在那個沒有衛星的時代飛彈怎麼定位制導?原來是靠小小的陀螺儀

2020-12-05 騰訊網

  飛彈是德國人發明的,最早的飛航飛彈是德國的V-1飛彈,而最早的彈道飛彈是德國的V-2。這兩款飛彈在當時都算是天頂星科技,不過卻因為技術不夠成熟,再加上當時的德國敗局已定,所以並沒有能夠給希特勒的納粹政權帶來實質性的延長。反而因為德國的技術突破,讓當年的幾個勝利國得以站在巨人的肩膀上,早就二戰後飛彈發展的百花齊放!

  當年沒有衛星,這兩位仁兄的制導方式大同小異,都和慣性制導有關。V-1是飛航式飛彈,當年英國也叫這種飛彈飛機飛彈。因為它長這樣子。看起來就像是一臺加了彈頭,可以自己尋找目標進行攻擊的飛機。V-1飛彈是德國研製的第一款飛彈,受限於當時的技術水平,V-1採用的是單純的慣性制導。所謂的慣性制導就是利用陀螺儀和加速計實現定位,然後自動修正姿態,使飛彈飛行姿態符合發射前設置的參數,從而實現準確打擊目標。

  其具體的工作過程非常具有朋克風,全部是精密機械結構運轉。發射前,德軍參謀在地圖上標定自己發射陣地和敵方目標的坐標,然後計算出飛行時間,將相關參數輸入到飛彈。然後飛彈「嗖」地起飛,同時利用陀螺儀不斷測量自己的角度差,並通過加速計和空速管測定自己的加速度和速度,實現自我定位。然後這個時候陀螺儀不斷幫助飛彈穩定飛行姿態,同時修正飛行參數,飛彈上的計時器也在一分一秒的過去。

  終於,計時器開始倒計時,飛彈也已經飛行到了目標附近空域。計時器咔得停止,一系列的機械結構驅動油路阻斷器阻斷供油,然後飛彈失去動力摔向目標爆炸。

  這種制導方式是人類飛彈制導的開端,不過一項新技術的開始運用是很不穩定的,V-1飛彈也為能免俗。二戰期間,德國一共向英國發射了將近1萬枚V-1飛彈,大概有7000多枚沒有故障到達英國被英國防空系統發現。在英國防空系統的打擊下,有一半成功飛到地面發生爆炸,這個成績在當時來說已經非常了不起了,同時也給英國人造成了巨大的心理恐慌。

  V-2飛彈相對於最開始的V-1已經發生了本質上的改變,制導方式也從原來單純的慣性制導升級為慣性導航加無線電指令制導。在發射之前,也要進行一系列的計算。首先要在地圖上確認發射陣地和目標坐標,從而得到飛行時間,彈道參數,最後確認飛彈的發動機關閉時間。V-2飛彈使用液體火箭發動機,採用垂直發射。在垂直上升-29公裡後,通過之前設置的參數,超目標方向以一定角度飛行。這個時候陀螺儀控制飛行姿態,地面控制站不斷發射無線電調整飛彈飛行參數。在到達設定時間之後,關閉發動機,飛彈自由落體運動,最終擊中目標。

  美國的機械陀螺儀

  其實不僅是飛彈,我覺得德國應該算得上是整個現代軍事工業的師祖了。聽過一句非常有意思的話,叫做「前蘇聯和美國研究德國的屍體,俄羅斯則研究前蘇聯的屍體」。意思就是,前蘇聯和美國的武器能夠有今天的成就,全部得益於德國的失敗,然後在德國的武器基礎上進行研究。的確如此,現代很多武器依然可以看到二戰德國的影子。比如戰略武器的三板斧:慣性導航,飛彈和核武器,就全部是德國人發明的。

