高速转起来的陀螺,是仪表板的定海神针
轴指哪儿就稳在哪儿
机械陀螺靠两大特性工作:高速旋转后自转轴方向稳定(定轴性),外力矩让转轴垂直方向转动(进动性)。姿态仪、转弯协调仪、陀螺半罗盘都是它的化身——本页讲陀螺本身、三块仪表与动力源检查。
01 陀螺两大特性
- 定轴性
- 陀螺高速旋转后抗干扰力矩,保持自转轴相对惯性空间方向不变
- 进动性
- 外力矩作用下,陀螺转动方向与外力矩方向垂直
- 结构
- 刚体转子陀螺由转子、内框、外框、基座组成
- 一句话
- 定轴性管"稳",进动性管"受力后往垂直方向转"
02 单自由度与两自由度陀螺
- 单自由度
- 一个转动自由度:只有内框,只有进动性
- 两自由度
- 两个转动自由度:有内框、外框,兼稳定性、进动性
- 记法
- 多一个外框就多一个转动自由度,稳定性随之到位
03 姿态仪(地平仪)
- 原理
- 用摆的地垂性修正陀螺、陀螺稳定性建立人工地垂线,测俯仰、倾斜角
- 组成
- 两自由度陀螺、地垂修正器、指示机构、陀螺控制机构;还有框架、滚转框、俯仰框、倾斜指标、人工地平线、摇臂
- 控制机构
- 使自转轴速回地垂线
- 误差
- 转弯/盘旋离心力、加减速惯性力使摆偏地垂线、错修陀螺 → 俯仰倾斜误差;加速示爬升、减速相反
- 误差消除
- 匀速平飞可自消但久;匀速直线平飞用上锁机构上锁再开锁加速消除
- 地面启动检查
- 查陀螺转子达额定转速(时间或警告旗);气动陀螺无异响、约五分钟达正常,并查自转轴在地垂线
04 转弯协调仪
| 时机 | 检查项 |
|---|---|
| 飞行前 | 按机型程序查陀螺仪表和动力源 |
| 通电前 / 发动机启动前 | 电动陀螺现警告旗;侧滑仪液体满、小球居中 |
| 总电门通电 | 无摩擦异响 |
| 停机坪 / 直线滑行达稳定转速 | 转弯仪无转弯指示 |
注 · 转弯仪靠单自由度陀螺进动性,示转弯/盘旋方向并反映无侧滑转弯快慢;侧滑仪用单摆模拟横向合力,按摆锤在横向合力下运动示侧滑。
05 陀螺半罗盘
- 原理
- 用两自由度陀螺稳定性(定轴性)测转弯角度,经校正可示航向;人工调谐基准线与经线一致测航向
- 测转弯角度
- 转弯时自转轴方位不变、刻度盘稳定不动,航向指标随机转,转角即转弯角度
- 测航向
- 航向=纵轴与经线夹角;陀螺自转轴不能自动跟踪经线;把自转轴(刻度盘 0~180° 连线)校正并稳定在经线(真/磁经线),航向标线角即航向角
- 结构
- 自转轴与地平面平行、外框轴与飞机立轴平行;刻度盘经传动齿轮连陀螺外框、飞机形指针固定表壳,推入转动调整旋钮可转刻度盘
- 使用
- 飞行前校正航向,飞行中定期(15 分钟)校正;稳定性好、不受磁场影响,可用于机动、强磁区、高纬区
- 自走误差
- 自转轴相对地球经线运动产生,含纬度、速度、机械误差,需定时修正;飞行前校正:起飞前调整半罗盘示真航向(或磁航向);飞行中每隔一段时间(直读半罗盘一般 15min、其他按手册)按其他罗盘校正一次
06 动力源与检查
| 仪表 | 动力源 | 检查要点 |
|---|---|---|
| 姿态仪(地平仪) | 气动 · 真空系统 | 转子达额定转速;约五分钟达正常;无异响;自转轴在地垂线 |
| 转弯协调仪 | 电动(多数轻型机) | 通电前警告旗现;侧滑仪液体满、小球居中;通电无摩擦异响;滑行无转弯指示 |
| 陀螺半罗盘 | 气动 · 真空系统 | 飞行前校正航向;飞行中 15min 定期校正 |
磁罗盘与罗盘系统见本站《磁罗盘图解》。