第三章 航空地平仪及中心地垂陀螺仪

第三章航空地平仪及中心地垂陀螺仪§1、地平仪的工作原理§3、BDP-1直读地平仪§4、BDP-4远读地平仪§5、姿态系统回目录§1、地平仪的工作原理姿态角定义：图3-1一、地平仪的基本组成和测量原理（图3-3、3-4）①三自由度陀螺：②摆式修正器：③指示部分：④控制机构：回目录§1、地平仪的工作原理（续）1、三自由度陀螺的作用：稳定性好，但不能敏感地垂线2、单摆的作用能敏感地垂线，但稳定性不好它们的配合使用：正常情况，用单摆实时对三自由度陀螺进行修正；机动飞行时，用三自由度陀螺的稳定性，将转子的自转轴稳定在地垂线方向。3、指示机构：缩影小飞机，俯仰刻度盘，倾斜刻度盘和人工地平线（指标）4、控制机构：摆的控制机构：机动飞行中切断摆对陀螺的修正。陀螺的控制机构：上锁机构、随动框架、监控和故障指示、指示控制等。回目录一、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。§1、地平仪的工作原理（续）二、地平仪修正系统的工作（一）、修正系统的种类和特性：1、修正系统的组成：敏感元件（摆）、力矩器（力矩马达、作动线圈等）2、敏感元件：液体摆、水银摆、固体摆①、水银摆（常值式）图3-5a、输出：大小-和偏转角大小无关（图3-6）正负-由偏转方向决定回目录§1、地平仪的工作原理（续）b、

②、滚珠式（钢珠）（比例式）：滚珠、磁铁、涡流盘、转动架等。图3-7a、输出与θ角成比例的电信号（图3-8）b、回目录§1、地平仪的工作原理（续）③、液体摆：（复合式）三极点式五极点式（图3-9）、（图3-10）、（图3-11）回目录§1、地平仪的工作原理（续）3、力矩产生器：修正线圈筒，修正电动机（力矩马达），钢珠修正器等。①修正线圈筒：（图3-12）

a、组成：两个线圈、一个活动铁心和壳体

b、原理：②力矩马达：（图3-13）a、组成：转子、定子（两相感应电动机）两组控制线圈、一组激磁线圈b、原理：（二）地平仪修正系统的基本工作原理1、修正系统的安装（图3-14）2、工作过程（图3-15）回目录§1、地平仪的工作原理（续）3、陀螺自转轴偏离地垂线位置的原因①陀螺仪内外轴承上的摩擦力矩及不平衡力矩②地球自转③飞机的飞行速度4、飞机机动飞行情况：（V↑、V↓转弯、盘旋等）①飞机纵向加速度引起地平仪的误差叫纵向加速度误差（纵向切断电门）。②飞机转弯、盘旋使地平仪产生横向误差叫转弯或盘旋误差（盘旋切断电门、角速度传感器切断电门等）。回目录§1、地平仪的工作原理（续）五、地平仪的安装方式：1、飞机俯仰角、倾斜角的两种角度定义：①定义：真实俯仰角：飞机纵轴与地平面的夹角；真实倾斜角：飞机绕纵轴转过的角度。非真实俯仰角：飞机绕横轴转过的角度；非真实倾斜角：飞机横轴与地平面的夹角。②真实与非真实的关系：没有倾斜：真实俯仰角=非真实俯仰角；没有俯仰：真实倾斜角=非真实倾斜角飞机倾斜：真实俯仰角<非真实俯仰角飞机俯仰：真实倾斜角>非真实倾斜角回目录§1、地平仪的工作原理（续）2、真实俯仰角和真实倾斜角的测量：图3-16纵向安装：测量它们时，使陀螺外框轴与飞机纵轴平行。3、非真实俯仰角和非真实倾斜角的测量：图3-17横向安装：测量它们时，使陀螺外框轴与飞机横轴平行。回目录六、地平仪的指示：1、直读式：指示部分与陀螺部分为一个整体。俯仰、倾斜角度直接指示出来。2、远读式：把测量与指示分开，它们通过电缆连接。3、优缺点：直读式：结构简单，尺标、角度范围受到限制或指示不真实，灵敏度差等；远读式：指示真实，灵敏度高，误差小，但结构复杂。认读：小飞机和人工天地线关系、俯仰和倾斜指示分类：“从飞机看地面”——人工天地线运动，小飞机不动；五、地平仪的指示

