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(zhàn)領(lǐng)域研究的對抗措施。一方面組織電子技術(shù)專家研究反干擾措施，包括雷達(dá)變頻抗有源干擾技術(shù)和利用多普勒效應(yīng)來區(qū)分相對固定的箔條和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

    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(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸必須領(lǐng)航或者導(dǎo)航。如果能干掉紅軍的領(lǐng)航機(jī)或者干擾紅軍的導(dǎo)航措施，是不是就可以將紅軍的戰(zhàn)略轟炸機(jī)引誘到錯(cuò)誤的方向上去呢？

    在這個(gè)方面德國人下了相當(dāng)大的力氣。當(dāng)時(shí)紅軍的民用和軍用機(jī)場普遍使用的是羅倫斯無線電導(dǎo)航系統(tǒng)和其改進(jìn)型。這種系統(tǒng)由兩部完全相同的方向性天線組成，兩部天線發(fā)射的波束中間部分重疊在一起，一個(gè)波束發(fā)射摩爾斯“點(diǎn)”信號，另一個(gè)波束發(fā)射摩爾斯“劃”信號。

    飛機(jī)在重疊的波束中飛行，就可以同時(shí)聽到兩個(gè)信號，由于這兩個(gè)信號重疊，聽起來就像一個(gè)連續(xù)信號。如果飛機(jī)偏航，駕駛員聽到的就是一竄“點(diǎn)”或者一竄“劃”信號。依據(jù)此就可以糾正航線。

    不過這一套系統(tǒng)的問題在于，只能確定方向性但是并不能確定飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置，還是需要優(yōu)秀的領(lǐng)航員進(jìn)行導(dǎo)航。在三十年代末，紅軍對這一套系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，研發(fā)了新的導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的波束由數(shù)個(gè)羅倫斯波束組成。其中之一是主波束，又稱進(jìn)場引導(dǎo)波束，直接指向目標(biāo)，為飛機(jī)編隊(duì)導(dǎo)航。

    其余的波束均為輔助波束，與主波束以預(yù)定的間隔、在一定的地點(diǎn)相交，因?yàn)轳{駛員可以根據(jù)波束確定自己所處的位置。這一套系統(tǒng)與定時(shí)器結(jié)合使用，在主波束與最后一個(gè)輔助波束的相交點(diǎn)（距離目標(biāo)五千米），定時(shí)器即控制炸彈自動(dòng)投放出去。

    這一套系統(tǒng)研制成功之后，紅軍立刻在東普魯士、東波蘭建立了系統(tǒng)網(wǎng)點(diǎn)，當(dāng)時(shí)這一套系統(tǒng)的最大有效導(dǎo)航距離為270公里，平均投彈誤差30米。

    當(dāng)然，隨著東波蘭陷落，該套系統(tǒng)也僅僅能在東普魯士使用，而且以其有效作戰(zhàn)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(tǒng)也是相當(dāng)成功的，在1942年里給德國制造了不少麻煩。

    希特勒認(rèn)為，要想解除紅軍對柏林的轟炸，就必須首先癱瘓這套系統(tǒng)。很快德國通過對被俘虜?shù)募t軍空軍飛行員的審訊和對被擊落的轟炸機(jī)上的電子設(shè)備的分析，找到了紅軍第一代導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻率和工作模式。

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

    這樣紅軍的轟炸機(jī)飛行員聽到的是德國人欺騙信號，從而駕駛飛機(jī)偏離正確的航向。一度的，紅軍戰(zhàn)略轟炸機(jī)被“圍欄”信號引導(dǎo)到無人的曠野或者荒郊，還長長迷失方向，有時(shí)候甚至?xí)谋M燃油不得不迫降在德國。那一段時(shí)間，阿爾克斯尼斯所中意的戰(zhàn)略轟炸效果不佳很重要的原因就是導(dǎo)航出了問題。

    不過紅軍很快就察覺了德國的“圍欄”欺騙系統(tǒng)，所以立刻又研發(fā)了第二代導(dǎo)航系統(tǒng)，德國人將其稱之為“弓箭手”，這種新系統(tǒng)只有兩部發(fā)射機(jī)，分別發(fā)射同等強(qiáng)度的“點(diǎn)”和“劃”信號，同時(shí)也只有一個(gè)主波束和一個(gè)輔助波束。

