航向2

LOGO4.4—4.6第四章航向系统仪表YoursitehereContents陀螺罗盘测量真航向的原理陀螺罗盘的误差直读式陀螺罗盘3陀螺罗盘测量大圆航向的原理1245远读式陀螺罗盘YoursitehereContents陀螺磁罗盘的基本工作原理感应式磁传感器的工作原理8678陀螺罗盘的使用方法910感应式陀螺磁罗盘系统工作原理罗盘系统Yoursitehere大圆航向是飞机纵轴所在的大圆圈平面与起始点子午面的夹角。测量大圆圈航向必须使自转轴稳定在起始点子午线上。也就是保持自转轴与大圆圈线在水平面内的夹角不变。陀螺罗盘必须具备两个条件：1、使用前，自转轴必须与起始点子午线方向一致；2、飞行中自转轴必须随起始点子午线在惯性空间内一起转动。（二）测量飞机的大圆圈航向Yoursitehere要想使自转轴随起始点子午线一起转动，一方面，必须使自转轴处于水平；另一方面，必须使自转轴在方位中不断地进动。这就需要水平、方位修正。水平修正方法是在自转轴偏离水平面时，沿外框轴加修正力矩，使自转轴进动，从而恢复水平。方位修正的方法是沿自转轴方向装一配重，产生绕内框轴的修正力矩，使自转轴不断地绕外框轴进动，进动的角度与地球自转角速度的垂直分量大小相等，方向相同。测量飞机的大圆圈航向Yoursiteheresindc方位修正角速度地球自转角速度飞机所在纬度1.自转轴调整到起始点子午线的方向2.水平修正器使自转轴保持水平3.方位修正器使自转轴按上述公式范围中进动。大圆圈航向的修正要点Yoursitehere真航向飞机纵轴与飞机真子午线的夹角自转轴稳定在飞机所在子午线上。陀螺罗盘具备条件1、使用前自转轴与起始点子午方向一致2、飞行中，自转轴随起始点子午线在惯性空间一起转动。3、飞行中，飞机子午线与起始点子午线发生相对运动，自转轴随子午线一起转动。（三）测量飞机的真航向Yoursitehere陀螺罗盘具备条件1、使用前自转轴与起始点子午方向一致。2、飞行中，自转轴随起始点子午线在惯性空间一起转动。3、飞行中，飞机子午线与起始点子午线发生相对运动，自转轴随子午线一起转动。与指示大圆圈航向条件相同指示真航向的特殊条件Yoursitehere飞机与地球的相对运动飞机子午线与起始点子午线的相对运动Yoursitehere图4-4-2飞行速度的两个分速度和飞机绕地轴旋转角速度矢量图飞机平飞时，飞行速度可以分解为南北分速VN和东西分速VE。前者与飞机所在的子午线相切，表示飞机沿子午线飞行，引起自转轴发生偏离，后者与飞机所在的纬线相切，表示飞机沿纬线飞行，即飞机绕地轴旋转，引起飞机所在子午线与起始点子午线在水平面上发生相对运动，飞机绕地轴旋转的角速度可用下式表示：式中ωF是飞机绕地轴旋转的角速度；V是飞行速度；ψT是真航向，Rd是地球半径，包括飞行高度。sincosTFdVRYoursiteherecossindTFRV飞机绕地轴旋转的角速度飞行速度真航向地球半径Yoursitehere图4-4-3飞机绕地轴旋转角速度垂直分量矢量图飞机绕地轴旋转的角速度，可以分出一个与水平面垂直的分量，它就是飞机所在子午线与起点子午线在水平面内的相对角速度，即ωFY是飞机绕地轴旋转角速度的垂直分量。sinTFYdVtgRYoursitehere总合起来，自转轴的方位修正角速度ωc应为：要想使陀螺罗盘的自转轴随飞机所在子午线转动，也要采用水平修正和方位修正的方法。其中方位修正中必须有两项：一项是修正地球自转角速度的垂直分量所引起的自转轴的方位偏离；另一项是修正飞机绕地轴旋转角速度的垂直分量所引起的自转轴的方位偏离。与指示大圆航向时相同sinsinTcddVtgR（三）测量飞机的真航向（续）Yoursitehere小结使用前，将自转轴调整到起始点子午线方向；使用过程中，水平修正器经常使自转轴保持水平；方位修正器按公式在方位中进动；则陀螺罗盘指示的航向便是真航向。