相關焦點

  • 最早的飛彈沒有衛星,那麼靠什麼定位呢?看完漲知識啦!
    反而因為德國的技術突破,讓當年的幾個勝利國得以站在巨人的肩膀上,早就二戰後飛彈發展的百花齊放!當年沒有衛星,這兩位仁兄的制導方式大同小異,都和慣性制導有關。V-1是飛航式飛彈,當年英國也叫這種飛彈飛機飛彈。因為它長這樣子▲。看起來就像是一臺加了彈頭,可以自己尋找目標進行攻擊的飛機。
  • GPS在飛彈制導中有哪些意義 GPS在飛彈制導中意義分析【詳解】
    1 飛彈飛行環境(高動態環境)給接收GPS信號帶來的問題及解決方案  飛彈制導的顯著特點是在高動態環境中實施軌跡導引和誤差校正。研究GPS在制導中的應用必須研究高動態環境給接收GPS信號帶來的影響。GPS系統是由分布在6個軌道面上的24顆衛星組成的星座。GPS衛星的軌道高度為20000km,星上裝有10-13高精確度的原子鐘。
  • 相當於猴子和人類的差別:制導火箭炮和飛彈有何區別?
    例如在央視新聞上公開報導的國產AR-3火箭炮,就在射程、精度、威力方面甚至比許多國家的短程戰術飛彈還要強大。有網友會問到,既然火箭彈和飛彈都有制導,那麼它們之間有什麼區別?區別非常大,制導火箭和飛彈的區別,大概相當於類人猿和人類的差異。炮兵作戰除了追求遠射程,更要追求打的準。遠程火箭炮所使用制導火箭彈,跟飛彈有很大區別。
  • 手機裡邊的陀螺儀到底是個啥?
    一、陀螺儀的發明現在手機裡面的陀螺儀傳感器已經進化成一塊小小的晶片了,但是在陀螺儀出現的時候,它確是一個機械裝置。目前,人們普遍認為是1850年法國的物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,發明了陀螺儀。
  • 手機和汽車裡邊的陀螺儀到底是個啥東西?
    一、陀螺儀的發明現在手機裡面的陀螺儀傳感器已經進化成一塊小小的晶片了,但是在陀螺儀出現的時候,它確是一個機械裝置。機械陀螺儀目前,人們普遍認為是1850年法國的物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,發明了陀螺儀。
  • 手機裡面的陀螺儀是個什麼東西?
    我們來看一下。一、陀螺儀的發明現在手機裡面的陀螺儀傳感器已經進化成一塊小小的晶片了,但是在陀螺儀出現的時候,它確是一個機械裝置。目前,人們普遍認為是1850年法國的物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,發明了陀螺儀。那
  • 伊朗飛彈沒GPS怎麼制導?一旦沒這2國支持,伊朗飛彈誤差超10公裡
    有網友問:伊朗的飛彈沒有GPS怎麼制導?美國不會向伊朗開放GPS衛星制導系統,伊朗自己也沒有衛星導航系統。實際上就出現了一個問題,就是伊朗彈道飛彈的命中率,相對不高。整體來看,伊朗彈道飛彈的誤差,都不超過極限射程的5%,但是對於飛彈來說,命中精度確實比較差,已經稱不上是飛彈,而是戰術火箭了。這也是為什麼,近日,哈馬斯發射了650多枚伊朗援助飛彈,其中70%以上,都打進了大海和沙漠的原因。
  • 美最頂級陀螺儀19000個零件,飛彈精度40米,中國至今仍做不出來
    現代洲際飛彈採用複合制導。其中慣性制導為主,星光導航為輔。就精度來說,GPS制導的誤差往往小於1米。那麼為何其不採用GPS呢?這是因為洲際飛彈在進入大氣層時,速度往往高於20馬赫,此時會產生黑障問題。這對接受衛星信號極為不利,另外GPS也存在被嚴重幹擾的可能。因此抗幹擾能力強大的慣性自主導航也成了洲際飛彈的首選。儘管精度有所犧牲,但安全性和可靠性大為提高。再者採用慣性導航,其精度也未必比GPS差。上個世紀,美軍研發的「和平衛士」洲際飛彈就堪稱機械陀螺儀時代的頂峰。
  • 陀螺儀有哪些作用?它的原理原來這麼神奇!
    陀螺儀的工作原理陀螺儀多用於導航、定位等系統常用實例如手機GPS定位導航、衛星三軸陀螺儀定位。陀螺儀基本上就是運用物體高速旋轉時,角動量很大,旋轉軸會一直穩定指向一個方向的性質,所製造出來的定向儀器。不過它必需轉得夠快,或者慣量夠大(也可以說是角動量要夠大)。不然只要一個很小的力矩,就會嚴重影響到它的穩定性。
  • 最強陀螺儀多複雜?有一萬多個零件,可確保洲際飛彈精度達四十米
    一般來說,飛彈打得越遠,精度越低。洲際飛彈都是射程大於8000公裡的超遠程彈道飛彈,主要是用來攻擊大城市等大目標的,誤差在1公裡以內基本上都可以忽略不計。然而,美國卻有款洲際飛彈,精度卻達到了40米,而且還是在冷戰時期,在沒有GPS等外部定位參照的輔助下。它是怎麼做到如此極端精度的呢?
