國防武器裝備系統(tǒng)的需求推動了超精密加工技術(shù)的發(fā)展，本文首先從描述當今先進武器系統(tǒng)裝備的特點出發(fā)，介紹了超精密加工技術(shù)在其中的應用。并在此基礎(chǔ)上提出了我國超精密加工技術(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)是適應現(xiàn)代高技術(shù)需要而發(fā)展起來的先進制造技術(shù)，它綜合應用了機械技術(shù)發(fā)展的新成果以及現(xiàn)代電子、傳感技術(shù)、光學和計算機等高新技術(shù)，是高科技領(lǐng)域中的基礎(chǔ)技術(shù)，在國防科學技術(shù)現(xiàn)代化和國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時作為現(xiàn)代高科技的基礎(chǔ)技術(shù)和重要組成部分，它推動著半導體技術(shù)、光電技術(shù)、材料科學等多門技術(shù)的發(fā)展進步。超精密加工技術(shù)已成為國防工業(yè)研制現(xiàn)代化武器裝備的關(guān)鍵技術(shù)，也是衡量一個國家科學技術(shù)水平的重要標志。
  1 從現(xiàn)代幾次戰(zhàn)爭的特點認識超精密加工技術(shù)的重要性
  從上個世紀九十年代開始的幾次局部戰(zhàn)爭中，包括第一次海灣戰(zhàn)爭(1992年)、科索沃戰(zhàn)爭(1996年)、阿富汗戰(zhàn)爭(1999年)以及剛剛結(jié)束的第二次海灣戰(zhàn)爭(2003年)，世界各國已經(jīng)越來越清楚地認識到高科技對戰(zhàn)爭進程及最終結(jié)果的影響。如果說過去的戰(zhàn)爭主要靠“數(shù)量”和“速度”的話，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，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。美國及其盟國正是由于多年來大力發(fā)展包括超精密加工技術(shù)在內(nèi)的先進制造技術(shù)，突破了制造技術(shù)中的許多關(guān)鍵使其發(fā)展到實用階段，才具備了生產(chǎn)制導、夜視設備等高技術(shù)武器的能力。
  1.1 制導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)爭與第一次海灣戰(zhàn)爭、科索沃以及阿富汗戰(zhàn)爭相比，使用制導炸彈的比例已經(jīng)從6.8%、34%、66%上升到這次的接近99% ，制導方式也由慣性制導(INS)向激光制導、數(shù)字景像匹配末端制導以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)制導方式發(fā)展，其中應用最廣的激光制導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需用的紅外探測及接受、紅外成像(磅鍋汞)等要求的高表面質(zhì)量平面，只能通過超精密研磨才能進行高質(zhì)量批量生產(chǎn)，而非球面反射鏡和透鏡可利用CNC 超精密車削、磨削及拋光制成。
  機載雷達是空中超視距攻擊的關(guān)鍵，其中微波器件波導管的制造技術(shù)對雷達性能有重要影響，波導管的品質(zhì)因素與其表面粗糙度、精度有關(guān)，用超精密車削技術(shù)可以較容易地確保要求，從而最終確保雷達的性能。
  1.2 夜戰(zhàn)能力的提高
  夜戰(zhàn)是未來戰(zhàn)爭空襲的主要手段，它可以使許多不受電子干擾而使用光學瞄準系統(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器、激光測距器、微光夜視以及光柵電視等清楚的看到地面成像。夜視設備的使用包含直升機、裝夾車輛、導彈、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)爭中美國為每個士兵都配備了高清晰度的夜視設備，而且與前幾次戰(zhàn)爭相比重量大大減輕(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、無劃痕、無變質(zhì)層)，需要用特殊的超精密研磨(如非接觸研磨、機械化學研磨等功口工。夜視設備中同樣用到了非球面曲面光學元部件。
  1.3 電子對抗技術(shù)的進步
  第二次海灣戰(zhàn)爭美軍大量使用了電子干擾和反輻射導彈壓制了伊軍的通訊與雷達，使伊軍失去了指揮、預警等能力，由于各地駐軍失去了與指揮部的聯(lián)系，只能各自為戰(zhàn)，所以美軍的進展異常順利。電子對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能力，利用砷化稼半導體制成的大規(guī)模集成電路與傳統(tǒng)的半導體硅相比，具有速度快、抗輻射能力強等特點。砷化稼半導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備。此外，美國軍用大規(guī)模集成電路的刻劃必須要有一整套超精密加工及微細加工設備。
  1.4 軍用衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展
  現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)不能離開各種衛(wèi)星，如偵查用間諜衛(wèi)星、GPS用的衛(wèi)星網(wǎng)等。目前世界上正在運行的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)有美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的GLONASS，二者都提供軍碼和民碼兩種信號，主要用于戰(zhàn)機及作戰(zhàn)部隊的導航定位、制導以及救援服務等用途，與第一次海灣戰(zhàn)爭相比，GPS制導占制導的比例已由10%提高到這次海灣戰(zhàn)爭的90%，而且與激光制導相比，GPS制導具有精度更高，不受氣候條件等外界因素干擾等優(yōu)點。但美、俄目前GPS開放的僅僅是民碼，如果不盡快發(fā)展本國的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，勢必在未來戰(zhàn)爭中受制于人，處于被動挨打的局面，我國近年來也開始研制導航定位衛(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潤滑軸承，其孔軸幾何精度為毫微米級，表面粗糙度為納米級，必須用超精密磨削與研磨才能達到。此外對于偵查用的間諜衛(wèi)星，必須裝備先進的光學望遠系統(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體元件等都必須用超精密加工技術(shù)才能制造出來。GPS系統(tǒng)中也要求具有抗干擾、反應快等特點，同樣也離不開砷化稼半導體制成的大規(guī)模集成電路。
  1.5 軍用微型武器系統(tǒng)是未來的發(fā)展趨勢
  微小型武器是20世紀90年代美國等先進工業(yè)國家開始發(fā)展的新概念武器，它不但在基礎(chǔ)理論、設計、制造與計量測試技術(shù)等方面是革命性創(chuàng)新，而且對21世紀戰(zhàn)爭的模式將會帶來變革性的影響?；谖⒚?、納米、微機電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展起來的微小型武器技術(shù)的內(nèi)涵是：根據(jù)微小型武器特殊功能和特性，應用微機電系統(tǒng)(MEMS)、計算機、感知、控制等先進技術(shù)，通過軟、硬件接口，綜合集成為微小型武器系統(tǒng)的光機電一體化技術(shù)。
  微小型武器的種類主要包括微型飛行器、微小型水下無人潛器、微小型軍用機器人技術(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：微小型無人武器由于體積小、隱蔽性好、快速反應、機動性好、生存能力強、成本低等特點，特別適用于城市和惡劣環(huán)境下(如核、生、化戰(zhàn)場等)的局部戰(zhàn)爭。
  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)材料的應用，只靠傳統(tǒng)的(光刻掩模、電鑄、LIGA等)MEMS加工工藝已經(jīng)無法滿足要求，而普通精密加工又無法滿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，對一些非硅結(jié)構(gòu)材料進行加工，滿足使用要求。