372電子戰（中）

德國在被紅軍的干擾箔條弄得雞毛鴨血之后，加緊在電子戰領域研究的對抗措施。一方面組織電子技術專家研究反干擾措施，包括雷達變頻抗有源干擾技術和利用多普勒效應來區分相對固定的箔條和運動目標。

另一方面德軍也從其他方面想辦法。所謂的其他方面就是針對紅軍的遠程戰略轟炸必須領航或者導航。如果能干掉紅軍的領航機或者干擾紅軍的導航措施，是不是就可以將紅軍的戰略轟炸機引誘到錯誤的方向上去呢？

在這個方面德國人下了相當大的力氣。當時紅軍的民用和軍用機場普遍使用的是羅倫斯無線電導航系統和其改進型。這種系統由兩部完全相同的方向性天線組成，兩部天線發射的波束中間部分重疊在一起，一個波束發射摩爾斯“點”信號，另一個波束發射摩爾斯“劃”信號。

飛機在重疊的波束中飛行，就可以同時聽到兩個信號，由于這兩個信號重疊，聽起來就像一個連續信號。如果飛機偏航，駕駛員聽到的就是一竄“點”或者一竄“劃”信號。依據此就可以糾正航線。

不過這一套系統的問題在于，只能確定方向性但是并不能確定飛機的實時位置，還是需要優秀的領航員進行導航。在三十年代末，紅軍對這一套系統進行改進，研發了新的導航系統。該系統產生的波束由數個羅倫斯波束組成。其中之一是主波束，又稱進場引導波束，直接指向目標，為飛機編隊導航。

其余的波束均為輔助波束，與主波束以預定的間隔、在一定的地點相交，因為駕駛員可以根據波束確定自己所處的位置。這一套系統與定時器結合使用，在主波束與最后一個輔助波束的相交點（距離目標五千米），定時器即控制炸彈自動投放出去。

這一套系統研制成功之后，紅軍立刻在東普魯士、東波蘭建立了系統網點，當時這一套系統的最大有效導航距離為270公里。平均投彈誤差30米。

當然，隨著東波蘭陷落，該套系統也僅僅能在東普魯士使用，而且以其有效作戰距離。僅僅能夠滿足轟炸柏林、華沙等有限城市的需要。不過就算如此，這一套系統也是相當成功的，在1942年里給德國制造了不少麻煩。

希特勒認為，要想解除紅軍對柏林的轟炸，就必須首先癱瘓這套系統。很快德國通過對被俘虜的紅軍空軍飛行員的審訊和對被擊落的轟炸機上的電子設備的分析。找到了紅軍第一代導航系統的工作頻率和工作模式。

德國科學家給出的第一個對抗措施是用噪聲干擾使其引導系統失效，但是這么做的話，紅軍立刻就會察覺，所以這種簡單的措施被放棄。德國人經過冥思苦想，研發除了一套“圍欄”欺騙系統，這種系統裝在東普魯士邊境上，發射機與接收機相距十五公里。接收機接收到紅軍的導航信號之后，發射機立刻用強得多的功率從定向天線重新發射出去，但是其發射角度同紅軍的導航系統信號有偏差。

這樣紅軍的轟炸機飛行員聽到的是德國人欺騙信號，從而駕駛飛機偏離正確的航向。一度的。紅軍戰略轟炸機被“圍欄”信號引導到無人的曠野或者荒郊，還長長迷失方向，有時候甚至會耗盡燃油不得不迫降在德國。那一段時間，阿爾克斯尼斯所中意的戰略轟炸效果不佳很重要的原因就是導航出了問題。

不過紅軍很快就察覺了德國的“圍欄”欺騙系統，所以立刻又研發了第二代導航系統，德國人將其稱之為“弓箭手”，這種新系統只有兩部發射機，分別發射同等強度的“點”和“劃”信號，同時也只有一個主波束和一個輔助波束。

主波束和輔助波束在目標上空相交，這既簡單便于掌握。又提高了轟炸的準確性，取得了不錯的效果。不過對抗時刻在存在，當柏林等大中城市又一次被紅軍炸了個底朝天之后，德國人又開始想辦法了。

很快他們就在墜毀的轟炸機上找到了“弓箭手”系統的實物。查明其主要工作頻率在39兆赫，隨后德國人立刻研發了“盾牌”系統。該系統以較強的發射功率發射“弓箭手”系統的的“點”信號或者“劃”信號，但使波束稍稍偏左或者偏右，讓紅軍轟炸機在不知不覺中偏航。此外，德軍的電子偵察系統還能偵察到“弓箭手”系統的波束在何地相交，這樣他們等于提前知道了紅軍的轟炸目標。自然可以守株待兔了。

不過這種辦法也不是沒有問題，因為紅軍在研發出“弓箭手”系統時，就想到了該系統很可能會暴露紅軍轟炸的目標。所以在用該系統引導轟炸時，故意用多部天線向多個目標定向，使德國人搞不清楚紅軍真正攻擊的目標。此外，隨著護航體制的改變，紅軍戰斗機部隊從轟炸機的束縛中解脫出來之后，紅軍還會故意用定向天線制造假的空襲目標，將德軍的戰斗機引誘過去，然后派遣更大規模的戰斗機部隊予以殲滅。

