Счетчики
AIRS (усовершенствованная инерциальная опорная сфера) самая точная из разработанных сегодня инерциальных навигационных систем (ИНС), и, возможно, она ставит точку в долгом процессе непрерывного совершенствования технологии ИНС.
Эта сложная и дорогая ИНС третьего поколения, как характеризует ее д-р Чарльз Старк Дрейпер (Charles Stark Draper), ведущий специалист по разработке сверхточных инерциальных систем управления. Это означает дрейф ИНС менее чем на 1.5x10-5 градуса за час работы. Этот дрейф так мал, что вклад AIRS в КВО ракет Peacekeeper менее 1%, (т.е. даже идеальная система управления с нулевым дрейфом улучшит точность попадания этой ракеты лишь на несколько метров).
Столь высокая стабильность параметров требуется в основном не при полете по баллистической траектории, а только для сохранения ориентации системы наведения на земле в течении ракетной тревоги, без необходимости внешней опорной ориентации при помощи прецизионного гирокомпаса. Большинство МБР требуют внешней эталонной системы для сохранения синхронизации ИНС с внешним миром до старта. Обратная сторона такой экстремальной точности - огромная сложность и стоимость. AIRS состоит из 19 000 деталей. В 1989 году один акселерометр, используемый в AIRS (всего их там три), стоил 300 000 долларов и требовал полгода на сборку.
Очень мало приложений требуют одновременно такую точность управления и независимость от внешних референсных систем управления. Фактически, кроме стратегических межконтинентальных ракет, она не нужна нигде. Если исключить требование полной автономности, то чрезвычайно высокую точность можно получить и при гораздо меньшей цене и массе. Например, появившиеся спутниковые навигационные системы (GPS, GLONASS) позволяют иметь сантиметровый уровень точности в течении неограниченного периода времени с легким и недорогим приемником. Космические аппараты нуждаются в очень точной навигации, но достигают ее при внешнем управлении. Даже новые программы по системам наведения ядерного оружия показывают готовность пожертвовать автономностью ради стоимости и веса. Предложенная программа BIOS (система оптимизации бомбового удара), делающая бомбы B-61 корректируемыми, использует GPS взамен ИНС. Такая конкуренция со стороны систем внешнего позиционирования ведет к закату ИНС по изложенным выше причинам.
Особенности.
Самая оригинальная сторона в AIRS - она не содержит карданных подвесов. Смысл кардана состоит в том, что имея три оси вращения, подвешенная в нем платформа может свободно поворачиваться во всех направлениях (и таким образом, установленный на нем гироскоп будет сохранять свою изначально заданную ориентацию). AIRS содержит бериллиевую сферу, которая свободно плавает в жидком фторуглероде внутри внешней оболочки и потому вращается в любом направлении. Важность этого нововведения в том, что оно исключает стопор кардана (состояние, когда две из трех осей гироскопа выстраиваются на одну линию и делают невозможным трехмерное его вращение) и освобождает от ограничений на диапазон углов отклонения, присущих некоторым конструкциям рамок гироскопов.
Температура жидкости поддерживается с очень высокой точностью путем переноса тепла от нее через силовую оболочку к охлаждаемым фреоном теплообменникам. Положение сферы контролируется тремя гидродинамическими клапанами, управляемыми инерциальными датчиками в сфере. Как и в остальных инерциальных системах, в сфере помещены три акселерометра и гироскопа. Акселерометр называется SFIR (особый интегрирующий датчик силы), и использует такой же метод как и PIGA (маятниковой интегрирующий гироакселерометр) ракет Minuteman II. SFIR/PIGA работают, измеряя скорость прецессии (и, соответственно, прикладываемую силу) гироскопа перпендикулярно его оси вращения. Гироскоп подвешен на газостатических подшипниках.
Разработка.
AIRS была по большей части эволюционной технологией. Основные идеи измерительных устройств (акселерометров и гироскопов) являются прямыми потомками ИНС более ранних МБР, таких как Minuteman II. Эти технологии были разработаны за период в 30 лет лабораторией Чарльза Старка Дрейпера (бывшая Инструментальная лаборатория MIT).
Бескарданная плавающая сфера была задумана в Инструментальной лаборатории в конце 1950-х Филипом Боувичем (Philip Bowditch). Она была была развита в развертываемую систему Кеннетом Фертигом (Kenneth Fertig) под эгидой программы ВВС SABRE. В 1969 году программа по очень точной системе управления МБР была аннулирована, но возродилась как MPMS (система определения положения ракеты). Под этим названием она испытывалась в полете на Minuteman III в 1976 (как дополнение к "родной" ИНС Minuteman III NS-20 ). AIRS настолько точна, что ее можно было бы без труда использовать как эталон для оценки других ИНС.
Развертывание.
Ракеты Peacekeeper (MX) начали разрабатываться в феврале 1972. Военные требования для них предусматривали сильно возросшую точность, точность AIRS хорошо позиционировала ракету для нанесения удара. В мае 1975 AIRS перешла из лаборатории Дрейпера в Northrop для дальнейшей разработки. Там довели проект от ручной штучной лабораторной сборки до пригодного к массовому производству. Несмотря на годы работы, к июлю 1987 года Northrop Electronics Division успешно изготовил только небольшое число блоков ИНС. Ракеты MX начали накапливаться в шахтах без системы управления их полетом. Но к декабрю 1988 все 50 ракет MX получили блоки AIRS. Начиная с того времени, все их производство передано Autonetics Division, Rockwell International.
Между 1998 и 2002 годами, 625 новых модулей управления AIRS были закуплены и помещены в существующие ракеты Minuteman III, дав им точность, сравнимую с точностью Peacekeeper'а (КВО 110 м).
По материалам В этом отеле Electra Hotel в городе Афины.