Неогеография: загадки пространства-времени

DARPA: новые методы производства вибрационных гироскопов

Понедельник, 01 Октябрь 2012 15:08

Агентство DARPA представило промежуточные результаты работ по гранту MRIG, Microscale Rate Integrating Gyroscope, предполагающему создание миниатюрных и высокоточных инерциальных систем ориентации на базе вибрационных гироскопов.

Агентство DARPA представило информацию о ходе реализации проекта разработки высокоточных гироскопов для компактных систем инерциальной навигации - грант 2010 года по созданию вибрационных микромасштабных гироскопов с интегрированием по угловой скорости - MRIG (Microscale Rate Integrating Gyroscope).

В конструкции таких гироскопов используется свойство сохранения плоскости вибрационных колебаний в изотропном осцилляторе при изменении его ориентации в пространстве. Вибрационные гироскопы отличаются целым рядом преимуществ - высокой точностью (разрешением), стабильной работой в очень широком динамическом диапазоне, исключительной радиационной стойкостью.

Однако они требуют чрезвычайного качества производства, сложны и крайне дороги. По приводимым DARPA данным, на ручную сборку только одного вибрационного гироскопа для системы наведения ракеты может уйти до месяца, а стоимость его достигнет $1 млн. Крайняя трудоёмкость и высокая стоимость вибрационных гироскопов ограничивает диапазон их применения. В частности, гироскопы такой конструкции устанавливаются в системах ориентации межпланетных космических станций NASA.

Работы по вибрационным гироскопам ведутся в DARPA в рамках более широкой программы Micro-Technology for Positioning, Navigation and Timing (Micro-PNT), предполагающей создание компактных систем навигации с малым энергопотреблением. Инерциальные системы ориентации не могут и не будут являться альтернативой GPS, поскольку позволяют определять лишь относительное, а не абсолютное, изменение положения. Однако они способны дополнить ГНСС, повышая точность и стабильность измерений, а также до известной степени повышая помехозащищённость. В определённых средах - например, в космосе - инерциальным системам на базе вибрационных гироскопов нет альтернативы.

В рамках уже завершённого этапа 1 показана возможность создания вибрационных гироскопов объёмом менее 20 куб. мм, способных обеспечивать частотное разрешение 10 Гц и автономность на протяжении 10 с. На втором этапе, к реализации которого приступила DARPA, предполагается эти показатели довести соответственно до 10 куб. мм (объём), 5 Гц (частотное разрешение) и 100 с (автономность). К исходу второго этапа исполнителям необходимо будет продемонстрировать работающий вибрационный микрогироскоп, потребляющий не более 1 Вт.

Достижение поставленных параметров требует создания исключительно симметричного резонатора. Для решения этой задачи выделены три технологии: стеклодувная (на обычном стекле), высокотемпературная кварцевая стеклодувная, а также технология формирования алмазных микроструктур методом осаждения отдельных атомов.

Прототип вибрационного микрогироскопа, полученный стеклодувным методом. Изображение: университет Мичигана

Прототип вибрационного микрогироскопа, полученный методом дутья кварца. Изображение:Технологический институт Джорджии

Прототип вибрационного микрогироскопа, полученный посредством формирования алмазных микроструктур методом осаждения отдельных атомов  Изображение: университет Калифорнии в Ирвине

© "Неогеография" 2007-

Top Desktop version