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,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,以當年蘇聯的技術基礎和條件,不管是液浮、氣浮還是靜電浮子陀螺統統搞不定,甚至連早期的滾珠軸承機械陀螺造得都磕磕巴巴。
所以,蘇聯想要在慣性導航上開啟突破口,真的只能另闢蹊徑了。為了避開那些加工和技術要求高的機械原件,似乎蘇聯只能在光學陀螺上想辦法。但是光學陀螺的核心實際上是鐳射器,雖然愛因斯坦早已提出了受激輻射概念,但是怎麼實現一直是個問題,而歷史上在1960年鐳射器才真正實現。某仙人現在考慮的是,要不要在學術界裝一下逼呢?(未完待續。)
373電子戰(下)
1943年4月1日。這是一個需要特別銘記的日子,不是因為這是愚人節,而是在這一天蘇聯科學界在光學領域獲得了巨大的突破,世界上第一臺實用鐳射器在政。治局委員李曉峰手中誕生了。
說實話,蘇聯的科學家很欣慰鐳射器的誕生,但是對其發明人實在是……不能說有意見,而是讓他們蛋疼。一個不能說完全的門外漢(某仙人有國立聖彼得堡大學的畢業文憑,是貨真價實的工科狗),但也屬於大半個門外漢,這樣一個門外漢竟然在光學領域獲得了開創性的突破,你讓廣大高大上的科研人員臉往哪擱?
雖然蘇聯的科研人員心情是複雜的,但是當他們檢視某仙人的研究成果時,又不得不承認其特殊的意義。鐳射的發現開啟了一扇大門,相當多的領域將獲得爆發性的突破。
不過比較有意思的是,後世對鐳射的發現者究竟是誰是有爭議的,倒不是西方世界的科學家不承認是蘇聯首先製造出了世界上第一臺鐳射器,而是他們不認為某仙人是真正的發明者。按照他們的陰謀