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Les gyroscopes laser annulaires (GLA) ont connu des progrès considérables depuis leur invention et jouent un rôle essentiel dans les systèmes modernes de navigation et de transport. Cet article explore le développement, le principe et les applications des GLA, en soulignant leur importance dans les systèmes de navigation inertielle et leur utilisation dans divers moyens de transport.
L'histoire des gyroscopes
Du concept à la navigation moderne
L'histoire des gyroscopes a débuté avec la co-invention du premier gyrocompas en 1908 par Elmer Sperry, surnommé « le père de la navigation moderne », et Herman Anschütz-Kaempfe. Au fil des ans, les gyroscopes ont connu des améliorations considérables, renforçant leur utilité dans la navigation et les transports. Ces progrès ont permis aux gyroscopes de jouer un rôle crucial dans la stabilisation des vols d'aéronefs et le fonctionnement des pilotes automatiques. Une démonstration remarquable de Lawrence Sperry en juin 1914 a mis en évidence le potentiel du pilotage automatique gyroscopique : il a stabilisé un avion depuis le cockpit, marquant ainsi une avancée majeure dans cette technologie.
Transition vers les gyroscopes laser annulaires
L'évolution s'est poursuivie avec l'invention du premier gyroscope laser annulaire en 1963 par Macek et Davis. Cette innovation a marqué le passage des gyroscopes mécaniques aux gyroscopes laser, offrant une précision accrue, une maintenance réduite et des coûts moindres. Aujourd'hui, les gyroscopes laser annulaires, notamment dans les applications militaires, dominent le marché grâce à leur fiabilité et leur efficacité dans les environnements où les signaux GPS sont perturbés.
Principe des gyroscopes laser annulaires
Comprendre l'effet Sagnac
La fonctionnalité principale des RLG réside dans leur capacité à déterminer l'orientation d'un objet dans l'espace inertiel. Ce résultat est obtenu grâce à l'effet Sagnac, où un interféromètre annulaire utilise des faisceaux laser se propageant en sens inverse le long d'un chemin fermé. La figure d'interférence créée par ces faisceaux sert de point de référence fixe. Tout mouvement modifie la longueur du trajet de ces faisceaux, entraînant une variation de la figure d'interférence proportionnelle à la vitesse angulaire. Cette méthode ingénieuse permet aux RLG de mesurer l'orientation avec une précision exceptionnelle sans recourir à des références externes.
Applications dans la navigation et les transports
Révolutionner les systèmes de navigation inertielle (INS)
Les générateurs de ondes radio (RLG) jouent un rôle essentiel dans le développement des systèmes de navigation inertielle (INS), indispensables au guidage des navires, des aéronefs et des missiles dans les environnements sans GPS. Leur conception compacte et sans frottement les rend idéaux pour ces applications, contribuant ainsi à des solutions de navigation plus fiables et précises.
Plateforme stabilisée vs. système d'arrimage à sangles
Les technologies INS ont évolué pour inclure à la fois les plateformes stabilisées et les systèmes à plateformes fixes. Les plateformes stabilisées, malgré leur complexité mécanique et leur sensibilité à l'usure, offrent des performances robustes grâce à l'intégration de données analogiques.D'autre part, les systèmes INS à plateforme fixe 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.
Amélioration de la navigation des missiles
Les radioguidages jouent également un rôle crucial dans les systèmes de guidage des munitions intelligentes. Dans les environnements où le GPS est peu fiable, ils constituent une alternative de navigation sûre. Leur petite taille et leur résistance aux forces extrêmes les rendent particulièrement 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 plateforme stabilisée inertielle à cardan utilisant des supports. Avec l'aimable autorisation d'Engineering 360.
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Date de publication : 1er avril 2024