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Les gyroscopes laser annulaires (RLG) ont considérablement progressé depuis leur création, jouant un rôle central dans les systèmes de navigation et de transport modernes. Cet article examine le développement, le principe et les applications des RLG, soulignant leur importance dans les systèmes de navigation inertielle et leur utilisation dans divers mécanismes de transport.
Le voyage historique des gyroscopes
Du concept à la navigation moderne
L'aventure des gyroscopes a commencé avec la co-invention du premier gyrocompas en 1908 par Elmer Sperry, surnommé « le père de la technologie de navigation moderne », et Herman Anschütz-Kaempfe. Au fil des années, les gyroscopes ont connu des améliorations substantielles, renforçant leur utilité dans la navigation et les transports. Ces progrès ont permis aux gyroscopes de fournir des conseils essentiels pour stabiliser les vols des avions et permettre les opérations du pilote automatique. Une démonstration notable de Lawrence Sperry en juin 1914 a montré le potentiel du pilote automatique gyroscopique en stabilisant un avion alors qu'il se tenait dans le cockpit, marquant un bond en avant significatif dans la technologie du pilote automatique.
Transition vers les gyroscopes laser en anneau
L'évolution s'est poursuivie avec l'invention du premier gyroscope laser en anneau en 1963 par Macek et Davis. Cette innovation a marqué le passage des gyroscopes mécaniques aux gyroscopes laser, qui offraient une plus grande précision, une maintenance moindre et des coûts réduits. Aujourd'hui, les gyroscopes laser en anneau, notamment dans les applications militaires, dominent le marché en raison de leur fiabilité et de leur efficacité dans les environnements où les signaux GPS sont compromis.
Le principe des gyroscopes laser en anneau
Comprendre l'effet Sagnac
La fonctionnalité principale des RLG réside dans leur capacité à déterminer l'orientation d'un objet dans l'espace inertiel. Ceci est réalisé grâce à l'effet Sagnac, où un interféromètre en anneau utilise des faisceaux laser se déplaçant dans des directions opposées autour d'un chemin fermé. Le motif d'interférence créé par ces faisceaux agit comme un point de référence stationnaire. Tout mouvement modifie la longueur du trajet de ces faisceaux, provoquant une modification du motif d'interférence proportionnelle à la vitesse angulaire. Cette méthode ingénieuse permet aux RLG de mesurer l’orientation avec une précision exceptionnelle sans s’appuyer sur des références externes.
Applications dans la navigation et le transport
Révolutionner les systèmes de navigation inertielle (INS)
Les RLG jouent un rôle déterminant dans le développement des systèmes de navigation inertielle (INS), qui sont essentiels pour guider les navires, les avions et les missiles dans des environnements où le GPS est refusé. Leur conception compacte et sans friction les rend idéales pour de telles applications, contribuant à des solutions de navigation plus fiables et plus précises.
Plateforme stabilisée vs INS à sangle
Les technologies INS ont évolué pour inclure à la fois des systèmes de plate-forme stabilisée et des systèmes de sangles. Les plates-formes stabilisées INS, malgré leur complexité mécanique et leur sensibilité à l'usure, offrent des performances robustes grâce à l'intégration de données analogiques. Sur led'autre part, les systèmes INS à sangles bénéficient de la nature compacte et sans entretien des RLG, ce qui en fait un choix privilégié pour les avions modernes en raison de leur rentabilité et de leur précision.
Améliorer la navigation des missiles
Les RLG jouent également un rôle essentiel dans les systèmes de guidage des munitions intelligentes. Dans les environnements où le GPS n'est pas fiable, les RLG offrent une alternative fiable pour la navigation. Leur petite taille et leur résistance aux forces extrêmes les rendent adaptés aux missiles et aux obus d'artillerie, comme en témoignent des systèmes tels que le missile de croisière Tomahawk et le M982 Excalibur.
Schéma d'un exemple de plate-forme stabilisée par inertie à cardan utilisant des supports. Avec l'aimable autorisation d'Ingénierie 360.
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Heure de publication : 01 avril 2024