當然，這些都不能從根本上解決問題，只要使用無線電導航，必然就會輻射信號，而這些信號被敵人截獲只是時間問題罷了。所以紅軍在不斷改進無線電導航系統時（后面會繼續說），也在關注其他導航方式。

所謂的其他導航方式，其實就是慣性導航。以牛頓力學原理為基礎，通過測量載體在慣性參考系中的加速度，將它對時間進行積分，讓后將其導入導航坐標系，就能夠獲得相對準確的速度、偏航角和位置等信息。

而要實現慣性導航，最最重要的就是“慣性敏感器”，一般將其稱之為“慣性儀表”。他們基于慣性原理自主、獨立地測量物體相對于空間的運動，不需要任何外部基準或信息，如電波、光線、磁場等。

其中測量物體角運動的儀表稱之為“陀螺儀”，測量物體線運動的儀表叫“加速度計”。這兩種儀表組合在一起就可以把物體的六個自由度的運動完整的測量出來。

這兩種儀表大家其實并不陌生，陀螺儀聽得最多，二戰中著名的V2導彈就采用了機械陀螺儀。而陀螺儀的原理其實也很簡單，陀螺這玩意兒旋轉起來之后，其轉軸會保持固定方向不變。這其實就是慣性的一種表現而已，也叫陀螺的定軸性。

把陀螺儀放在飛機、輪船里，就可以測量出這些載體相對陀螺的方向固定的軸有多大的偏角，從而可以控制載體擺正姿態或者航向。

只不過這個原因聽起來簡單。但是實現起來難度頗大。因為陀螺的定軸性是有條件的，那就是不許用外力干涉它。也就是說陀螺儀運轉起來之后不能有任何外部擾動。一旦有擾動，陀螺的軸向就會偏轉，這在慣性技術中叫“漂移”。漂移的角速度和所受外部干擾的大小成正比。

所以陀螺儀看上去很好，但是實際上我們都知道。不可能完全不擾動它，因為陀螺儀的轉子不可能自己懸浮在空氣里，必須要有框架對其進行支撐。所以任何陀螺儀轉子不可能沒有摩擦力矩。所以減小摩擦力矩就成為制造高精度陀螺儀的攔路虎！

這個攔路虎可以說是傷透了相關專家的腦筋，但是，有挑戰就會有動力，一批批杰出的專家投入到了對這個難題的攻關上。1908年，德國科學家安修茨博士設計了一種船用單轉子擺式陀螺羅經。1911年，美國的斯博里博士也餓制造出了跟安修茨博士完全不同的用鋼絲懸掛的單轉子陀螺羅經。這其實就是早期的機械陀螺儀。

到了二戰中，希特勒為了挽救其必然失敗的命運，發展一批末日武器。比如V2導彈，這種使用碩大的滾珠軸承支撐的機械陀螺賦予了V2攻擊數百公里之外目標的能力，當然，該陀螺儀的精度其實有限，導致V2的精度也是相當的難看。

到了1949年，斯伯利公司研發了MK19型平臺羅經。它集羅經和地平儀的功能與一體。把整體結構的陀螺和擺分開，并用電磁控制的方法把兩者結合起來。揭開了陀螺儀從機械控制進入電磁控制的時代。

到了五十年代，科學家發現滾珠軸承支撐的機械陀螺怎么做精度都有限，于是另辟蹊徑，研發出了浮子陀螺儀。所謂的浮子陀螺儀。其實就是把陀螺儀的機械支撐結構換成了液體或者氣體進行支撐。比如說液浮陀螺儀、氣浮陀螺儀，不管是液體還是氣體，其摩擦力矩無疑比滾珠軸承小得多，自然的精度也就高得多。

打開了思路之后。隨著技術的發展，靜電懸浮陀螺儀、磁懸浮陀螺儀也紛紛登場，一時間慣性器件迎來了春天。

比如在1950年5月，北美航空公司進行了世界上第一套純慣性導航系統XN1的飛行試驗。經過適當改進之后，把XN1更名為N6慣性導航系統后，安裝在了“魟魚號”核潛艇上進行測試。從珍珠港出發。以水下20節的速度，歷時21天，穿越北極極點，潛航8146海里抵達英國波特港。在抵達目的地后，魟魚號上浮，經過測量定位誤差僅僅只有20海里！

這一壯舉震驚了世界，讓液浮陀螺瞬間走俏。但是，液浮陀螺也不是沒有缺點的，其結構相當的復雜，造價更不是一般的高。除了軍方能用得起，民用可能性實在太低。

所以，針對液浮陀螺的缺點，新一輪攻關又開始了。到了1965年，費倫蒂公司首先開始研制一種撓性支撐的動力調諧陀螺。這種陀螺結構簡單易于制造，造價相對便宜，而且精度也不錯。優異的性價比使其被不需要成年累月長時間連續工作的對象廣泛使用。