tgRVdTdcsinsinYoursitehere1、自走误差：是自转轴与子午线发生相对运动引起的；3、盘旋误差：飞机盘旋过程中水平修正引起的。2、支架倾斜误差：飞机俯仰、倾斜时外框轴偏离地垂线引起的；三、陀螺罗盘的误差Yoursitehere1.自走误差：是自转轴与子午线发生相对运动引起的。包括纬度误差、速度误差以及陀螺静平衡不良引起的机械误差和轴承摩擦引起的机械误差；1.纬度误差使陀螺罗盘指示大圆圈航向或真航向时，应分别按ωc=ωdsinФ或确定的方位修正角速度进行方位修正。若给出的方位修正角速度为常值，不能按飞机所在纬度的变化而自动进行调节，以修正地球自转角速度的垂直分量引起的自转轴的方位偏离，则要引起误差，这种误差称为纬度误差。2.速度误差使陀螺罗盘指示真航向时，方位修正角速度中没有考虑飞机与地球相对运动而引起的误差，称为速度误差。3.机械误差sinsinTcddVtgRsinTdVtgR三、陀螺罗盘的误差Yoursitehere2.支架倾斜误差：飞机俯仰、倾斜时外框轴偏离地垂线引起的；支架倾斜误差是由于支架绕倾斜后的外框轴转动而引起的。在三自由度陀螺中，自转轴和外框轴分别与内框轴保持垂直。飞机俯仰、倾斜时，外框轴偏离地垂线，自转轴稳定在原来的方位不动。这样，陀螺的支架必然绕外框轴转动，刻度盘相对于航向指标转动，指示航向出现误差。飞机恢复水平时，外框轴恢复垂直，误差消失。三、陀螺罗盘的误差Yoursitehere3.盘旋误差：飞机盘旋过程中水平修正器产生的修正力矩引起的一种误差。三、陀螺罗盘的误差左盘旋时仪表指示的航向大于飞机实际的航向。右盘旋时仪表指示的航向小于飞机实际的航向。误差随飞机盘旋时间的积累增长的。Yoursitehere1.已知飞机的陀螺罗盘根据北京地区(ψ=40°)给定的常值方位修正角速度，试求飞机飞行到成都地区（ψ=31°）时，该罗盘的纬度误差。2.已知一架飞机V=1000km/h,真航向ψT=30°，飞机所在地纬度ψ=45°，求用陀螺罗盘指示ψT和ψD时的速度误差。计算题~金城学院民航电子电气专业~Yoursitehere陀螺罗盘的使用特点稳定性好，不受外界磁场影响，可以在加速、转弯、盘旋时，在强磁地区或高纬度地区使用。测量飞机的转弯角度。测量航向。起飞前应调整罗盘指示真航向。在飞行过程中，每隔一段时间应根据其他罗盘进行一次校正，以消除这段时间积累起来的自走误差。如果在使用过程中发现陀螺飞转，有上锁机构的，应柔和的上锁，使仪表恢复正常工作。Yoursitehere航向陀螺仪分为直读式和远读式。直读式航向陀螺仪又称陀螺半罗盘；远读式航向陀螺仪输出飞机航向角变化的信息，供指示器指示或作为陀螺磁罗盘和航向系统等飞行仪表设备的一个主要部件。陀螺罗盘Yoursitehere陀螺转子是一个三相感应电动机，其外壳就是陀螺的内框，陀螺通过内框支承在外框上。航向刻度盘固定在外框上，表壳上固定有航向标线。沿自转轴方向装一配重，产生绕内环轴的修正力矩，使陀螺绕外环轴不断进动。修正力矩不能随纬度的变化和飞机运动速度的不同而改变，会产生误差。采用垂直修正器，使自转轴与外框轴保持垂直，使陀螺保持最大的稳定性。当自转轴与外框轴垂直时，接触电门的两把电刷正好同时与导电环的导电部分相通，两控制绕组同时通电，两绕组产生的磁场大小相等，方向相反，互相抵消，故修正电机不产生修正力矩。当自转轴与外框轴不垂直时，接触电门的一把电刷停在导电环的导电部分，另一把停在绝缘部分，于是只有一个控制绕组通电，修正电机产生常值修正力矩，在修正力矩作用下，自转轴进动，等到自转轴与外框轴重新恢复垂直时，接触电门的两把电刷又同时与导电环的导电部分相通，修正力矩消失。垂直修正器Yoursitehere稳定性高指示准确性高五、远读式陀螺罗盘YoursitehereYoursitehere传感器能直接指示航向，在其外框轴上安装有角度发送同步器，向指示器输送航向信号。修正电动机可以沿内框轴方向产生修正力矩，修正自转轴的方位偏离。