在很多具有制導功能的武器彈藥的介紹中，經常能夠聽到“慣性制導”這一功能。所謂慣性制導，就是通過物體在改變運動速度時，通過識別物體運動加速度，從而計算物體的方位、速度、角度等運動狀態數據。
圖注：飛行器在飛行過程中，會經過多次變軌。軸向加速器能夠在不依賴外界的情況下測定飛行器變軌產生的過載，并以此為依據自動修正飛行路線，特別適合容易產生電磁屏蔽的超高聲速飛行器。
“慣性”是物體的一種基本屬性,導彈的制導系統是怎樣利用“慣性”來控制射程的呢?為了控制導彈的射程,制導系統必須確定當前時刻導彈的飛行速度、空間位置及姿態。姿態可以通過姿態穩定系統的陀螺儀獲取,現在需要得到的就是速度和位置。
圖注：慣性導航模塊越來越小型化
根據牛頓定律，物體獲得加速度與所受外力合力成正比，同時該物體對施力物件產生一個反作用力，受到的外力合理與反作用力的大小相等而方向相反。這個反作用力就是讓檢測質量塊在參照物當中產生位移的根源，被稱為“慣性力”。如果不考慮引力的作用和地球自轉的影響，導彈在推力的作用下作加速運動時，就會受到“慣性力”作用，根據這個原理：
第一步，如果能夠測量出導彈的“慣性力”，就可以獲得導彈的加速度。而只要設法通過對加速度的測量和進行積分運算,就可以得出導彈的飛行速度；
第二步，通過固定公式對加速度的變化進行運算，就可以得出導彈的射程，飛控計算機在得到這些計算數據后，根據預設程序控制發動機和控制面工作，便可以實現對導彈飛行速度、姿態和射程的控制。
圖注：我們俗稱的“陀螺儀”其實并沒有陀螺，而是一個X、Y、Z三軸穩定器。
所以，在導彈上安裝軸向加速器原理的陀螺儀，用于測量飛行加速度，并與其它儀器相配合，這就是“慣性制導”方式的基本原理。
在實際的工程運用中，我們可以把導彈中的慣性導航模塊通俗的理解成幾個“軸向加速度計”組成的集成設備。每個軸向加速器分別負責測定幾個運動數據中的一個，當幾個軸向加速器的數據通過匯總，便可計算出導彈飛行狀態的變化。
軸向加速器的組成和工作原理也很簡單，典型的線性位移式加速度表,主要由檢測質量塊m、支承彈簧、阻尼器、電位計式傳感器、儀表殼體等部分構成。它的結構特征是慣性檢測質量塊在儀表殼體內能夠沿著敏感軸方向作直線移動。這種加速度表往往被用來測量導彈質心的橫向加速度。
線性位移式加速度表一般安裝在彈體內的慣性穩定平臺上，并處于水平狀態。如果這種儀表在彈上被安裝傾斜了，那么，它的測量將會造成較大的誤差。另外，支承彈簧的遲滯和機構疲勞所形成的殘余變形，電位計式傳感器的誤差及其激勵電源的變化，表內支承活動部分摩擦力的存在等因素,會使其工作精度受到影響。因此，對于制造由彈簧和檢測質量塊組成的軸向加速器，對于工藝有十分嚴格的要求。隨著磁懸浮技術的成熟，這種機械連接的方式也隨之被淘汰。取而代之的是懸浮式檢測模塊，通過在電磁場中位移變化來感知加速度大小。
劉曉峰：裝備專家，長期從事武器裝備論證、預研制工作，主持軍工企業省部級重點項目1項，為國防裝備建設提供決策性重要參考1項，參與新一代裝備關重件試制工作2項，為裝備研制和使用部門提供重要建設性改進意見并得到采納2項，擁有行業內著作1部，在《坦克裝甲車輛理事會論文集》發表裝備發展規劃論文1篇。
出品：科普中國
作者：劉曉峰
策劃：金赫
監制：光明網科普事業部
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