然后出場的就是靜電陀螺了，這是用靜電來支撐的在真空中高速旋轉的轉子陀螺。其實1952年就出現了相關的設想，進入六十年代才逐漸實現。這種陀螺儀的精度相當的牛逼，對比一下吧！

早期的框架陀螺儀（機械陀螺儀）精度量級約為1101度每小時，動調陀螺儀約為5×1025×103度每小時，浮子陀螺儀則是103104度每小時，靜電陀螺儀可高達106107度每小時。而到了太空中，在失重和真空環境下，靜電陀螺儀的精度還會增長到1091011度每小時的驚人量級。所以高精度的靜電陀螺儀廣泛用于衛星、洲際導彈和航天飛行器上。

可能有同志要說了，既然靜電陀螺儀這么牛逼。是不是已經是技術最高峰呢？還真不是，因為其精度確實高，但價錢也是水漲船高，而且制造難度相當的大。一般的國家根本玩不起。而且對于一般性的導航來說，也不需要那么高的精度。

所以聰明的人類并沒有在陀螺軸承這一條路上走到黑，陀螺的核心就是軸承，而那個軸承也是一切問題的難點，能不能避開它呢？其實是可以的。隨后人類發明了沒有軸承、沒有轉子，也就是沒有“陀螺”的“陀螺儀”。這些儀器其實嚴格意義上說應該叫“角運動傳感器”，但是“陀螺儀”之前是在是太得人心了，所以大家還是將其稱之為“陀螺儀”。

這些新一代“陀螺儀”分為四類：流體陀螺、振動陀螺、光學陀螺和粒子陀螺。其中流體陀螺按照其工作方式分為熱對流式和射流式；振動陀螺按照振動原件的不同分為梁式、叉式、圓環式和板式。光學陀螺按照其構造不同分為激光陀螺、光纖陀螺、光機電陀螺；粒子陀螺目前還處于裝逼的高大上階段（研發中），根據其工作粒子不同暫時分為原子陀螺、離子陀螺和超導（電子）陀螺。

簡單的介紹一下騙字數吧（笑，大家也可以用來裝逼），流體陀螺和振動陀螺的原理基于科里奧利效應。科氏效應是物體的慣性在其同時有線運動和角運動時的一種表現，是一種看起來很牛逼、很高大上而實際上很簡單的自然現象。

就好比是人站在旋轉著的輪盤上，如果原地不動，可能只感受到有個離心力使人向外甩。如果順著這個力向外側走動。就會站不穩，覺得要向后倒。這是因為輪盤外緣半徑大，它的向前速度就快，人原來在內緣速度慢，到了外緣就會覺得腳下的輪盤速度變快了，人的身體由于有慣性就要向相反的方向傾斜。而這個向后傾斜的慣性力量就叫科氏力。

科氏力的大小與轉盤的角速度以及人體沿轉盤徑向移動的線速度成正比，而流體陀螺和振動陀螺利用科氏效應，通過測量科氏力的大小就可以得到他的轉動角速度的具體數值。

光學陀螺和粒子陀螺的工作原理則超越了經典的牛頓力學，光學陀螺是以光的“運動速度保持恒定不變”這種與慣性類似的特征行為作為理論基礎。將一束光分為正反相向旋轉的兩束，并將其旋轉軸作為敏感軸構成一個“陀螺”。當陀螺繞敏感軸轉動某一角度時。兩束光從出發點到匯合點的路程一個變長一個變短，于是其到達的時間也有前有后。這個時間差跟陀螺的轉速成正比。

所以測量這個時間差就可以知道陀螺的轉速，但是這個時間差不好測，于是人們利用光的波動性（感謝愛因斯坦）。把時間差的測量變換為與之等效的光波的相位差來測量。

粒子陀螺與光學陀螺的工作原理類似，也是基于粒子束運動速度守恒這一理論來實現，同時它還依據量子力學波粒二象性（再次感謝愛因斯坦）理論，把粒子束當成波束來考察，再利用前面那一套理論測量其轉動角速度。

當然我們并不需要知道這些繞嘴饒舌的理論，我們只需要知道基于這些新理論研發新的“陀螺”可以制造更簡單價格更便宜。比如說光學陀螺中的激光陀螺。它沒有高速旋轉機構，由此帶來了壽命長、可靠性高、抗過載能力大的一系列優點。這對于慣性導航來說，真心是福音啊！

當然，在1940年代，說這些還有些遙遠，以當年蘇聯的技術基礎和條件，不管是液浮、氣浮還是靜電浮子陀螺統統搞不定，甚至連早期的滾珠軸承機械陀螺造得都磕磕巴巴。

所以，蘇聯想要在慣性導航上打開突破口，真的只能另辟蹊徑了。為了避開那些加工和技術要求高的機械原件，似乎蘇聯只能在光學陀螺上想辦法。但是光學陀螺的核心實際上是激光器，雖然愛因斯坦早已提出了受激輻射概念，但是怎么實現一直是個問題，而歷史上在1960年激光器才真正實現。某仙人現在考慮的是，要不要在學術界裝一下逼呢？(未完待續。)

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