    主波束和輔助波束在目標(biāo)上空相交，這既簡單便于掌握，又提高了轟炸的準(zhǔn)確性，取得了不錯(cuò)的效果。不過對抗時(shí)刻在存在，當(dāng)柏林等大中城市又一次被紅軍炸了個(gè)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(jī)上找到了“弓箭手”系統(tǒng)的實(shí)物，查明其主要工作頻率在39兆赫，隨后德國人立刻研發(fā)了“盾牌”系統(tǒng)。該系統(tǒng)以較強(qiáng)的發(fā)射功率發(fā)射“弓箭手”系統(tǒng)的的“點(diǎn)”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(jī)在不知不覺中偏航。此外，德軍的電子偵察系統(tǒng)還能偵察到“弓箭手”系統(tǒng)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(biāo)，自然可以守株待兔了。

    不過這種辦法也不是沒有問題，因?yàn)榧t軍在研發(fā)出“弓箭手”系統(tǒng)時(shí)，就想到了該系統(tǒng)很可能會(huì)暴露紅軍轟炸的目標(biāo)。所以在用該系統(tǒng)引導(dǎo)轟炸時(shí)，故意用多部天線向多個(gè)目標(biāo)定向，使德國人搞不清楚紅軍真正攻擊的目標(biāo)。此外，隨著護(hù)航體制的改變，紅軍戰(zhàn)斗機(jī)部隊(duì)從轟炸機(jī)的束縛中解脫出來之后，紅軍還會(huì)故意用定向天線制造假的空襲目標(biāo)，將德軍的戰(zhàn)斗機(jī)引誘過去，然后派遣更大規(guī)模的戰(zhàn)斗機(jī)部隊(duì)予以殲滅。

    當(dāng)然，這些都不能從根本上解決問題，只要使用無線電導(dǎo)航，必然就會(huì)輻射信號，而這些信號被敵人截獲只是時(shí)間問題罷了。所以紅軍在不斷改進(jìn)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)（后面會(huì)繼續(xù)說），也在關(guān)注其他導(dǎo)航方式。

    所謂的其他導(dǎo)航方式，其實(shí)就是慣性導(dǎo)航。以牛頓力學(xué)原理為基礎(chǔ)，通過測量載體在慣性參考系中的加速度，將它對時(shí)間進(jìn)行積分，讓后將其導(dǎo)入導(dǎo)航坐標(biāo)系，就能夠獲得相對準(zhǔn)確的速度、偏航角和位置等信息。

    而要實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)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(dú)立地測量物體相對于空間的運(yùn)動(dòng)，不需要任何外部基準(zhǔn)或信息，如電波、光線、磁場等。

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

    這兩種儀表大家其實(shí)并不陌生，陀螺儀聽得最多，二戰(zhàn)中著名的v2導(dǎo)彈就采用了機(jī)械陀螺儀。而陀螺儀的原理其實(shí)也很簡單，陀螺這玩意兒旋轉(zhuǎn)起來之后，其轉(zhuǎn)軸會(huì)保持固定方向不變，這其實(shí)就是慣性的一種表現(xiàn)而已，也叫陀螺的定軸性。

    把陀螺儀放在飛機(jī)、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(tài)或者航向。

    只不過這個(gè)原因聽起來簡單，但是實(shí)現(xiàn)起來難度頗大。因?yàn)橥勇莸亩ㄝS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(yùn)轉(zhuǎn)起來之后不能有任何外部擾動(dòng)。一旦有擾動(dòng)，陀螺的軸向就會(huì)偏轉(zhuǎn)，這在慣性技術(shù)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(shí)際上我們都知道，不可能完全不擾動(dòng)它，因?yàn)橥勇輧x的轉(zhuǎn)子不可能自己懸浮在空氣里，必須要有框架對其進(jìn)行支撐。所以任何陀螺儀轉(zhuǎn)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(gè)攔路虎可以說是傷透了相關(guān)專家的腦筋，但是，有挑戰(zhàn)就會(huì)有動(dòng)力，一批批杰出的專家投入到了對這個(gè)難題的攻關(guān)上。1908年，德國科學(xué)家安修茨博士設(shè)計(jì)了一種船用單轉(zhuǎn)子擺式陀螺羅經(jīng)。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(zhuǎn)子陀螺羅經(jīng)。這其實(shí)就是早期的機(jī)械陀螺儀。

