國(guó)防武器裝備系統(tǒng)的需求推動(dòng)了超精密加工技術(shù)的發(fā)展，本文首先從描述當(dāng)今先進(jìn)武器系統(tǒng)裝備的特點(diǎn)出發(fā)，介紹了超精密加工技術(shù)在其中的應(yīng)用。并在此基礎(chǔ)上提出了我國(guó)超精密加工技術(shù)的發(fā)展思路以及近期面臨的重要研究課題。
  超精密加工技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)代高技術(shù)需要而發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)，它綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果以及現(xiàn)代電子、傳感技術(shù)、光學(xué)和計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)，是高科技領(lǐng)域中的基礎(chǔ)技術(shù)，在國(guó)防科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時(shí)作為現(xiàn)代高科技的基礎(chǔ)技術(shù)和重要組成部分，它推動(dòng)著半導(dǎo)體技術(shù)、光電技術(shù)、材料科學(xué)等多門(mén)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。超精密加工技術(shù)已成為國(guó)防工業(yè)研制現(xiàn)代化武器裝備的關(guān)鍵技術(shù)，也是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。
  1 從現(xiàn)代幾次戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)超精密加工技術(shù)的重要性
  從上個(gè)世紀(jì)九十年代開(kāi)始的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，包括第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)(1992年)、科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)(1996年)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)(1999年)以及剛剛結(jié)束的第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)(2003年)，世界各國(guó)已經(jīng)越來(lái)越清楚地認(rèn)識(shí)到高科技對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程及最終結(jié)果的影響。如果說(shuō)過(guò)去的戰(zhàn)爭(zhēng)主要靠“數(shù)量”和“速度”的話(huà)，現(xiàn)在高科技、智能化武器則起了決定作用。高技術(shù)、智能化武器具有高能效、高精度等特點(diǎn)，武器的高精度必然要求其元部件的高精度，從而必須具備高精度的制造技術(shù)才能生產(chǎn)出來(lái)。美國(guó)及其盟國(guó)正是由于多年來(lái)大力發(fā)展包括超精密加工技術(shù)在內(nèi)的先進(jìn)制造技術(shù)，突破了制造技術(shù)中的許多關(guān)鍵使其發(fā)展到實(shí)用階段，才具備了生產(chǎn)制導(dǎo)、夜視設(shè)備等高技術(shù)武器的能力。
  1.1 制導(dǎo)武器的大量使用和超視距攻擊能力的提高
  剛剛結(jié)束的第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)與第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、科索沃以及阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)相比，使用制導(dǎo)炸彈的比例已經(jīng)從6.8%、34%、66%上升到這次的接近99% ，制導(dǎo)方式也由慣性制導(dǎo)(INS)向激光制導(dǎo)、數(shù)字景像匹配末端制導(dǎo)以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)制導(dǎo)方式發(fā)展，其中應(yīng)用最廣的激光制導(dǎo)中所用的許多激光元件如激光反射鏡、激光陀螺腔體、非球面透鏡等都要求非常高的精度和表面質(zhì)量，這些元件將直接影響到制導(dǎo)精度。激光反射鏡的高精度高反射率的平面、數(shù)字景像匹配末端制導(dǎo)需用的紅外探測(cè)及接受、紅外成像(磅鍋汞)等要求的高表面質(zhì)量平面，只能通過(guò)超精密研磨才能進(jìn)行高質(zhì)量批量生產(chǎn)，而非球面反射鏡和透鏡可利用CNC 超精密車(chē)削、磨削及拋光制成。
  機(jī)載雷達(dá)是空中超視距攻擊的關(guān)鍵，其中微波器件波導(dǎo)管的制造技術(shù)對(duì)雷達(dá)性能有重要影響，波導(dǎo)管的品質(zhì)因素與其表面粗糙度、精度有關(guān)，用超精密車(chē)削技術(shù)可以較容易地確保要求，從而最終確保雷達(dá)的性能。
  1.2 夜戰(zhàn)能力的提高
  夜戰(zhàn)是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)空襲的主要手段，它可以使許多不受電子干擾而使用光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的常規(guī)武器失效，從而減小攻擊方的傷亡。夜戰(zhàn)中可利用前視紅外探測(cè)器、激光測(cè)距器、微光夜視以及光柵電視等清楚的看到地面成像。夜視設(shè)備的使用包含直升機(jī)、裝夾車(chē)輛、導(dǎo)彈、人員等。由于沙漠氣候炎熱，為了便于晚間作戰(zhàn)，這次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)為每個(gè)士兵都配備了高清晰度的夜視設(shè)備，而且與前幾次戰(zhàn)爭(zhēng)相比重量大大減輕(400g) ，可以直接固定在頭盔上，從而提高了士兵作戰(zhàn)的靈活性。上述裝置中，紅外成像是關(guān)鍵技術(shù)，其中關(guān)鍵元件磅鍋汞晶體要求很高的表面質(zhì)量(低粗糙度、無(wú)劃痕、無(wú)變質(zhì)層)，需要用特殊的超精密研磨(如非接觸研磨、機(jī)械化學(xué)研磨等功口工。夜視設(shè)備中同樣用到了非球面曲面光學(xué)元部件。
