我國光纖陀螺突破技術(shù)壁壘：成功用于遠(yuǎn)洋航海

　　近日，中國遠(yuǎn)洋運(yùn)輸(集團(tuán))總公司的多用途散貨船“永盛”號(hào)歷時(shí)55天、航行近2萬海里，成功往返北極航道，到達(dá)天津港。中船航海科技有限責(zé)任公司與中遠(yuǎn)(北京)海上設(shè)備有限公司合作研發(fā)的基于極區(qū)導(dǎo)航技術(shù)的組合光纖羅經(jīng)，伴隨“永盛”號(hào)圓滿完成了北極航線航行。該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，在“永盛”號(hào)的北極導(dǎo)航方面發(fā)揮了重要作用。

　　作為我國船舶通信導(dǎo)航領(lǐng)域重要的科研生產(chǎn)基地之一，中船航海近年來在研制光纖慣導(dǎo)系統(tǒng)的同時(shí)，也開展了光纖陀螺的研發(fā)工作。通過加大科研投入力度、在內(nèi)部組建專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)、在外部與相關(guān)院校和企業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略合作等方式，目前該公司在光纖陀螺研發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較好的開局。

　　高端導(dǎo)航市場暗流涌動(dòng)

　　從某種角度來說，成全人類向更廣闊空間探索的，是不斷發(fā)展的導(dǎo)航技術(shù)。最初人類用天體作為參照物來確定方向，之后發(fā)現(xiàn)了磁場，便有了指南針。

　　光纖陀螺憑借近幾年蓬勃發(fā)展的勢頭，被業(yè)內(nèi)視為朝陽產(chǎn)業(yè)。美國Draper實(shí)驗(yàn)室預(yù)測，到2020年，光纖陀螺將全面替代現(xiàn)有其他類型陀螺產(chǎn)品，在專業(yè)導(dǎo)航領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。美國ElectroniCast咨詢公司預(yù)測，2015年，全球光纖陀螺市場的規(guī)模將達(dá)到40億美元。

　　我國對(duì)光纖陀螺的研發(fā)起步較晚，尤其在高精度光纖陀螺技術(shù)方面，與國外相比存在較大差距。但是，經(jīng)過近些年的追趕，目前國內(nèi)已出現(xiàn)了多個(gè)光纖陀螺研發(fā)主體，中船航海就是其中的一個(gè)。在11月3日舉行的第十七屆中國國際工業(yè)博覽會(huì)上，中船航海公司新研發(fā)的光纖羅經(jīng)吸引了眾多眼球。

　　據(jù)了解，慣性導(dǎo)航的優(yōu)勢在于不需要任何外來信息，也不對(duì)外輻射任何信息，就能夠全天候、實(shí)時(shí)、連續(xù)、自主和隱蔽地進(jìn)行三維定位及定向。

　　慣導(dǎo)系統(tǒng)由兩個(gè)核心測量元件構(gòu)成——輸出載體相對(duì)慣性空間比力的加速度計(jì)和輸出載體相對(duì)慣性空間的絕對(duì)角速度的陀螺。“可以說，陀螺是慣導(dǎo)系統(tǒng)中的‘心臟’，直接決定慣導(dǎo)系統(tǒng)的成本?！敝写胶T性導(dǎo)航室副主任劉俊成說。

　　自上世紀(jì)四五十年代以液浮和氣浮陀螺為代表的機(jī)械陀螺問世開始，傳統(tǒng)的機(jī)械式慣導(dǎo)設(shè)備及系統(tǒng)成為船用導(dǎo)航市場的主流。然而發(fā)展至今，其已經(jīng)到了一個(gè)“天花板”。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要高精度加工、某些運(yùn)動(dòng)部件易磨損、壽命短、可靠性差、啟動(dòng)慢而且動(dòng)態(tài)范圍窄等缺點(diǎn)使其局限性凸顯。為尋找突破口，科技人員將目光投向了以激光陀螺和光纖陀螺為代表的光學(xué)陀螺。

　　光纖陀螺具有精度高、壽命長、功耗低、重量輕、體積小、全固態(tài)的特點(diǎn)，技術(shù)優(yōu)勢明顯。光纖陀螺能夠滿足長時(shí)間航海導(dǎo)航的需求，使用壽命超過20年，單軸陀螺功耗小于5瓦，重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)陀螺重量，而且內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，抗振性能好。

　　相較之下，同屬光學(xué)陀螺范疇的激光陀螺則不占優(yōu)勢，因?yàn)榧す馔勇莸纳a(chǎn)工藝復(fù)雜，需要幾千伏的點(diǎn)火電壓，存在“自鎖”現(xiàn)象，還需要定期填充腔體惰性氣體。

　　中船航海副總經(jīng)理張幟介紹，該公司過去以精密加工機(jī)械陀螺見長，但隨著市場重心轉(zhuǎn)向光學(xué)陀螺，企業(yè)原有的精密儀器加工優(yōu)勢難以得到發(fā)揮，開始面臨巨大的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型和生產(chǎn)線調(diào)整壓力。

　　技術(shù)壁壘促國內(nèi)加快研發(fā)

　　美國、歐洲從上世紀(jì)七八十年代便開始進(jìn)行光纖陀螺的研發(fā)，在高精度光纖陀螺技術(shù)方面遙遙領(lǐng)先?；裟犴f爾公司截至上世紀(jì)末已生產(chǎn)交付了1萬多只用于商業(yè)飛行器的戰(zhàn)術(shù)級(jí)開環(huán)陀螺;另一光纖陀螺生產(chǎn)巨頭——iXBlue公司的光纖陀螺應(yīng)用范圍包括航海、陸地和空間等領(lǐng)域，涵蓋了從戰(zhàn)術(shù)級(jí)到戰(zhàn)略級(jí)的各個(gè)精度。

　　由于國外對(duì)高精度光纖陀螺技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)行嚴(yán)格禁運(yùn)政策，而中國國內(nèi)應(yīng)用市場需求量又十分巨大，目前國內(nèi)多個(gè)行業(yè)的企業(yè)都對(duì)光纖陀螺展開了研制。