第三章 航空地平儀及中心地垂陀螺儀

第三章航空地平儀及中心地垂陀螺儀§1、地平儀的工作原理§3、BDP-1直讀地平儀§4、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀§5、姿態(tài)系統(tǒng)回目錄§1、地平儀的工作原理姿態(tài)角定義：圖3-1一、地平儀的基本組成和測(cè)量原理（圖3-3、3-4）①三自由度陀螺：②擺式修正器：③指示部分：④控制機(jī)構(gòu)：回目錄§1、地平儀的工作原理（續(xù)）1、三自由度陀螺的作用：穩(wěn)定性好，但不能敏感地垂線2、單擺的作用能敏感地垂線，但穩(wěn)定性不好它們的配合使用：正常情況，用單擺實(shí)時(shí)對(duì)三自由度陀螺進(jìn)行修正；機(jī)動(dòng)飛行時(shí)，用三自由度陀螺的穩(wěn)定性，將轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定在地垂線方向。3、指示機(jī)構(gòu)：縮影小飛機(jī)，俯仰刻度盤，傾斜刻度盤和人工地平線（指標(biāo)）4、控制機(jī)構(gòu)：擺的控制機(jī)構(gòu)：機(jī)動(dòng)飛行中切斷擺對(duì)陀螺的修正。陀螺的控制機(jī)構(gòu)：上鎖機(jī)構(gòu)、隨動(dòng)框架、監(jiān)控和故障指示、指示控制等?；啬夸浺?、基本原理俯仰角：飛機(jī)縱軸與地平面的夾角，即飛機(jī)繞橫向水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

傾斜角：飛機(jī)對(duì)稱面與通過飛機(jī)縱軸所作的鉛垂面之間的夾角，即飛機(jī)繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；無俯仰時(shí)，也等于飛機(jī)橫軸與地平面的夾角?！?、地平儀的工作原理（續(xù)）二、地平儀修正系統(tǒng)的工作（一）、修正系統(tǒng)的種類和特性：1、修正系統(tǒng)的組成：敏感元件（擺）、力矩器（力矩馬達(dá)、作動(dòng)線圈等）2、敏感元件：液體擺、水銀擺、固體擺①、水銀擺（常值式）圖3-5a、輸出：大小-和偏轉(zhuǎn)角大小無關(guān)（圖3-6）正負(fù)-由偏轉(zhuǎn)方向決定回目錄§1、地平儀的工作原理（續(xù)）b、

②、滾珠式（鋼珠）（比例式）：滾珠、磁鐵、渦流盤、轉(zhuǎn)動(dòng)架等。圖3-7a、輸出與θ角成比例的電信號(hào)（圖3-8）b、回目錄§1、地平儀的工作原理（續(xù)）③、液體擺：（復(fù)合式）三極點(diǎn)式五極點(diǎn)式（圖3-9）、（圖3-10）、（圖3-11）回目錄§1、地平儀的工作原理（續(xù)）3、力矩產(chǎn)生器：修正線圈筒，修正電動(dòng)機(jī)（力矩馬達(dá)），鋼珠修正器等。①修正線圈筒：（圖3-12）

a、組成：兩個(gè)線圈、一個(gè)活動(dòng)鐵心和殼體

b、原理：②力矩馬達(dá)：（圖3-13）a、組成：轉(zhuǎn)子、定子（兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）兩組控制線圈、一組激磁線圈b、原理：（二）地平儀修正系統(tǒng)的基本工作原理1、修正系統(tǒng)的安裝（圖3-14）2、工作過程（圖3-15）回目錄§1、地平儀的工作原理（續(xù)）3、陀螺自轉(zhuǎn)軸偏離地垂線位置的原因①陀螺儀內(nèi)外軸承上的摩擦力矩及不平衡力矩②地球自轉(zhuǎn)③飛機(jī)的飛行速度4、飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行情況：（V↑、V↓轉(zhuǎn)彎、盤旋等）①飛機(jī)縱向加速度引起地平儀的誤差叫縱向加速度誤差（縱向切斷電門）。②飛機(jī)轉(zhuǎn)彎、盤旋使地平儀產(chǎn)生橫向誤差叫轉(zhuǎn)彎或盤旋誤差（盤旋切斷電門、角速度傳感器切斷電門等）?；啬夸洝?、地平儀的工作原理（續(xù)）五、地平儀的安裝方式：1、飛機(jī)俯仰角、傾斜角的兩種角度定義：①定義：真實(shí)俯仰角：飛機(jī)縱軸與地平面的夾角；真實(shí)傾斜角：飛機(jī)繞縱軸轉(zhuǎn)過的角度。非真實(shí)俯仰角：飛機(jī)繞橫軸轉(zhuǎn)過的角度；非真實(shí)傾斜角：飛機(jī)橫軸與地平面的夾角。②真實(shí)與非真實(shí)的關(guān)系：沒有傾斜：真實(shí)俯仰角=非真實(shí)俯仰角；沒有俯仰：真實(shí)傾斜角=非真實(shí)傾斜角飛機(jī)傾斜：真實(shí)俯仰角<非真實(shí)俯仰角飛機(jī)俯仰：真實(shí)傾斜角>非真實(shí)傾斜角回目錄§1、地平儀的工作原理（續(xù)）2、真實(shí)俯仰角和真實(shí)傾斜角的測(cè)量：圖3-16縱向安裝：測(cè)量它們時(shí)，使陀螺外框軸與飛機(jī)縱軸平行。3、非真實(shí)俯仰角和非真實(shí)傾斜角的測(cè)量：圖3-17橫向安裝：測(cè)量它們時(shí)，使陀螺外框軸與飛機(jī)橫軸平行?；啬夸浟?、地平儀的指示：1、直讀式：指示部分與陀螺部分為一個(gè)整體。俯仰、傾斜角度直接指示出來。2、遠(yuǎn)讀式：把測(cè)量與指示分開，它們通過電纜連接。3、優(yōu)缺點(diǎn)：直讀式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺標(biāo)、角度范圍受到限制或指示不真實(shí)，靈敏度差等；遠(yuǎn)讀式：指示真實(shí)，靈敏度高，誤差小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。認(rèn)讀：小飛機(jī)和人工天地線關(guān)系、俯仰和傾斜指示分類：“從飛機(jī)看地面”——人工天地線運(yùn)動(dòng)，小飛機(jī)不動(dòng)；五、地平儀的指示

