372 电子战（中）

    德国在被红军的干扰箔条弄得鸡毛鸭血之后，加紧在电子战领域研究的对抗措施。一方面组织电子技术专家研究反干扰措施，包括雷达变频抗有源干扰技术和利用多普勒效应来区分相对固定的箔条和运动目标。

    另一方面德军也从其他方面想办法。所谓的其他方面就是针对红军的远程战略轰炸必须领航或者导航。如果能干掉红军的领航机或者干扰红军的导航措施，是不是就可以将红军的战略轰炸机引诱到错误的方向上去呢？

    在这个方面德国人下了相当大的力气。当时红军的民用和军用机场普遍使用的是罗伦斯无线电导航系统和其改进型。这种系统由两部完全相同的方向性天线组成，两部天线发射的波束中间部分重叠在一起，一个波束发射摩尔斯“点”信号，另一个波束发射摩尔斯“划”信号。

    飞机在重叠的波束中飞行，就可以同时听到两个信号，由于这两个信号重叠，听起来就像一个连续信号。如果飞机偏航，驾驶员听到的就是一窜“点”或者一窜“划”信号。依据此就可以纠正航线。

    不过这一套系统的问题在于，只能确定方向性但是并不能确定飞机的实时位置，还是需要优秀的领航员进行导航。在三十年代末，红军对这一套系统进行改进，研发了新的导航系统。该系统产生的波束由数个罗伦斯波束组成。其中之一是主波束，又称进场引导波束，直接指向目标，为飞机编队导航。

    其余的波束均为辅助波束，与主波束以预定的间隔、在一定的地点相交，因为驾驶员可以根据波束确定自己所处的位置。这一套系统与定时器结合使用，在主波束与最后一个辅助波束的相交点（距离目标五千米），定时器即控制炸弹自动投放出去。

    这一套系统研制成功之后，红军立刻在东普鲁士、东波兰建立了系统网点，当时这一套系统的最大有效导航距离为270公里，平均投弹误差30米。

    当然，随着东波兰陷落，该套系统也仅仅能在东普鲁士使用，而且以其有效作战距离，仅仅能够满足轰炸柏林、华沙等有限城市的需要。不过就算如此，这一套系统也是相当成功的，在1942年里给德国制造了不少麻烦。

    希特勒认为，要想解除红军对柏林的轰炸，就必须首先瘫痪这套系统。很快德国通过对被俘虏的红军空军飞行员的审讯和对被击落的轰炸机上的电子设备的分析，找到了红军第一代导航系统的工作频率和工作模式。

    德国科学家给出的第一个对抗措施是用噪声干扰使其引导系统失效，但是这么做的话，红军立刻就会察觉，所以这种简单的措施被放弃。德国人经过冥思苦想，研发除了一套“围栏”欺骗系统，这种系统装在东普鲁士边境上，发射机与接收机相距十五公里。接收机接收到红军的导航信号之后，发射机立刻用强得多的功率从定向天线重新发射出去，但是其发射角度同红军的导航系统信号有偏差。

    这样红军的轰炸机飞行员听到的是德国人欺骗信号，从而驾驶飞机偏离正确的航向。一度的，红军战略轰炸机被“围栏”信号引导到无人的旷野或者荒郊，还长长迷失方向，有时候甚至会耗尽燃油不得不迫降在德国。那一段时间，阿尔克斯尼斯所中意的战略轰炸效果不佳很重要的原因就是导航出了问题。

    不过红军很快就察觉了德国的“围栏”欺骗系统，所以立刻又研发了第二代导航系统，德国人将其称之为“弓箭手”，这种新系统只有两部发射机，分别发射同等强度的“点”和“划”信号，同时也只有一个主波束和一个辅助波束。

    主波束和辅助波束在目标上空相交，这既简单便于掌握，又提高了轰炸的准确性，取得了不错的效果。不过对抗时刻在存在，当柏林等大中城市又一次被红军炸了个底朝天之后，德国人又开始想办法了。

    很快他们就在坠毁的轰炸机上找到了“弓箭手”系统的实物，查明其主要工作频率在39兆赫，随后德国人立刻研发了“盾牌”系统。该系统以较强的发射功率发射“弓箭手”系统的的“点”信号或者“划”信号，但使波束稍稍偏左或者偏右，让红军轰炸机在不知不觉中偏航。此外，德军的电子侦察系统还能侦察到“弓箭手”系统的波束在何地相交，这样他们等于提前知道了红军的轰炸目标，自然可以守株待兔了。

    不过这种办法也不是没有问题，因为红军在研发出“弓箭手”系统时，就想到了该系统很可能会暴露红军轰炸的目标。所以在用该系统引导轰炸时，故意用多部天线向多个目标定向，使德国人搞不清楚红军真正攻击的目标。此外，随着护航体制的改变，红军战斗机部队从轰炸机的束缚中解脱出来之后，红军还会故意用定向天线制造假的空袭目标，将德军的战斗机引诱过去，然后派遣更大规模的战斗机部队予以歼灭。

