洲际里的惯性传感器长什么样？美国民兵III型核制导系统及内部拆解！

洲际弹道是五常重要的国防力量，此前美国、俄罗斯、法国、英国以及我国，均先后试射过一轮洲际弹道。

民兵于 1962 年推出，是美国核威慑力量的重要组成部分。民兵 III 是目前美国的陆基洲际弹道 (ICBM)，共有 400 枚随时准备发射，分布在五个中部州。该包含一个精确制导系统，能够将弹头发射到 13000 公里（8000 英里）外的目标， 精度为 200 米（660英尺）。

下图显示了民兵 III （1970 年）的制导系统。该制导系统包含 17000 多个电子和机械部件，价值510000 美元（按当前美元计算约为450万美元）。制导系统的核心是陀螺稳定平台，它使用陀螺仪传感器和加速度计传感器来测量的方向和加速度。计算机使用平台的测量值来确定的位置并引导沿其轨迹飞向目标。其他关键组件是制导装置控制器，其中包含用于支持陀螺稳定平台的电子设备，以及将计算机与其余部分连接的放大器。本文中，仔细研究了2000年代初之前使用的制导系统的组件。

从根本上讲，制导计算机会不断将位置与预期轨迹进行比较，并生成适当的转向命令以使保持在轨道上。下图显示了如何引导发动机喷嘴使围绕其三个轴旋转：滚转、俯仰和偏航。在发射井中，滚转角（方位角）与目标方向一致。垂直起飞，然后逐渐沿俯仰轴旋转以向目标倾斜。在飞行过程中，沿所有三个轴的调整可使保持在目标上。民兵 III 有四个火箭级，因此制导计算机会抛弃每个火箭级并按顺序点燃下一个火箭级。

稳定平台

惯性导航的原理是通过不断测量的加速度来跟踪的位置。通过对加速度进行积分，可以得到速度。通过对速度进行积分，可以得到位置。惯性导航是独立的，这对来说是一个很大的优势，因为敌人无法干扰你的导航。困难的部分是极其精确地测量加速度和角度，因为即使是微小的误差也会在飞行过程中成倍增加。更详细地说，民兵的惯性制导是围绕陀螺稳定平台构建的，该平台保持固定方向，平台安装在两个万向节上。陀螺仪的反馈来驱动三个力矩电机旋转万向节，无论如何旋转，都能使稳定平台保持相同的方向。

下图显示了稳定平台的组件，其方向与上图大致相同。稳定平台上安装了三个加速度计来测量加速度。加速度计沿三个垂直轴定向，因此每个加速度计沿一个轴测量加速度。（加速度计轴与平台轴不对齐；这会将加速度（大部分“向上"）分布在加速度计上，从而提高准确性。）两个对准镜使稳定平台能够与称为自准直仪的精密设备对准，如下所述。陀螺罗盘利用地球自转精确确定北方，提供备用对准技术。对准镜和陀螺罗盘都可以旋转到精确的角度，最后由解析器解码报告。

发射时必须在发射井内旋转，使其与目标对齐，这个角度称为发射方位角。这个角度必须非常精确，因为即使是微小的角度误差也会在的飞行过程中被大大放大。对准是一个繁琐的过程，需要使用北极星来确定北方。由于在发射井内看不到北极星，因此采用了一种复杂的测量技术，使用测量员的经纬仪测量北极星与发射井外三个混凝土之间的角度。在发射井内，可以通过瞄准管看到最近的，从而可以将精确的角度测量结果传输到发射井。在发射井内进行多次测量后，将一种称为自准直仪的特殊装置精确地定位在所需发射方位角的 90° 处。自准直仪通过侧面的窗口发射一束光，光束从稳定平台上的镜子上反射回来，然后返回自准直仪。如果返回的光束不平行，自准直仪就会向发送信号，使稳定平台根据需要旋转。这个过程的结果是稳定平台与目标的角度对齐。

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