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五十年潜心探索 开辟高精度航海陀螺与系统先河

——记著名惯性导航系统技术专家 高钟毓教授

芦苇    2018-10-10 16:48:36    人民周刊网

 

我国的高科技发展之路,漫长而又曲折,高精度航海陀螺仪的研究之路就是典型案例。从事该项研究的高钟毓教授凭借顽强的意志和勇于开拓创新的精神,取得了一系列跻身世界前列的科研成果,为我国国防工业和其他高科技领域的发展做出了突出贡献。

 

打破封锁 研发高精度陀螺仪

陀螺仪是敏感角位移的装置,具有定轴性和进动性,是惯性系统的核心敏感元件,在军民领域都有特殊作用。精密陀螺仪和加速度计用来测量火箭、导弹、宇航飞行器及远程飞机、潜艇等运载体的角运动和线运动信号,经计算机综合计算后,能实时、自主、连续地输出位置、速度及姿态信息,实现运载器的导航、制导与控制。惯性制导技术始终是制约我国新型武器快速机动、远程精确打击的关键技术瓶颈之一,为此,我国的科研人员全身心投入该领域,肩负起陀螺仪技术发展的重责。

20世纪60年代中期,高钟毓教授开始从事高精度陀螺仪及其惯性系统的研发工作,当时的研发环境极其恶劣,一方面是发达国家对我国的技术封锁,另一方面则是我国工艺基础薄弱、关键材料和工艺设备缺乏、以及有经验的人才较少,在这种环境下从事科研工作,每一步都是困境,每一个技术点都是一座险峰,高钟毓教授脚踏实地,用青春和热血浇灌这朵艰难成长的科研之花。

早在1965年,清华大学向国家建议研制某航海陀螺仪,在915会议上正式立项。1968年,清华、上交大及天津航海仪器研究所等单位数十名研究人员集中到江苏某航海仪器厂,组成统一的研制组,高钟毓教授担任技术负责人,多名科研人员披星戴月,打破技术瓶颈、技术封锁,终于1971年原理样机研制成功并在军博展览,为航海陀螺仪的进一步发展打下了坚实的基础。

1972年,经六机部介绍,清华大学受八机局三院委托,在飞航导弹上做了航海陀螺仪样机乘客试验,获得成功;1975年完成三轴航海陀螺驾驶仪平台,经7 航次机载试验,取得可喜成果。于是,六机部下达高精度技术指标研制要求。经过两年努力,力反馈法测试精度达到导航级;又经过两年努力,伺服法测试精度再提高一个量级。遗憾的是,1990年因某种原因高精度航海陀螺仪研制终止。

 

重启项目 高精度航海陀螺仪问世

1993年,清华大学为某兵种研制快速定位定向系统,研制了航海陀螺寻北仪,定向精度达10″,至今仍为寻北仪中的佼佼者。

2000年10月,有关领导部门提出国产化高精度航海陀螺的需求,由总装备部主持,海军组织招标。清华大学以技术优势、报价低廉,以及全部技术具有自主知识产权,经评审专家投票7:0,中标。

合同生效后,高钟毓教授作为项目负责人,在校领导决策下,组织了学校4个系相关学科师生,进行技术攻关。包括总体结构、敏感组合件精密加工、测控电路设计、焊接与镀膜特种工艺,无油超高真空获得与保持,以及仪表测试技术等。其中,关重件球形铍转子加工的铍粉尘会引起呼吸道中毒。在国外调研时,接待专家介绍说,他们在研究铍加工过程曾有人员中毒死亡。此话传出后,有关年轻人不愿介入此项工作。高教授便带领几位老同志,在防护设施较齐全的外地建设了铍加工实验室,制定了科学严谨的操作规程,重视有关人员的思想工作和劳动保护,注意环境卫生和定期检测现场铍粉尘指标。历次检测结果都比国家规定的安全标准好很多。18年来从未出现过中毒事件,使得科研、生产得以顺利进行。

高精度航海陀螺仪于2006年通过专家鉴定,各项性能指标达到了国际先进水平,使得我国继美、俄、法之后第四个拥有此项技术的国家。国产航海陀螺仪与俄罗斯产品相比较,功耗低、精度高,可靠性更佳。

在研制过程自制了20多台套专用设备,申请批准了22项发明专利,建成了完整的研制线,培养了一支过硬的技术骨干队伍。研制成功后,国家没有再投一分钱,顺利地转入了小批量生产。现已正式列装应用。

高精度航海陀螺仪研制成功后,国家立项研制该陀螺仪的惯性导航系统,高钟毓教授担任项目负责人和总设计师,历时近10年,于2015年研制成功高精度长航时惯性导航系统正样机,各项性能指标皆满足设计要求,达到国际先进水平,开辟了我国高精度惯性导航系统的先河。为我国蓝水海军建设解决了核心的自主导航装备。

在高精度陀螺仪与系统重大工程项目研究进程中,取得一系列的基础研究和应用基础研究成果,形成了我国自主研究特色。清华大学的高精度陀螺仪和微机械(MEMS)惯性仪表方面的研究成果已得到国内外同行的认可,达到了国际先进水平。

近几年来,中国的科技飞速发展,要想保持这样的发展趋势,人才储备是关键,因此,高钟毓教授注重对人才的培养,尤其注重在实际的工程项目中锻炼队伍,培养青年骨干人才。目前,已经建立了一支以中青年为主的学术骨干队伍。

在高钟毓教授的心中,祖国永远排在第一位,无条件服从祖国的需要,建设强大的祖国是他科研的动力和信念。在实际工作中,高钟毓教授身体力行,将这样的信念传递给自己的学生,让信念的火种在潜移默化间传承下去。

50年的时光匆匆而过,高钟毓教授却从来没有停止科研的脚步,他用热情书写科研之路,用智慧攻克技术难关,用顽强不屈书写奋斗历程,这就是高钟毓教授,一个在我国高精度惯性导航领域,书写辉煌篇章的科研工作者......

 

人物链接:

高钟毓,著名惯性导航系统技术专家,清华大学导航技术工程中心第一任主任,教授,博士生导师。长期从事机电控制工程、惯性仪表与系统研究。编著《工程系统中的随机过程——随机系统分析与最优滤波》《机电控制工程》《机电一体化系统设计》《静电陀螺仪技术》及《惯性导航系统技术》。退休后,应邀多次赴兄弟单位协助解决实际的技术难题。

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