21世纪美国战略潜艇导航技术发展综述

21世纪美国战略潜艇导航技术发展综述

收稿日期:2002-01-14

熊正南　蔡开仕　武凤德　高宏伟

(第七○七研究所　天津　300131)

摘　要:　本文叙述了美国战略潜艇导航技术的发展趋势,包括惯性技术、重力技术、无线电技术、声呐技术等,重点叙述了光学陀螺和重力导航技术的最新发展情况。

关键词:　舰船惯性导航　重力导航　无线电导航　声呐导航

Survey of the T echnologic Development for American Strategic

Submarine N avigation in 21Century

X iong Zhengnan Cai K aishi Wu Fengde G ao H ong wei (T ianji Navigation Instrument Research Institute ,T ianjin ,300131)

Abstract :　The development trends for American strategic submarine navigation in 21century are dis 2cussed ,including inertial technology ,gravity technology ,radio navigation technology ,and s onar technology ,with the em phases on the recent development of fiber optic gyro technology and gravity navigation technology.

K ey w ords :　ship ’s inertial navigation ,gravity navigation ,radio navigation ,s onar navigation

1　舰船导航发展的历史回顾

回顾舰船导航的发展史,我们可以清楚地看到舰船导航是适应舰船作战系统的需求、随着科学技术的发展

而发展的。1.1　适应军事需求而发展

以惯性导航为例,几十年来,舰船惯性技术是在不断满足潜基导弹的射程和命中精度的要求及核潜艇的隐蔽性要求而不断发展的。

由于核潜艇具有灵活性、隐蔽性,是发射弹道导弹的活动基地,所以美国于1954年就开始实施了北极星核潜艇的研制计划。舰船惯性导航系统就是这个计划的直接产物。

20世纪70年代弹道导弹核潜艇携带的弹道导弹从A1型相继发展到A2、A3和C3型,其射程从1200n mile 提高到1500n mile 和2500n mile ,命中精度相应地从3km 、2km 、800m 到450m 。MK 2SI NS 也与之相应地从MK 2MOD0型发展到MK 2MOD3、MK 2MOD4和MK 2MOD6型,其定位精度从1.6n mile/30h 提高到0.7n mile/30h 。

80年代,美国建造了三叉戟核潜艇,携带C4型和D5型弹道导弹,射程分别为4000n mile 和6500n mile 。MK 2SI NS 也相应地发展到MK 2MOD7型,并采用静电陀螺监控器来改善其精度。

90年代为了配合D5型弹道导弹,采用了静电陀螺仪导航仪,同时还组合了重力仪技术。1.2　随着科学技术的发展而发展

舰船惯性技术不仅是适应军事需求而发展,而且是随着相关科学技术的发展而发展的。惯性技术涉及许

第24卷　第3期2002年6月 舰　船　科　学　技　术SHIP SCIE NCE AND TECH NO LOGY

V ol.24　N o.3

Jun.2002

多科技领域,没有牛顿力学、舒勒原理、付科原理、自动控制和计算机技术,便没有惯性导航的出现;没有现代科学技术的进步,便没有惯性技术的发展过程。例如,没有现代科学技术的发展,三浮陀螺仪、静电陀螺仪、环形激光陀螺仪、光纤陀螺仪等各种新型陀螺仪也不可能得到发展。

由于光学技术的迅速进步,出现了光学陀螺仪的快速发展,目前,激光陀螺仪已进入广泛应用阶段,光纤陀螺仪技术也已走向成熟,不同精度的陀螺仪已开始得到应用。

随着电子、自动控制、计算机、数字显示等技术的发展,已出现了集导航、控制、指挥、通讯等多功能于一体的趋向。

纵观舰船导航技术的发展过程,它正是适应海军武器装备要求而发展,随着科学技术尤其是自动控制、电子技术和计算机技术及现代工艺技术的发展而不断提高的。20世纪60年代初出现了组合导航,70年代初出现了综合舰桥系统,80年代出现了组合导航控制系统,90年代出现了导航、控制、监视、通讯一体化系统,导航自动化的程度越来越高。由此可以看出,导航已经从单纯提供导航数据向导航、制导和控制等多功能的方向发展,集成化、自动化是各种导航技术发展的结果,也将是21世纪导航技术发展的主要方向。从总的发展趋势看可以概括为:

(1)区域冲突多极化;军队综合现代化;武器信息制导化。(2)系统组合智能化;电子信息数字化;价格便宜小型化。(3)操作可靠傻瓜化;测试手段现代化;维修维护模块化。

2　21世纪海军武器系统发展的特点

2.1　武器制导化

21世纪武器发展的方向是制导化。美国的新型攻击型核潜艇NSS N 将具有发射弹道导弹和巡航导弹的双重能力。LH D -1、LPD -17两舾登陆攻击舰将用垂直发射架发射“海斯拉姆”(SE A S LAM )导弹,DDG 51“阿利・伯克”级“宙斯盾”驱逐舰将具有“威胁者”弹道导弹防御(T BMD )能力,DD21对陆攻击驱逐舰、SC21多用途舰将携带“海麻雀”导弹、弹道防御导弹,C VN77(C VNX )航母将载有多种战斗机,战术导弹和远程巡航导弹可在24小时内连续200次出击。制导武器将成为未来战争的基本武器。2.2　综合化、信息化

将来作战系统将是武器系统、传感器系统和信息处理系统有机结合的高度信息化、综合化的系统,武器将由C 4I (指挥、控制、通讯、计算机、情报)系统或C 4ISR (指挥、控制、通讯、计算机、情报、监视和侦察)系统、WICS (全球信息控制系统)、导航作战系统进行指挥和控制。2.3　网络中心化

随着计算机技术的发展,美国提出了网络中心战(netw ork centric warfare )的作战新概念。网络中心战是相对于传统“平台中心战”的一次重大变革。“平台”是一个借用语,指装载武器、探测器及其它电子设备的军舰、飞机、坦克等。所谓平台中心战是指各平台依靠自身的探测器和武器进行作战,平台之间的信息共享非常有限。而网络中心战利用计算机网络对部队实施统一指挥作战,其核心是利用计算机网络把地理上分散的部队、各种探测器和武器系统联在一起,实现信息共享、实时掌握战场态势、缩短决策时间、提高指挥速度和协同作战能力,以便对敌方实施快速、精确、连续打击。为了有效地实现信息共享,各个平台必须精确知道自己的位置,从而对导航提出了更高的要求。2.4　导航自主化、无源化

目前,美国大多数舰船导航系统都依靠G PS 来控制长期误差。但这种方法的成功导致了敌对方研制G PS 干扰和诱骗设备。因此,美国对将来的舰船导航的要求是:战略核潜艇(SS BN )必须能长时间在大海中保持高精度导航,不露出水面;攻击型核潜艇(SS N )必须能够在近海隐蔽作战而不影响安全性和降低精度;水面舰船必须能够在不用G PS 的情况下,对武器系统进行精确的初始化和部署。

高精度和长时间水下隐蔽航行是对战略潜艇导航系统的独特的要求。现在由水面舰船、陆地车辆、飞机和空间运载体完成的大多数战术任务都可以利用几乎连续得到的G PS 信号,而战略潜艇则不行,它需要隐蔽运

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