“從地面看飛機(jī)”——小飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，人工天地線不動(dòng)?！?、地平儀的工作原理（續(xù)）七、地平儀的控制機(jī)構(gòu)起動(dòng)控制：起動(dòng)地平儀時(shí)，人工或自動(dòng)將轉(zhuǎn)子軸迅速直立到地垂線附近。修正控制：控制修正速度，切除不必要的修正或恢復(fù)修正。指示控制：迎角修正、指示范圍限制等。監(jiān)控和故障指示等：監(jiān)控陀螺工作、指示等回目錄§3、BDP-1直讀地平儀一、BDP-1直讀地平儀1、安裝：橫向安裝：測(cè)量飛機(jī)的非真實(shí)俯仰角和傾斜角，它的精度低，傾斜角測(cè)量受限、俯仰角測(cè)量不受限）。2、結(jié)構(gòu)：直讀式地平儀、轉(zhuǎn)彎儀（圖3-37）3、修正系統(tǒng)五極點(diǎn)液體擺兩個(gè)螺管線圈4、指示部分俯仰刻度盤（圖3-39）回目錄§3、BDP-1直讀地平儀（續(xù)）傾斜刻度盤小飛機(jī)換向齒輪（圖3-38）人工地平線（調(diào)整旋鈕）5、傾斜角和俯仰角兩種判讀方式近似判讀法：小飛機(jī)和人工地平線的相對(duì)位置關(guān)系精確判讀法：指針與刻度盤的相對(duì)位置關(guān)系回目錄§3、BDP-1直讀地平儀（續(xù)）二、備用姿態(tài)系統(tǒng)1、只顯示姿態(tài)角的備用姿態(tài)系統(tǒng)①組成結(jié)構(gòu)：靜變流器、備用水平指示器（圖3-40）②安裝方式:縱向安裝③修正：鋼珠修正器④快速直立裝置（上鎖機(jī)構(gòu)）（圖3-41）⑤指示原理（圖3-42上、圖3-42下）俯仰角：俯仰刻度盤動(dòng)，小飛機(jī)不動(dòng)傾斜角：傾斜刻度盤動(dòng)，傾斜指針不動(dòng)⑥迎角調(diào)整：使用表盤右下角的旋鈕，可以使“小飛機(jī)”符號(hào)上下移動(dòng)5度以消除飛機(jī)平飛時(shí)的迎角⑦故障通告：當(dāng)陀螺電機(jī)的供電電壓低于75伏時(shí)，或當(dāng)陀螺電機(jī)三相供電任一線斷電時(shí)，則內(nèi)部監(jiān)控電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)“故障”旗出現(xiàn)在表盤的右上視線內(nèi)，以示該表故障?；啬夸洝?、BDP-1直讀地平儀（續(xù)）2、帶LOC航道偏離和下滑偏離的備用姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)此備用姿態(tài)指示器不僅指示出飛機(jī)的俯仰角、傾斜角，還組合了儀表著陸系統(tǒng)的的LOC偏離，下滑偏離狀態(tài)指示器?；啬夸洝?、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀1、用途：用于高速的機(jī)動(dòng)性較大的殲擊機(jī)上，還用于一些中大型運(yùn)輸機(jī)和客機(jī)上。圖3-442、優(yōu)點(diǎn)：精度高，可靠性高，測(cè)量范圍大。3、組成結(jié)構(gòu)：圖3-45①隨動(dòng)托架系統(tǒng)：能在360度范圍內(nèi)測(cè)量飛機(jī)俯仰角和傾斜角②修正系統(tǒng)：使轉(zhuǎn)子軸跟蹤地垂線，精度提高③快速啟動(dòng)裝置：a、縮短啟動(dòng)的時(shí)間b、機(jī)動(dòng)飛行結(jié)束飛機(jī)改平飛以后上鎖，可以消除積累誤差④同步傳輸系統(tǒng)：指示真實(shí)、靈敏度高。同時(shí)還能輸出多個(gè)電信號(hào)?；啬夸洝?、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀（續(xù)）一、隨動(dòng)托架系統(tǒng)及其作用：圖3-461、隨動(dòng)托架的作用：支撐三自由度陀螺。2、變壓器式感應(yīng)轉(zhuǎn)換器的作用：敏感外環(huán)相對(duì)內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。圖3-47、483、隨動(dòng)托架換向器的作用：當(dāng)飛機(jī)倒飛后將感應(yīng)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行換向。圖3-49、圖3-504、隨動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的作用：輸出經(jīng)減速齒輪帶動(dòng)托架軸轉(zhuǎn)動(dòng)，確保陀螺三軸垂直，測(cè)速發(fā)電機(jī)的作用是阻尼隨動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的振蕩。圖3-51回目錄§4、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀（續(xù)）二、修正系統(tǒng)及其工作1、基本組成：圖3-52五極點(diǎn)式液體擺（敏感水平偏差）縱、橫向修正電動(dòng)機(jī)（產(chǎn)生修正力矩）陀螺繼電器（當(dāng)飛機(jī)在轉(zhuǎn)彎角速度過大時(shí)切斷修正信號(hào)）。盤旋電門（當(dāng)飛機(jī)傾斜角度過大時(shí)切斷修正信號(hào)）。圖3-53縱向輔助斷電開關(guān)（當(dāng)飛機(jī)縱向上加速度過大時(shí)切斷修正信號(hào)）。圖3-542、工作原理①減小飛機(jī)盤旋誤差a、陀螺繼電器

