印度《欧亚时报》发文称,中国在导弹关键技术领域取得重大突破,长期制约中国战术导弹产能的问题将不复存在,中国导弹储备可能会进一步扩大。
印媒称,中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所高级工程师毛玉政领导的研究团队在其近期发表的学术论文中表示,中国已经制造出一种低成本的光纤陀螺仪,这种陀螺仪可以在制造计算机芯片的设备中大量生产,这将大幅加快中国军工向解放军交付战术导弹以及其他制导武器的速度,这种技术仅中国和美国有,并且中国仅落后美国2年。
毛玉政和陆军装备部科研人员在《中国惯性技术学报》上合作发表了一篇名为《硅基光子集成芯片光纤陀螺》学术论文,在国内现有微纳加工水平基础上提出了一种工艺实现相对简单、可快速工程化的硅基光子集成芯片光纤陀螺设计方案,这种方案不但能显著降低生产成本,而且还能大幅节约劳动力,从而提升生产效率。
印媒认为,中国军工科研人员的开发的新技术将被用于战术导弹以及其他制导武器的生产,能够显著提升中国导弹存量。
陀螺仪是导弹的核心部件,可以控制导弹在飞行过程中的转弯和俯仰运用,其精度和可靠性直接影响武器平台的作战效能,自第二次世界大战以来,陀螺仪就成为了能够控制校正巡航导弹以及弹道导弹飞行轨迹的关键设备。
毛玉政团队在论文中指出,目前传统的光纤陀螺仪还是采用的是分立封装,体积庞大,装配工序繁琐且耗时长,需要较多人力参与,不但产能小,而且制造成本居高不下,同时产品性能的一致性和长期可靠性也存在缺陷。因此开发一款体积小巧、造价低、工序少的光纤陀螺成为了一件刻不容缓的事情,只有这样才能提高光纤陀螺的出货量,以满足国防军工以及民用工业的庞大需求。
经过不懈的努力,毛玉政团队开发出了光子集成芯片光纤陀螺技术,这种技术大幅减小了光路尺寸,可以在单片晶圆上一次加工成百上千颗光子芯片,单颗光子芯片尺寸约4 mm×3 mm,具有极大的规模生产效应,颠覆了传统光纤陀螺制造模式。
利用光子芯片技术,可将器件尺寸由21mm×16 mm减小至7 mm×4mm,器件面积变为原来的十二分之一,在解放军对导弹的需求不断增加的情况下,这种技术突破将会改变“游戏规则”。据实验室测试结果表明,基于光子芯片的陀螺仪与目前中国短程导弹中使用的传统陀螺仪相比,零偏稳定性提高了大约 30%。
受制于中国光刻机技术的限制,科研团队利用国内某厂紫外申(DUV)248 nm光刻工艺进行光子集成芯片加工,虽然248纳米制造工艺比使用7纳米的较新制造技术更可靠,但这种加工工艺损害了芯片陀螺仪的性能。与美国军方在2020年使用的同类产品相比,这种微型芯片消耗的电量超过理想水平,定位精度也较低,这意味着中国在微型芯片制造领域与美国还存在着较大的差距。
光子集成芯片光纤陀螺仪样机
印媒指出,为了限制中国在芯片领域的进步进步,美国已经联合荷兰、日本等国禁止向中国出口DUV光刻设备,所以中国只能基于国内现有光刻技术进行微型芯片制造,中国技术受制于人的局面短期内不会有大的改变。
不过随着中国微纳光学加工水平的不断提高,未来中国将有望实现功能器件单片集成,进一步减小光纤陀螺体积与成本,从而大规模批量生产。
笔者认为,虽然我国微纳工艺较美国等发达国家还存在不小的差距,但是相关科研团队已经提出了一种对工艺精度要求相对较低较、易于快速工程化的光子集成芯片光纤陀螺设计方案,具备了大规模工程化应用的能力,在显著提升产量的同时,也能大幅降低生产成本。有了这种技术突破后,中国导弹产能将得到较大程度释放,东风导弹库存可以进一步扩大,解放军更有能力维护国家主权与领土完整。
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