“从地面看飞机”——小飞机运动，人工天地线不动。§1、地平仪的工作原理（续）七、地平仪的控制机构起动控制：起动地平仪时，人工或自动将转子轴迅速直立到地垂线附近。修正控制：控制修正速度，切除不必要的修正或恢复修正。指示控制：迎角修正、指示范围限制等。监控和故障指示等：监控陀螺工作、指示等回目录§3、BDP-1直读地平仪一、BDP-1直读地平仪1、安装：横向安装：测量飞机的非真实俯仰角和倾斜角，它的精度低，倾斜角测量受限、俯仰角测量不受限）。2、结构：直读式地平仪、转弯仪（图3-37）3、修正系统五极点液体摆两个螺管线圈4、指示部分俯仰刻度盘（图3-39）回目录§3、BDP-1直读地平仪（续）倾斜刻度盘小飞机换向齿轮（图3-38）人工地平线（调整旋钮）5、倾斜角和俯仰角两种判读方式近似判读法：小飞机和人工地平线的相对位置关系精确判读法：指针与刻度盘的相对位置关系回目录§3、BDP-1直读地平仪（续）二、备用姿态系统1、只显示姿态角的备用姿态系统①组成结构：静变流器、备用水平指示器（图3-40）②安装方式:纵向安装③修正：钢珠修正器④快速直立装置（上锁机构）（图3-41）⑤指示原理（图3-42上、图3-42下）俯仰角：俯仰刻度盘动，小飞机不动倾斜角：倾斜刻度盘动，倾斜指针不动⑥迎角调整：使用表盘右下角的旋钮，可以使“小飞机”符号上下移动5度以消除飞机平飞时的迎角⑦故障通告：当陀螺电机的供电电压低于75伏时，或当陀螺电机三相供电任一线断电时，则内部监控电机驱动一个“故障”旗出现在表盘的右上视线内，以示该表故障。回目录§3、BDP-1直读地平仪（续）2、带LOC航道偏离和下滑偏离的备用姿态基准系统此备用姿态指示器不仅指示出飞机的俯仰角、倾斜角，还组合了仪表着陆系统的的LOC偏离，下滑偏离状态指示器。回目录§4、BDP-4远读地平仪1、用途：用于高速的机动性较大的歼击机上，还用于一些中大型运输机和客机上。图3-442、优点：精度高，可靠性高，测量范围大。3、组成结构：图3-45①随动托架系统：能在360度范围内测量飞机俯仰角和倾斜角②修正系统：使转子轴跟踪地垂线，精度提高③快速启动装置：a、缩短启动的时间b、机动飞行结束飞机改平飞以后上锁，可以消除积累误差④同步传输系统：指示真实、灵敏度高。同时还能输出多个电信号。回目录§4、BDP-4远读地平仪（续）一、随动托架系统及其作用：图3-461、随动托架的作用：支撑三自由度陀螺。2、变压器式感应转换器的作用：敏感外环相对内环的转动角度。图3-47、483、随动托架换向器的作用：当飞机倒飞后将感应转换器的输出进行换向。图3-49、图3-504、随动系统电动机的作用：输出经减速齿轮带动托架轴转动，确保陀螺三轴垂直，测速发电机的作用是阻尼随动系统电动机的振荡。图3-51回目录§4、BDP-4远读地平仪（续）二、修正系统及其工作1、基本组成：图3-52五极点式液体摆（敏感水平偏差）纵、横向修正电动机（产生修正力矩）陀螺继电器（当飞机在转弯角速度过大时切断修正信号）。盘旋电门（当飞机倾斜角度过大时切断修正信号）。图3-53纵向辅助断电开关（当飞机纵向上加速度过大时切断修正信号）。图3-542、工作原理①减小飞机盘旋误差a、陀螺继电器

b、盘旋切断电门②减小飞机纵向加速度误差：纵向辅助修正电门回目录§4、BDP-4远读地平仪（续）三、起动系统及其工作：图3-551、作用：①将自转轴直立于接近地垂线的位置②陀螺转子的转速迅速达到额定转速③飞机机动飞行结束改平飞后，削除飞行中的积累误差。2、组成：电气机械锁紧装置（机械传动部分、程序控制电路）起动机械传动部分的工作情形：上锁电动机、传动齿轮、摩擦离合器、带传动销的齿轮、带螺旋槽的推筒、滚轮、恢复弹簧、陀螺内、外环锁杆和心形凸轮等组成。自动程序控制电路的工作：P1、P5、P6、P7、P8五个继电器，一个微动电门及指示器上的信号灯和起动按钮等组成。回目录§4、BDP-4远读地平仪（续）四、指示系统：1、同步随动系统的工作原理：图3-56、图3-57、图3-58、表3-1a、组成：感应同步器、放大器和随动电机、同步接收器等。b、工作原理2、俯仰角指示原理：图3-593、倾斜角指示原理：图3-604、飞机做特技动作时地平仪的指示图：图3-61、图3-62回目录§4、BDP-4远读地平仪（续）五、BDP-4地平仪结构及主要技术数据：图3-63回目录§5、姿态系统一、2587335型系列垂直陀螺仪（一）功用和组成2587335型垂直陀螺仪是用来感受飞机俯仰角和倾斜角，并通过同步器输出与姿态成比例的电信号，一方面送到指引指示器使其指示出飞机的俯仰角和倾斜角，同时还将送到自动驾驶系统、飞行指引系统和雷达稳定系统。1、垂直陀螺仪组件：图3-70，图3-712、电子监控组件：主要用来监控线电压、陀螺转子转速、修正电机的控制和激磁，快慢修正，直立和切断，俯仰、倾斜同步器等的工作情况。图3-78回目录§5、姿态系统（续）二、329B-7/7型飞机姿态指引指示器（一）功能1、姿态指示器：图3-85小飞机符号及俯仰姿态指