b、盤旋切斷電門②減小飛機(jī)縱向加速度誤差：縱向輔助修正電門回目錄§4、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀（續(xù)）三、起動(dòng)系統(tǒng)及其工作：圖3-551、作用：①將自轉(zhuǎn)軸直立于接近地垂線的位置②陀螺轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速③飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行結(jié)束改平飛后，削除飛行中的積累誤差。2、組成：電氣機(jī)械鎖緊裝置（機(jī)械傳動(dòng)部分、程序控制電路）起動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)部分的工作情形：上鎖電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)齒輪、摩擦離合器、帶傳動(dòng)銷的齒輪、帶螺旋槽的推筒、滾輪、恢復(fù)彈簧、陀螺內(nèi)、外環(huán)鎖桿和心形凸輪等組成。自動(dòng)程序控制電路的工作：P1、P5、P6、P7、P8五個(gè)繼電器，一個(gè)微動(dòng)電門及指示器上的信號(hào)燈和起動(dòng)按鈕等組成?；啬夸洝?、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀（續(xù)）四、指示系統(tǒng)：1、同步隨動(dòng)系統(tǒng)的工作原理：圖3-56、圖3-57、圖3-58、表3-1a、組成：感應(yīng)同步器、放大器和隨動(dòng)電機(jī)、同步接收器等。b、工作原理2、俯仰角指示原理：圖3-593、傾斜角指示原理：圖3-604、飛機(jī)做特技動(dòng)作時(shí)地平儀的指示圖：圖3-61、圖3-62回目錄§4、BDP-4遠(yuǎn)讀地平儀（續(xù)）五、BDP-4地平儀結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)數(shù)據(jù)：圖3-63回目錄§5、姿態(tài)系統(tǒng)一、2587335型系列垂直陀螺儀（一）功用和組成2587335型垂直陀螺儀是用來感受飛機(jī)俯仰角和傾斜角，并通過同步器輸出與姿態(tài)成比例的電信號(hào)，一方面送到指引指示器使其指示出飛機(jī)的俯仰角和傾斜角，同時(shí)還將送到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、飛行指引系統(tǒng)和雷達(dá)穩(wěn)定系統(tǒng)。1、垂直陀螺儀組件：圖3-70，圖3-712、電子監(jiān)控組件：主要用來監(jiān)控線電壓、陀螺轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、修正電機(jī)的控制和激磁，快慢修正，直立和切斷，俯仰、傾斜同步器等的工作情況。圖3-78回目錄§5、姿態(tài)系統(tǒng)（續(xù)）二、329B-7/7型飛機(jī)姿態(tài)指引指示器（一）功能1、姿態(tài)指示器：圖3-85小飛機(jī)符號(hào)及俯仰姿態(tài)指