测量飞机姿态的仪表陀螺仪表.ppt

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1、第二部分姿态仪表1、陀螺的一般知识及陀螺仪表的动力源2、地平仪：功用、基本原理、误差及使用3、转弯侧滑仪：功用、基本原理、指示及使用（一）陀螺的一般知识1、陀螺(gyroscope)：测量物体相对惯性空间转角或角速度的装置。种类：普通刚体转子陀螺、挠性陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、粒子陀螺、低温超导陀螺等。刚体转子陀螺：能够绕一个支点高速旋转的物体。一、陀螺的一般知识及陀螺仪表的动力源2、刚体转子陀螺刚体转子陀螺结构：转子、内框、外框和基座3、刚体转子陀螺分类根据自转轴具有的自由度：两自由度陀螺、单自由度陀螺根据动力：电动、气动4、两自由度陀螺的特性进动性、稳定性(1)

2、进动性(precession)受外力矩作用时，两自由度陀螺转动方向(指角速度矢量方向)与外力矩作用方向相互垂直的特性，称为两自由陀螺的进动性。进动性(precession)进动方向角动量矢量(或自转角速度矢量)沿最短途径转向外力矩矢量的方向。进动方向或右手螺旋法则：将右手大拇指伸直，其余四指以最短路线从角动矢量方向握向外力矩矢量的方向，则大拇指的方向就是进动角速度矢量的方向特殊情况框架自锁：如果θ=90°，自转轴与外框轴重合，陀螺失去一个转动自由度。“飞转”：当θ较大，或“框架自锁”时，陀螺在外力矩的作用下可能会绕内、外框轴高速转动。应尽量避免陀螺“飞转”。(2)稳

3、定性(stabilityofgyroscope)稳定性定义两自由度陀螺能够抵抗干扰力矩，力图保持其自转轴相对惯性空间方向稳定的特性，称为陀螺的稳定性。两种表现形式：·漂移－－在干扰力矩作用下，陀螺产生很小进动。（目前常用陀螺漂移率12°—1°/小时，惯性级陀螺漂移率0.01°～0.001°/小时。）··章动－－当陀螺受到冲击力矩作用时，自转轴将在原来的空间方向附近作高频微幅园锥形振荡运动。频率很高，大于几百赫；振幅很小，小于角分量级；会很快衰减。(3)两自由度陀螺相对于地球的运动——表观运动不管陀螺在地球上什么地方，只要陀螺自转轴与地球自转轴不平行或不重合都存在

4、相对运动。原因：陀螺自转轴相对惯性空间保持稳定，地球相对惯性空间运动。5、单自由度陀螺的特性——进动性（1）定义单自由度陀螺基座绕其缺少自由度的方向转动时，陀螺将绕内框轴转动。（2）进动方向角动量矢量(或自转角速度矢量)沿最短途径转向基座旋转角速度矢量方向。应用：测量角速度、角位移，如转弯仪等（二）陀螺仪表的动力源飞机上的陀螺仪表：地平仪、陀螺半罗盘和转弯侧滑仪。它们靠气源或电驱动。大多数轻型飞机上，地平仪和陀螺半罗盘的气源由真空系统提供，转弯仪由电气系统供电。飞行期间，应重视对真空系统真空度的监视。如果真空系统压力在正常范围（4.45.2inHg）以外，气动陀螺

5、仪表（通常指的是气动地平仪和气动陀螺半罗盘）的指示不可靠。有些飞机上装备有真空系统压力低“GYROS”警告灯，当真空系统压力低于33.5inHg时，该灯燃亮二、航空地平仪(gyrohorizon)（一）功用测量和指示飞机的俯仰角和倾斜角(二)基本原理俯仰角：飞机纵轴与地平面的夹角，即飞机绕横向水平轴转动的角度。倾斜角：飞机对称面与通过飞机纵轴所作的铅垂面之间的夹角，即飞机绕纵轴转动的角度；无俯仰时，也等于飞机横轴与地平面的夹角。怎样测量俯仰角和倾斜角？单摆——具有地垂性，但不稳定。陀螺——具有稳定性，但不能跟踪地垂线。原理：利用摆的地垂性修正陀螺，利用陀螺的稳定性

6、建立稳定的人工地垂线，从而根据飞机和陀螺的关系测量飞机的俯仰角和倾斜角。（三）组成及分类组成:1、两自由度陀螺建立稳定的测量基准电动、气动，转速高达23000转/分2、地垂修正器测量地垂线并对陀螺进行地垂修正常用固体摆式修正器、液体摆式修正器3、指示机构指示姿态角（或同位器传送电信号）4、控制机构（1）陀螺控制机构（或上锁机构）缩短起动时间和快速消除误差（2）摆的控制机构转弯、加速时切断修正减小误差分类直读式：陀螺直接带动指示远读式：陀螺通过远传带动指示(又称为姿态系统。由陀螺传感器和指示器组成。）（四）使用特点地面起动要求：（1）转子达到额定转速。由时间保证或收警

7、告旗判断。（2）自转轴处于地垂线方向。由指示停机角反映。方法：适当时候上锁，加快起动。地面起动例如H321：（1）通电，约3分钟，收旗；（2）拉锁；（3）放锁，直到指示停机角，起动毕。地面起动BDP—1：（1）上锁，通电；（2）1—2分钟后开锁；（3）待指示停机角，起动毕。空中使用1、平飞平飞时有一定的迎角，参照升降速度表调整。2、加速加或减速时，惯性力使摆偏离地垂线，对陀螺进行错误修正，使地平仪出现上仰或下俯误差。用升降速度表和转弯侧滑仪检查。3、盘旋和转弯盘旋或转弯时，惯性离心力使摆偏离地垂线方向，对陀螺进行错误修正，使地平仪的俯仰和倾斜指示产生误差。改平后