測量定位誤差僅僅只有20海里!

這一壯舉震驚了世界,讓液浮陀螺瞬間走俏。但是,液浮陀螺也不是沒有缺點的,其結構相當的複雜,造價更不是一般的高。除了軍方能用得起,民用可能性實在太低。

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1101度每小時,動調陀螺儀約為5×1025×103度每小時,浮子陀螺儀則是103104度每小時,靜電陀螺儀可高達106107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1091011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。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