方位修正角速度的大小，受操纵台内的两个修正电位器控制。液体摆装在陀螺室的底部，沿自转轴方向有一对接触点。自转轴偏离水平面时，两接触点接触电阻不等，修正电动机沿外框轴方向产生修正力矩，使自转轴进动，直到重新恢复水平时为止。飞机盘旋时，角速度传感器将水平修正电路断开，以停止因液体摆受惯性离心力影响而产生的对陀螺的错误修正。指示器用来再现传感器的指示，采用角同步传送装置。方位修正器水平修正器Yoursitehere图4-4-7操纵台面板及内部原理电路操纵台有两个作用，一是给定仪表的指示，二是给定方位修正角速度。航向给定旋钮控制一个转换电门，将给定旋钮向左或向右转动不大的角度时，航向给定电动机带着传感器的刻度盘以较小的转速向左或向右转动。纬度给定旋钮控制一个纬度修正电位器，打开纬度修正旋钮上面的盖片，可以看到一个调整螺钉，该螺钉控制一个机械误差修正电位器。纬度电位器和机械误差修正电位器组成一个电桥。电桥输出的电压，送到方位修正电动机的控制绕组中，使方位修正电动机产生修正力矩。改变任一修正电位器电刷的位置，即可改变方位修正角速度。Yoursitehere（一）利用陀螺罗盘测量飞机的转弯角度（二）利用陀螺罗盘指示大圆圈航向（三）利用罗盘指示真航向六、陀螺罗盘的使用方法Yoursitehere（一）利用陀螺罗盘测量飞机的转弯角度方法一：转弯前根据其他罗盘的指示，调整陀螺罗盘指示出当时的航向，能指示航向，但不能指示转过的角度；方法二：转弯前，将陀螺罗盘的指示调整到零，能指出经过的角度，不能指示出飞机的航向。Yoursitehere飞机经过航线起点时，应根据其他罗盘，调整陀螺罗盘指示当时的真航向，保持陀螺罗盘的指示不变（大圆圈航向），保证飞机在大圆圈航线上飞行。为了保证在大圆圈上飞行，经过一段时间后进行一次校正。在航线上预定一些检查点，当飞机飞过检查点时，根据其他罗盘的指示进行校正，消除罗盘的积累误差。（二）利用陀螺罗盘指示大圆圈航向Yoursitehere飞机纬度改变后调节给定纬度旋钮，调整自转轴的方位修正角速度，减小纬度误差Yoursitehere（三）利用罗盘指示真航向1、航线起点调整陀螺罗盘指示当时的真航向；2、飞行过程中，每隔一段时间根据指示真航向的罗盘进行一次校正，消除累积误差（自走误差：纬度误差、剩余机械误差和速度误差）利用陀螺罗盘保持飞机在预定的大圆航向或真航向飞行，都可以将指示调整到零，便于判断飞机的偏航。Yoursitehere第五节陀螺磁罗盘一、陀螺磁罗盘的工作原理二、感应式磁传感器的工作原理三、感应式陀螺磁罗盘系统的工作原理Yoursitehere陀螺磁罗盘磁罗盘陀螺罗盘自动定向稳定性差稳定性好不能定向两者结合互补优缺陀螺磁罗盘Yoursitehere发动机驱动一台真空泵，真空泵产生负压驱动陀螺,远读式陀螺罗盘（DG）则与陀螺连接。DG刻度盘上的刻度是航向指示，指明当前飞机的航向，但注意，DG本身是与磁罗盘没有任何联接的，当发动机起动后，陀螺开始工作，这时DG的初始读数是随机的，必须用左下角的旋钮校正其初始读数，使其与磁罗盘上的读数保持一致。右下角的旋钮是用来预置刻度盘外围的游标（PresetFlag）的。用DG来判断飞机的航向很合适，因为它不会象磁罗盘那样，在不同的飞机的姿态角或坡度下有不同的读数，读数还飘忽不定。但陀螺本身是会随工作时间增长而产生飘移的，使DG的读数也随之飘移。故应注意DG与磁罗盘之间的读数差异并及时纠正。大型飞机的DG是自动校正的。第五节陀螺磁罗盘Yoursitehere陀螺磁罗盘结构方框图磁传感器陀螺机构指示器陀螺罗盘磁罗盘通常有磁差修正，可用人工方法进行修正，指示真航向Yoursitehere陀螺磁罗盘用陀螺罗盘做测量元件，磁罗盘做校正元件，将他们的航向测量信息进行比较，用偏差信号控制航向陀螺仪进动，以补偿漂移误差和由表观运动造成的误差；或由偏差信号控制伺服电机，驱动陀螺仪外框轴上的航向