  • 陀螺儀除了導航,還有這些關鍵技術會幫助機器人
    那個時代的陀螺儀可以理解成把一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上面,這樣因為陀螺在高速旋轉時保持穩定,人們就可以通過陀螺的方向來辨認方向,確定姿態,計算角速度。   萬向支架可以保證無論怎麼轉動,陀螺都不會倒,萬向支架這個東西最早可以追溯到中國幾千年前的香爐。陀螺儀除了導航,還有這些關鍵技術會幫助機器人陀螺儀發明以後,首先被用在航海上(當年還沒有發明飛機),後來被用在航空上。
  • 讀懂陀螺儀傳感器:導航、無人機以及永不會跌倒的車都離不開它!
    因為飛機飛在空中,是無法像地面一樣靠肉眼辨認方向的,而飛行中方向都看不清楚危險性極高,所以陀螺儀迅速得到了應用,成為飛行儀表的核心。到了第二次世界大戰,各個國家都玩命的製造新式武器,德國人搞了飛彈去炸英國,這是今天飛彈的雛形。從德國飛到英國,千裡迢迢怎麼讓飛彈能飛到,還能落到目標呢?於是,德國人搞出來慣性制導系統。
  • 不知不覺,陀螺儀又成為新軍事科技核心,精確武器都靠它發威!
    ,光纖陀螺儀,微機械陀螺儀!珠海航展展出了琳琅滿目的精確制飛彈藥,很少人知道,中國導航技術有了重大進展過去幾十年,中國在導航技術上嚴重落後,但是經過努力,中國已經獨立掌握了高精度雷射陀螺設計製造技術,而且還包括先進的北鬥衛星導航技術,這兩種導航技術的成熟,使得中國大型武器和平臺的先進性有了堅實的基礎,在航空界而言,導航技術落後,那就容易飛不遠,打不準
  • GPS遭美切斷,飛彈制導或全靠「北鬥」
    此類武器有一個共同的特性:必須藉助可靠的制導系統,才能在飛行數百乃至數千公裡後準確命中目標。而擺在伊朗面前的一個嚴酷事實是,美國已經連續多年切斷對伊朗的GPS導航信號與相關服務,且一直持續至今。於是乎,人們不禁要問,伊朗強悍的飛彈部隊看起來似乎並未受到什麼影響,這究竟是怎麼回事?其實,伊朗使用的不是別的,正是我們的「北鬥」導航系統。
  • 中國高精度雷射陀螺儀實現量產 精度優於歐洲產品
    70年代後出現的光纖陀螺儀的成本比環形雷射陀螺儀成本更低,但限於其設計原理,在追求高精度的使用領域仍不如前者。現代的微機電陀螺儀成本非常低廉,精度也可以滿足一般領域的使用需求,而且可集成到微型晶片上,因此成為了當前民用領域的主流陀螺儀。但在軍用領域,雷射陀螺儀和光纖陀螺儀仍是主流產品,尤其在中遠程飛彈制導、航空、航海導航、航天等領域雷射陀螺儀應用仍十分廣泛。
  • 如果爆發世界大戰,衛星和網絡都癱瘓了,還能發射核彈嗎?
    飛彈其實有很多種,比如地對空,或者空對空,或者空對地,制導方式也五花八門,比如半指令制導,指令制導,或者主動雷達制導,或者紅外製導,甚至雷射制導與GPS定位制導等等,而在反坦克飛彈中,光纖制導也是經常採用的!
  • 【科普】最強陀螺儀
    一般來說,飛彈打得越遠,精度越低。洲際飛彈都是射程大於8000公裡的超遠程彈道飛彈,主要是用來攻擊大城市等大目標的,誤差在1公裡以內基本上都可以忽略不計。然而,美國卻有款洲際飛彈,精度卻達到了40米,而且還是在冷戰時期,在沒有GPS等外部定位參照的輔助下。它是怎麼做到如此極端精度的呢?
  • 一文深度解析陀螺儀的應用
    根據需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號,以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或太空梭等航行體按一定的航線飛行,而在飛彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態控制和軌道控制。作為穩定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。
  • 一文讀懂角速度傳感器(陀螺儀)
    即矽微機電陀螺儀,絕大多數的MEMS陀螺儀依賴於相互正交的振動和轉動引起的交變科裡奧利力。MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是指集機械元素、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源於一體的完整微型機電系統。
  • 二戰德國黑科技揭開了現代戰爭飛彈為王的新時代
    ▲V-1飛彈解剖圖今天的飛彈離不開精確制導,通過一套複雜的定位系統,於千裡之外精確打擊敵人。V-1飛彈還沒有如此先進的制導系統,完全依靠物理飛行慣性,依靠陀螺儀維持穩定,磁性羅盤控制方位,外加一個氣壓儀控制飛行高度。