    当然，这些都不能从根本上解决问题，只要使用无线电导航，必然就会辐射信号，而这些信号被敌人截获只是时间问题罢了。所以红军在不断改进无线电导航系统时（后面会继续说），也在关注其他导航方式。

    所谓的其他导航方式，其实就是惯性导航。以牛顿力学原理为基础，通过测量载体在惯性参考系中的加速度，将它对时间进行积分，让后将其导入导航坐标系，就能够获得相对准确的速度、偏航角和位置等信息。

    而要实现惯性导航，最最重要的就是“惯性敏感器”，一般将其称之为“惯性仪表”。他们基于惯性原理自主、独立地测量物体相对于空间的运动，不需要任何外部基准或信息，如电波、光线、磁场等。

    其中测量物体角运动的仪表称之为“陀螺仪”，测量物体线运动的仪表叫“加速度计”。这两种仪表组合在一起就可以把物体的六个自由度的运动完整的测量出来。

    这两种仪表大家其实并不陌生，陀螺仪听得最多，二战中著名的v2导弹就采用了机械陀螺仪。而陀螺仪的原理其实也很简单，陀螺这玩意儿旋转起来之后，其转轴会保持固定方向不变，这其实就是惯性的一种表现而已，也叫陀螺的定轴性。

    把陀螺仪放在飞机、轮船里，就可以测量出这些载体相对陀螺的方向固定的轴有多大的偏角，从而可以控制载体摆正姿态或者航向。

    只不过这个原因听起来简单，但是实现起来难度颇大。因为陀螺的定轴性是有条件的，那就是不许用外力干涉它。也就是说陀螺仪运转起来之后不能有任何外部扰动。一旦有扰动，陀螺的轴向就会偏转，这在惯性技术中叫“漂移”。漂移的角速度和所受外部干扰的大小成正比。

    所以陀螺仪看上去很好，但是实际上我们都知道，不可能完全不扰动它，因为陀螺仪的转子不可能自己悬浮在空气里，必须要有框架对其进行支撑。所以任何陀螺仪转子不可能没有摩擦力矩。所以减小摩擦力矩就成为制造高精度陀螺仪的拦路虎！

    这个拦路虎可以说是伤透了相关专家的脑筋，但是，有挑战就会有动力，一批批杰出的专家投入到了对这个难题的攻关上。1908年，德国科学家安修茨博士设计了一种船用单转子摆式陀螺罗经。1911年，美国的斯博里博士也饿制造出了跟安修茨博士完全不同的用钢丝悬挂的单转子陀螺罗经。这其实就是早期的机械陀螺仪。

    到了二战中，希特勒为了挽救其必然失败的命运，发展一批末日武器，比如v2导弹，这种使用硕大的滚珠轴承支撑的机械陀螺赋予了v2攻击数百公里之外目标的能力，当然，该陀螺仪的精度其实有限，导致v2的精度也是相当的难看。

    到了1949年，斯伯利公司研发了mk-19型平台罗经。它集罗经和地平仪的功能与一体。把整体结构的陀螺和摆分开，并用电磁控制的方法把两者结合起来。揭开了陀螺仪从机械控制进入电磁控制的时代。

    到了五十年代，科学家发现滚珠轴承支撑的机械陀螺怎么做精度都有限，于是另辟蹊径，研发出了浮子陀螺仪。所谓的浮子陀螺仪，其实就是把陀螺仪的机械支撑结构换成了液体或者气体进行支撑。比如说液浮陀螺仪、气浮陀螺仪，不管是液体还是气体，其摩擦力矩无疑比滚珠轴承小得多，自然的精度也就高得多。

    打开了思路之后，随着技术的发展，静电悬浮陀螺仪、磁悬浮陀螺仪也纷纷登场，一时间惯**件迎来了春天。

    比如在1950年5月，北美航空公司进行了世界上第一套纯惯性导航系统xn-1的飞行试验。经过适当改进之后，把xn-1更名为n-6惯性导航系统后，安装在了“魟鱼号”核潜艇上进行测试。从珍珠港出发，以水下20节的速度，历时21天，穿越北极极点，潜航8146海里抵达英国波特港。在抵达目的地后，魟鱼号上浮，经过测量定位误差仅仅只有20海里！

    这一壮举震惊了世界，让液浮陀螺瞬间走俏。但是，液浮陀螺也不是没有缺点的，其结构相当的复杂，造价更不是一般的高。除了军方能用得起，民用可能性实在太低。

    所以，针对液浮陀螺的缺点，新一轮攻关又开始了。到了1965年，费伦蒂公司首先开始研制一种挠性支撑的动力调谐陀螺。这种陀螺结构简单易于制造，造价相对便宜，而且精度也不错。优异的性价比使其被不需要成年累月长时间连续工作的对象广泛使用。