    到了二戰(zhàn)中，希特勒為了挽救其必然失敗的命運(yùn)，發(fā)展一批末日武器，比如v2導(dǎo)彈，這種使用碩大的滾珠軸承支撐的機(jī)械陀螺賦予了v2攻擊數(shù)百公里之外目標(biāo)的能力，當(dāng)然，該陀螺儀的精度其實(shí)有限，導(dǎo)致v2的精度也是相當(dāng)?shù)碾y看。

    到了1949年，斯伯利公司研發(fā)了mk-19型平臺(tái)羅經(jīng)。它集羅經(jīng)和地平儀的功能與一體。把整體結(jié)構(gòu)的陀螺和擺分開，并用電磁控制的方法把兩者結(jié)合起來。揭開了陀螺儀從機(jī)械控制進(jìn)入電磁控制的時(shí)代。

    到了五十年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)滾珠軸承支撐的機(jī)械陀螺怎么做精度都有限，于是另辟蹊徑，研發(fā)出了浮子陀螺儀。所謂的浮子陀螺儀，其實(shí)就是把陀螺儀的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)換成了液體或者氣體進(jìn)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?zé)o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(shù)的發(fā)展，靜電懸浮陀螺儀、磁懸浮陀螺儀也紛紛登場，一時(shí)間慣**件迎來了春天。

    比如在1950年5月，北美航空公司進(jìn)行了世界上第一套純慣性導(dǎo)航系統(tǒng)xn-1的飛行試驗(yàn)。經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)之后，把xn-1更名為n-6慣性導(dǎo)航系統(tǒng)后，安裝在了“魟魚號”核潛艇上進(jìn)行測試。從珍珠港出發(fā)，以水下20節(jié)的速度，歷時(shí)21天，穿越北極極點(diǎn)，潛航8146海里抵達(dá)英國波特港。在抵達(dá)目的地后，魟魚號上浮，經(jīng)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(diǎn)的，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，造價(jià)更不是一般的高。除了軍方能用得起，民用可能性實(shí)在太低。

    所以，針對液浮陀螺的缺點(diǎn)，新一輪攻關(guān)又開始了。到了1965年，費(fèi)倫蒂公司首先開始研制一種撓性支撐的動(dòng)力調(diào)諧陀螺。這種陀螺結(jié)構(gòu)簡單易于制造，造價(jià)相對便宜，而且精度也不錯(cuò)。優(yōu)異的性價(jià)比使其被不需要成年累月長時(shí)間連續(xù)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(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子陀螺。其實(shí)1952年就出現(xiàn)了相關(guān)的設(shè)想，進(jìn)入六十年代才逐漸實(shí)現(xiàn)。這種陀螺儀的精度相當(dāng)?shù)呐１疲瑢Ρ纫幌掳桑?/br>
    早期的框架陀螺儀（機(jī)械陀螺儀）精度量級約為1-10-1度每小時(shí)，動(dòng)調(diào)陀螺儀約為5x10-2-5x10-3度每小時(shí)，浮子陀螺儀則是10-3-10-4度每小時(shí)，靜電陀螺儀可高達(dá)10-6-10-7度每小時(shí)。而到了太空中，在失重和真空環(huán)境下，靜電陀螺儀的精度還會(huì)增長到10-9-10-11度每小時(shí)的驚人量級。所以高精度的靜電陀螺儀廣泛用于衛(wèi)星、洲際導(dǎo)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(jīng)是技術(shù)最高峰呢？還真不是，因?yàn)槠渚却_實(shí)高，但價(jià)錢也是水漲船高，而且制造難度相當(dāng)?shù)拇?，一般的國家根本玩不起。而且對于一般性的?dǎo)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(gè)軸承也是一切問題的難點(diǎn)，能不能避開它呢？其實(shí)是可以的，隨后人類發(fā)明了沒有軸承、沒有轉(zhuǎn)子，也就是沒有“陀螺”的“陀螺儀”。這些儀器其實(shí)嚴(yán)格意義上說應(yīng)該叫“角運(yùn)動(dòng)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(dòng)陀螺、光學(xué)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(dòng)陀螺按照振動(dòng)原件的不同分為梁式、叉式、圓環(huán)式和板式。光學(xué)陀螺按照其構(gòu)造不同分為激光陀螺、光纖陀螺、光機(jī)電陀螺；粒子陀螺目前還處于裝逼的高大上階段（研發(fā)中），根據(jù)其工作粒子不同暫時(shí)分為原子陀螺、離子陀螺和超導(dǎo)（電子）陀螺。

