军用微机电系统技术的新进展

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1、军用微机电系统技术的新进展军用微机电系统技术的新进展军用微机电系统技术的新进展军用微机电系统技术的新进展军用微机电系统技术的新进展军用微机电系统技术的新进展圆目前,美国等技术先进国家正在不遗余力地发展微机电系统技术,使微机电系统变得更小,更轻,更廉价,并越来越广泛地应用于弹药,传感器,作战平台等军用领域和许多民用领域.据预测,到2003年,军用和民用微机电系统市场将达到65～115亿美元.今后几年微机电系统将如同现在的微处理器一样在军事装备上得到普及.惯性测量武器保险备炸和引爆装置用微机电装置取代现有战斗部的保险备炸和引爆

2、装置,不但可减小战斗部的体积,而且可提高作战性能和可靠性.美陆军正在研制一种具有较大径长比的新型微机电元件,它与”微能起爆剂”集成,用于单兵战斗武器20ram口径弹丸的保险备炸装置.美陆军还在研制以微机电系统技术为基础的迫击炮引信,与现有的M84A1等烟火式引信相比,尺寸减小9O%,重量至少轻60%,元件数量减少40V,~,同时有效地降低制造成本,且更易于控制,以便减少非爆炸炮弹的弹片附带破坏.美海军利用微机电系统技术为新型158morn反鱼雷鱼雷研制了一种微型起爆装置,在装置上集成了惯性测量装置,流量与冲击传感器,起爆管

3、和发射器件,体积仅为11,相当于533mm口径Mk4.8鱼雷的Mk2l起爆装置的l/17大小,于2OO0年成功进行了演示试验.制导,导航和控制装置以传统机械,环形激光或光纤陀螺和加速度计为基础的惯性测量装置,在炮弹发射时因受震动而影响性能.相比之下,采用微机电系统技术的惯性测量装置则具有极强的抗震性.目前,美国正在积极研究将微机电系统技术应用于炮射弹药等武器的制导,导航和控制■赵略的新进展装置.国防预研计划局正在实施”集成微设备”计划,研究直接在硅片上蚀刻微加速度计.这种微加速度计与传统微机械式加速度计相比,大大提高了抗震

4、性能.按照”微机电传感器惯性导航系统”计划,该局还在开发以微机电系统技术为基础的陀螺和加速度计,并准备与导航软件相集成,形成制导弹药,微型飞行器和单兵导航系统用的战术级系统(陀螺漂移率为lO/h一10~/h,加速度计偏差为0.5mg).按设计要求,这种系统体积不到16em,重量为35咄或更轻,最大驱动功率为3W,成本约为1200美元.试验型装置预定在2OO2年进行战场试验.陆军为155nma口径XM982”魔剑”制导炮弹研制了采用微机电系统技术的MicroSeixas惯性测量装置,并已投入应用.目前,陆军正与海军联合研制一

5、种可装备多种导弹和精确制导弹药的通用惯性测量装置.空军研究实验室正在研究微机械惯性测量装置,将它与GPS接收机集成,用于靶场安全保障设备以及风力修正弹药撒布器和精确制导迫击炮弹药.海军开展了多项研究开发计划,主要包括:①”适用弹药”先期技术演示计划.研制127ram炮弹用的体积仅为130era的组合式惯性测量装置/GPS接收01,.2OOO年已成功进行了发射试验.②为EXIT1增程制导弹药研制并安装了硅惯性测量装置.该装置采用3个硅振动结构陀螺和3个加速度计.硅振动结构陀螺以直径6TnIn的振动环谐振器为基础,改进了偏移性

6、能,并且大大降低对冲击和振动的敏感性.在2000年进行的81ram迫击炮弹射击试验中,硅惯性测量装置成功经受了高达16000g的振动冲击,并在2001年进行的增程制导弹药首次发射试验中表现良好.海军在此基础上又研制了”硅姿态基准系统”的改进型,在2OOO年的试验中成功将中程”崔格特”反坦克导弹导向目标.③从2000年底开始研制低成本的综合制导与导航电子装置,取代增程制导弹药上现有的成本过高(约占总成本一半)的制导与导航电子装置.从2oo4～2010财年期间,每年生产新装置2OOO件,成本为7000美元.④预定2o01年开发

7、先进的制造工艺,以便低成本,大批量生产采用微机电系统技术的惯性测量装置.具体目标是:生产成本为25oo美元,在2年内演示陀螺漂移率为10O/h的中等精度装置,4年后至”A.’-fi’--~武器系统采用陀螺漂移率为1o/h的高精度装置.分布式检测和监视将微机电压力,温度,应变,扰动和化学传感器安装在武器装备的重要部件中,以近实时方式不间断地检测和监控部件的性能和运行状况,将定期维修转变成按一定条件进行维修,从而有效地节约维修成本.美国正在研究一种新型微机电传感器,用于检测和监控喷气式飞机的发动机.传感器将采用新开发的微型热片

8、和微型回波应变测量计,前者由直径150P-m,高500P-m的镍棒组成,后者的灵敏度比由金属箔制成的同类测量计高1万倍.微机电系统正越来越多地用于无人值守的地面传感器和战场监视系统.美国国防预研计划局和陆军研究实验室正在实施”低功率无线电综合微传感器”计划,研制以低功率自主传感器与致动器网络为基础的战场