  1.3 電子對(duì)抗技術(shù)的進(jìn)步
  第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)美軍大量使用了電子干擾和反輻射導(dǎo)彈壓制了伊軍的通訊與雷達(dá)，使伊軍失去了指揮、預(yù)警等能力，由于各地駐軍失去了與指揮部的聯(lián)系，只能各自為戰(zhàn)，所以美軍的進(jìn)展異常順利。電子對(duì)抗中本方的電子裝備必須具有極好的抗干擾能力與快速反應(yīng)能力，利用砷化稼半導(dǎo)體制成的大規(guī)模集成電路與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體硅相比，具有速度快、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。砷化稼半導(dǎo)體器件的制造需要一整套超精密磨削、研磨、拋光工藝以及刻劃等外延設(shè)備。此外，美國(guó)軍用大規(guī)模集成電路的刻劃必須要有一整套超精密加工及微細(xì)加工設(shè)備。
  1.4 軍用衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展
  現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)不能離開(kāi)各種衛(wèi)星，如偵查用間諜衛(wèi)星、GPS用的衛(wèi)星網(wǎng)等。目前世界上正在運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的GLONASS，二者都提供軍碼和民碼兩種信號(hào)，主要用于戰(zhàn)機(jī)及作戰(zhàn)部隊(duì)的導(dǎo)航定位、制導(dǎo)以及救援服務(wù)等用途，與第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)相比，GPS制導(dǎo)占制導(dǎo)的比例已由10%提高到這次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的90%，而且與激光制導(dǎo)相比，GPS制導(dǎo)具有精度更高，不受氣候條件等外界因素干擾等優(yōu)點(diǎn)。但美、俄目前GPS開(kāi)放的僅僅是民碼，如果不盡快發(fā)展本國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，勢(shì)必在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中受制于人，處于被動(dòng)挨打的局面，我國(guó)近年來(lái)也開(kāi)始研制導(dǎo)航定位衛(wèi)星正是在努力改變這種局面。
  衛(wèi)星上的姿態(tài)控制極為重要，必須有超精密的真空無(wú)潤(rùn)滑軸承，其孔軸幾何精度為毫微米級(jí)，表面粗糙度為納米級(jí)，必須用超精密磨削與研磨才能達(dá)到。此外對(duì)于偵查用的間諜衛(wèi)星，必須裝備先進(jìn)的光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、高分辨率電視攝像系統(tǒng)、高靈敏度紅外成像系統(tǒng)等，這其中高精度非球面透鏡、高分辨率電視中的光柵、紅外成像的磅鍋汞半導(dǎo)體元件等都必須用超精密加工技術(shù)才能制造出來(lái)。GPS系統(tǒng)中也要求具有抗干擾、反應(yīng)快等特點(diǎn)，同樣也離不開(kāi)砷化稼半導(dǎo)體制成的大規(guī)模集成電路。
  1.5 軍用微型武器系統(tǒng)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
  微小型武器是20世紀(jì)90年代美國(guó)等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家開(kāi)始發(fā)展的新概念武器，它不但在基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)、制造與計(jì)量測(cè)試技術(shù)等方面是革命性創(chuàng)新，而且對(duì)21世紀(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)的模式將會(huì)帶來(lái)變革性的影響?；谖⒚?、納米、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的微小型武器技術(shù)的內(nèi)涵是：根據(jù)微小型武器特殊功能和特性，應(yīng)用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、計(jì)算機(jī)、感知、控制等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)軟、硬件接口，綜合集成為微小型武器系統(tǒng)的光機(jī)電一體化技術(shù)。
  微小型武器的種類(lèi)主要包括微型飛行器、微小型水下無(wú)人潛器、微小型軍用機(jī)器人技術(shù)、微小型偵察傳感器系統(tǒng)。微小型武器具有以下重大作用：微小型無(wú)人武器由于體積小、隱蔽性好、快速反應(yīng)、機(jī)動(dòng)性好、生存能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，特別適用于城市和惡劣環(huán)境下(如核、生、化戰(zhàn)場(chǎng)等)的局部戰(zhàn)爭(zhēng)。
  由于微小型武器系統(tǒng)的發(fā)展，許多非硅材料以及其他結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，只靠傳統(tǒng)的(光刻掩模、電鑄、LIGA等)MEMS加工工藝已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足要求，而普通精密加工又無(wú)法滿(mǎn)足尺度及精度的要求，所以可以利用超精密加工技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)一些非硅結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行加工，滿(mǎn)足使用要求。