    簡單的介紹一下騙字?jǐn)?shù)吧（笑，大家也可以用來裝逼），流體陀螺和振動(dòng)陀螺的原理基于科里奧利效應(yīng)。科氏效應(yīng)是物體的慣性在其同時(shí)有線運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng)時(shí)的一種表現(xiàn)，是一種看起來很牛逼、很高大上而實(shí)際上很簡單的自然現(xiàn)象。

    就好比是人站在旋轉(zhuǎn)著的輪盤上，如果原地不動(dòng)，可能只感受到有個(gè)離心力使人向外甩。如果順著這個(gè)力向外側(cè)走動(dòng)，就會(huì)站不穩(wěn)，覺得要向后倒。這是因?yàn)檩啽P外緣半徑大，它的向前速度就快，人原來在內(nèi)緣速度慢，到了外緣就會(huì)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(gè)向后傾斜的慣性力量就叫科氏力。

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

    光學(xué)陀螺和粒子陀螺的工作原理則超越了經(jīng)典的牛頓力學(xué)，光學(xué)陀螺是以光的“運(yùn)動(dòng)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(chǔ)。將一束光分為正反相向旋轉(zhuǎn)的兩束，并將其旋轉(zhuǎn)軸作為敏感軸構(gòu)成一個(gè)“陀螺”。當(dāng)陀螺繞敏感軸轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度時(shí)，兩束光從出發(fā)點(diǎn)到匯合點(diǎn)的路程一個(gè)變長一個(gè)變短，于是其到達(dá)的時(shí)間也有前有后。這個(gè)時(shí)間差跟陀螺的轉(zhuǎn)速成正比。

    所以測量這個(gè)時(shí)間差就可以知道陀螺的轉(zhuǎn)速，但是這個(gè)時(shí)間差不好測，于是人們利用光的波動(dòng)性（感謝愛因斯坦），把時(shí)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(xué)陀螺的工作原理類似，也是基于粒子束運(yùn)動(dòng)速度守恒這一理論來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它還依據(jù)量子力學(xué)波粒二象性（再次感謝愛因斯坦）理論，把粒子束當(dāng)成波束來考察，再利用前面那一套理論測量其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。

    當(dāng)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(fā)新的“陀螺”可以制造更簡單價(jià)格更便宜。比如說光學(xué)陀螺中的激光陀螺，它沒有高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由此帶來了壽命長、可靠性高、抗過載能力大的一系列優(yōu)點(diǎn)。這對于慣性導(dǎo)航來說，真心是福音??！

    當(dāng)然，在1940年代，說這些還有些遙遠(yuǎn)，以當(dāng)年蘇聯(lián)的技術(shù)基礎(chǔ)和條件，不管是液浮、氣浮還是靜電浮子陀螺統(tǒng)統(tǒng)搞不定，甚至連早期的滾珠軸承機(jī)械陀螺造得都磕磕巴巴。

    所以，蘇聯(lián)想要在慣性導(dǎo)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(shù)要求高的機(jī)械原件，似乎蘇聯(lián)只能在光學(xué)陀螺上想辦法。但是光學(xué)陀螺的核心實(shí)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(shí)現(xiàn)一直是個(gè)問題，而歷史上在1960年激光器才真正實(shí)現(xiàn)。某仙人現(xiàn)在考慮的是，要不要在學(xué)術(shù)界裝一下逼呢？