    然后出场的就是静电陀螺了，这是用静电来支撑的在真空中高速旋转的转子陀螺。其实1952年就出现了相关的设想，进入六十年代才逐渐实现。这种陀螺仪的精度相当的牛逼，对比一下吧！

    早期的框架陀螺仪（机械陀螺仪）精度量级约为1-10-1度每小时，动调陀螺仪约为5x10-2-5x10-3度每小时，浮子陀螺仪则是10-3-10-4度每小时，静电陀螺仪可高达10-6-10-7度每小时。而到了太空中，在失重和真空环境下，静电陀螺仪的精度还会增长到10-9-10-11度每小时的惊人量级。所以高精度的静电陀螺仪广泛用于卫星、洲际导弹和航天飞行器上。

    可能有同志要说了，既然静电陀螺仪这么牛逼，是不是已经是技术最高峰呢？还真不是，因为其精度确实高，但价钱也是水涨船高，而且制造难度相当的大，一般的国家根本玩不起。而且对于一般性的导航来说，也不需要那么高的精度。

    所以聪明的人类并没有在陀螺轴承这一条路上走到黑，陀螺的核心就是轴承，而那个轴承也是一切问题的难点，能不能避开它呢？其实是可以的，随后人类发明了没有轴承、没有转子，也就是没有“陀螺”的“陀螺仪”。这些仪器其实严格意义上说应该叫“角运动传感器”，但是“陀螺仪”之前是在是太得人心了，所以大家还是将其称之为“陀螺仪”。

    这些新一代“陀螺仪”分为四类：流体陀螺、振动陀螺、光学陀螺和粒子陀螺。其中流体陀螺按照其工作方式分为热对流式和射流式；振动陀螺按照振动原件的不同分为梁式、叉式、圆环式和板式。光学陀螺按照其构造不同分为激光陀螺、光纤陀螺、光机电陀螺；粒子陀螺目前还处于装逼的高大上阶段（研发中），根据其工作粒子不同暂时分为原子陀螺、离子陀螺和超导（电子）陀螺。

    简单的介绍一下骗字数吧（笑，大家也可以用来装逼），流体陀螺和振动陀螺的原理基于科里奥利效应。科氏效应是物体的惯性在其同时有线运动和角运动时的一种表现，是一种看起来很牛逼、很高大上而实际上很简单的自然现象。

    就好比是人站在旋转着的轮盘上，如果原地不动，可能只感受到有个离心力使人向外甩。如果顺着这个力向外侧走动，就会站不稳，觉得要向后倒。这是因为轮盘外缘半径大，它的向前速度就快，人原来在内缘速度慢，到了外缘就会觉得脚下的轮盘速度变快了，人的身体由于有惯性就要向相反的方向倾斜。而这个向后倾斜的惯性力量就叫科氏力。

    科氏力的大小与转盘的角速度以及人体沿转盘径向移动的线速度成正比，而流体陀螺和振动陀螺利用科氏效应，通过测量科氏力的大小就可以得到他的转动角速度的具体数值。

    光学陀螺和粒子陀螺的工作原理则超越了经典的牛顿力学，光学陀螺是以光的“运动速度保持恒定不变”这种与惯性类似的特征行为作为理论基础。将一束光分为正反相向旋转的两束，并将其旋转轴作为敏感轴构成一个“陀螺”。当陀螺绕敏感轴转动某一角度时，两束光从出发点到汇合点的路程一个变长一个变短，于是其到达的时间也有前有后。这个时间差跟陀螺的转速成正比。

    所以测量这个时间差就可以知道陀螺的转速，但是这个时间差不好测，于是人们利用光的波动性（感谢爱因斯坦），把时间差的测量变换为与之等效的光波的相位差来测量。

    粒子陀螺与光学陀螺的工作原理类似，也是基于粒子束运动速度守恒这一理论来实现，同时它还依据量子力学波粒二象性（再次感谢爱因斯坦）理论，把粒子束当成波束来考察，再利用前面那一套理论测量其转动角速度。

    当然我们并不需要知道这些绕嘴饶舌的理论，我们只需要知道基于这些新理论研发新的“陀螺”可以制造更简单价格更便宜。比如说光学陀螺中的激光陀螺，它没有高速旋转机构，由此带来了寿命长、可靠性高、抗过载能力大的一系列优点。这对于惯性导航来说，真心是福音啊！

    当然，在1940年代，说这些还有些遥远，以当年苏联的技术基础和条件，不管是液浮、气浮还是静电浮子陀螺统统搞不定，甚至连早期的滚珠轴承机械陀螺造得都磕磕巴巴。

    所以，苏联想要在惯性导航上打开突破口，真的只能另辟蹊径了。为了避开那些加工和技术要求高的机械原件，似乎苏联只能在光学陀螺上想办法。但是光学陀螺的核心实际上是激光器，虽然爱因斯坦早已提出了受激辐射概念，但是怎么实现一直是个问题，而历史上在1960年激光器才真正实现。某仙人现在考虑的是，要不要在学术界装一下逼呢？