国内外二维转台的发展现状

转台是集光、机、电于一体的复杂现代设备,用于航空航天领域的半实物仿真和测试,在飞行器的研制中起着关键作用。它可以模拟飞行器的各种姿态角运动,再现其运动过程中的各种动态特性,反复测试飞行器的制导系统、控制系统和相应装置的性能,获得充分的测试数据,并根据数据对系统进行重新设计和改进,以满足飞行器总体设计的性能指标要求。

在国际上,由于惯性制导技术受到了技术先进国家和发展中国家的高度重视,美国、俄罗斯、英国、法国、瑞士、中国、印度等国家都投入了大量的资金和人力进行转台的研制。其中,美国的转台研究一直处于世界领先水平。其次,德国、英国、法国、瑞士研制的转台也具有代表性,性能和质量仅次于美国。

1945年MITInstrumentation lab研制成功世界上第一台转台。它被指定为A型转台,带有普通滚珠轴承,由交流力矩电机驱动,以及使用滚珠和微动开关的角度位置测量元件。由于组件精度低,经验不足,转台有很多缺点,精度只能达到角度分级,但并没有实际投入使用。随后,美国OSIL-伊利诺斯公司的Fecker系统分公司研制出了T-800伺服转台,这标志着美国的转台设计达到了一个新的水平。自20世纪60年代以来,对转台的轴承、驱动电机、监测元件等重要部件进行了系统改进,研制成功了专门为转台设计的空气轴承和液压轴承、高速比、高精度液压马达、高分辨率检测元件等,把转台的技术水平推上了一个新的台阶。与此同时,一些专门生产转盘的公司诞生了,如美国的CGC(Contraves-Goerz Corporation已重组)、德国的Carco (Carco Electronics,已并入欧洲的Acutronic)和德国的MBB。

虽然我国转台的发展起步晚于发达国家,但近年来也取得了一定的成绩,特别是近年来转台的发展有了很大的发展。目前,国内很多科研机构和高校都在从事转台的研发,如哈工大、AVIC 303、CSSC 6354、南航等。我国在20世纪60年代自主研发制造了第一台液压飞行模拟器,为我国早期飞机控制与制导系统的发展做出了巨大贡献。从80年代开始,我国将数字控制引入转台控制,用软件实现复杂的控制规律,参数调整比模拟控制器更方便,使我国转台的研发进入了一个新的时代。1990年,AVIC 303所成功研制出SGT 1三轴捷联惯导测试台,这是我国第一台由计算机控制的高精度三轴惯导测试台。90年代以来,转台的发展进入了数字和模拟阶段,要求越来越高,对转台的设计和设置提出了更高的要求。

国内也开发了许多不同形式和用途的精密伺服转台。从国内产品来看,在结构刚度相同的前提下,国内产品更重,载荷更小,给小型化和机动性带来很大困难。因为国外相关产品的进口一直处于严格控制之下。所以只能立足于自身发展。自主研制需要解决的问题是如何在结构上实现轻量化、高刚度、高精度。