惯性技术在航空领域的发展与应用
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摘要：惯性技术是在复杂环境条件下自主建立运动载体方位和姿势基准的一种方式，惯性技术在航空领域之中的广泛应用，极大的提升了运动信息的精准度，为飞行路线的控制和飞行运行安全提供了保障，本文之中对惯性技术在航空领域的发展与应用做出了相关介绍。
关键词：惯性技术;航空领域;发展应用
惯性技术是惯性导航、惯性敏感期器、惯性测量、惯性制导、惯性稳定的统称，现代导航系统、控制系统及制导系统的研究发展，无不得益于惯性技术的应用。这使得惯性技术在航空领域之中具有不可代替的支撑作用。尤其是各种新型惯性技术的出现，更是显著的提升了航空领域运动载体性能，而在未来，相信惯性技术还会在航空领域有更加广阔的发展看空间。
1惯性技术在航空领域的发展趋势
惯性技术是无环境限制载体运动信息感知技术，涉及光学、力学、微电子、机械等多方面的知识，是现代精准导航、控制、制导的核心信息源，在航空领域之中具有不可替代的支撑作用，并呈现出以下发展趋势。第一，继续提高惯性仪表和系统的精度，在航空领域之中，陀螺仪、加速计等惯性测量仪器的核心技术就是惯性技术，并对提升航空运行导航和制导精度做出了重大的贡献，而相信在未来新型惯性技术的出现，将会更好的优化光源平均波长稳定性，从而促使惯性仪表和系统的精度得到更好的提高。第二，实现高可靠、长寿面、长期免标定发展，未来航空领域的各种运行载体将会有更高的可用性，并且要求惯性仪表仪器及系统有更强的可靠性和更高的寿命，因此就必须要解决辐射条件下掺铒光纤光源变化而引起陀螺标度因数长期飘逸误差的问题，而这也将成为未来惯性技术的发展方向。第三，实现轻质化、低功耗、低成本，伴随着航空领域的进步发展，对制导设备、惯性仪器的重量和功耗提出了更好的要求，这就要求未来的惯性技术要向轻质化、低功耗、低成本的方向发展，如美国的MicroPNT计划中，使用了MEMS半球斜振陀螺仪，将惯性技术与光学技术更好的结合在了一起，促使陀螺仪能耗更低，这无疑就是惯性技术发展的一种体现。
2惯性技术在航空领域的主要应用
2.1惯性技术在卫星中的应用
近些年在航空卫星领域之中，惯性技术得到了很好的应用，如卫星之所以能够姿态稳定的运行，就是因为在卫星陀螺仪和执行机构之中广泛的应用了惯性技术，因此可以更好的测量卫星的运行姿态，并稳定卫星惯性运行。首先，在陀螺仪方面，卫星之中的陀螺仪主要包括动力协调陀螺仪、光纤陀螺仪、液浮陀螺仪，此外随着近些年新型惯性技术的发展，全固态光纤陀螺仪也被广泛的应用到卫星领域之中，有数据调查显示，通过全固态光纤陀螺仪，可满足人造卫星10年稳定运行的要求。其次，在惯性执行机构方面，基于转子惯性技术的飞轮和控制力矩陀螺在衛星之中得到了广泛的应用，这更好的保证了卫星的稳定运行，此外近些年基于磁悬浮轴承惯性技术也开始进入试验工作之中，这一定可以更好的推动我国航空卫星事业建设发展。
2.2惯性技术在运载火箭中的应用
在航空运载火箭领域之中，惯性技术也得到了广泛的应用，如我国的神州三号运载火箭，在研发试验的过程中，在火箭的导航、制导、控制（GNC）系统之中，都应用了气浮平台惯性测量系统，并在控制（GNC）系统之中应用了2套挠性捷联惯性测量单元，其中激光惯性测量单元和光纤惯性测量单元护为主备份，这就是运动惯性技术的一种体现，借助气浮平台惯性测量系统，可更好的测量运载火箭的运转角速率，平移火箭的加速度。除此之外，在CZ-2F运载火箭之中，安装了6只挠性速率陀螺，从而用于稳定系统的控制，这无疑也是惯性技术应用的一种体现，可以更好的检测箭体飞行之中产生的偏差问题，明确运载火箭飞行过程中的俯仰和滚动角度，从而为火箭的稳定起飞做出保障。
2.3惯性技术在载人航天中的应用
近些年在载人航天领域之中，我们也可以发现惯性技术的应用足迹，如在我国的载人飞船GNC系统之中，广泛的应用了挠性惯性测量单元，这就是应用惯性技术的一种体现，可更好的检测载人飞船的运转角度和平移速度，而除挠性捷联惯性测量单元外，现下也有一些载人飞船之中应用了光纤惯性测量单元，用于飞船的手交汇对接GNC分系统，从而更加准确的完成手动交汇对接任务。除此之外，在载人飞船系统的目标飞行器GNC系统之中，还会广泛的应用光纤陀螺组合，从而对载人飞船的运行姿态和稳定性做出控制，而随着近些年科学事业的进一步发展与新型惯性技术的研究，在载人飞船之中的空间站GNC系统之中，也开始尝试应用光纤惯性测量单元，这对提高飞船舱体惯性空间转动角速率及视加速度都是有一定好处的。
2.4惯性技术在探月工程和深空探测中的应用
精确的原子陀螺和重力梯度仪可以在月球物理学中应用，因此只需要在空间轨道上的重力仪和重力梯度仪，就可以对月球的重力场图进行绘制，为此现下在探月工程和深空探测领域之中，惯性技术被广泛应用。如在探月工程之中，惯性技术的主要体现就是，在探月返回器之中，应用了光纤陀螺和激光陀螺连接系统，这样石英与MEMS加速计的光纤连接系统就可以自动对月球车的导航进行定位，从而对月球的重力场图进行绘制。而在深空探测领域，目前在火星探测中，就广泛的应用了光纤连接惯性系统，同时量子磁力仪器也被广泛的应用到飞行器的搭载实验中，这都是应用惯性技术的一种体现，极大的提升深空探测的准确性，为人类探索外太空世界提供了更好的契机。
3总结
航空事业的发展标志着一个国家的综合国力，而作为航空领域的关键技术之一，惯性技术在航空领域的应用，显著的提升了航空运载体的导航、制导和控制性能，进一步拓宽了我国航空事业的发展空间，而现下对于惯性技术的研究也面临着一定的难题，为促使我国航空事业得到更好的发展，今后还需不断对惯性技术做出研究。
参考文献：
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