课件：地平仪课件讲解

航空维修工程学院地平仪《直升机电气与仪表系统》1地平仪的功用2地平仪的安装方式3地平仪的组成和工作原理PART.01地平仪的功用一、地平仪的功用航空地平仪又称陀螺地平仪、垂直地平仪或姿态指示器，它的功用是在飞机上建立一个精确而稳定的垂直或水平基准，用来测量飞机的俯仰角和倾斜角。一、地平仪的功用俯仰角: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。PART.02地平仪的安装方式二、地平仪的安装方式纵向安装一一外框轴平行于飞机纵轴横向安装一一外框轴平行于飞机横轴纵向安装横向安装二、地平仪的安装方式当飞机俯仰时，表壳和外框跟随机体一起转动，而内框绕内框轴保持稳定，外框绕内框轴转过的角度就等于飞机绕横向水平轴转动的角度，即飞机的俯仰角，因而内框轴成为仪表俯仰角的测量轴。当飞机倾斜时，表壳跟随机体一起转动，而外框绕外框轴保持稳定，表壳绕外框轴转过的角度就等于飞机绕纵轴转动的角度，即飞机的倾斜角，因而外框轴成为仪表倾斜角的测量轴。纵向安装二、地平仪的安装方式当飞机俯仰时，跟随机体一起转动，而外框绕外框轴保持稳定，表壳绕外框轴转过的角度就等于飞机绕横向水平轴转动的角度，即飞机的俯仰角，因而外框轴成为仪表俯仰角的测量轴。当飞机倾斜时，表壳和外框轴跟随机体一起转动，而内框绕内框轴保持稳定，外框绕内框轴转过的角度就等于飞机绕纵轴转动的角度，即飞机的倾斜角，因而内框轴成为仪表倾斜角的测量轴。横向安装二、地平仪的安装方式飞机的俯仰角是绕飞机横向水平轴转动的角度，飞机的倾斜角是绕飞机纵轴转动的角度，即飞机俯仰角的定义轴是横向水平轴，倾斜角的定义轴是飞机纵轴。对于纵向安装的地平仪，无论在飞机俯仰的情况下测量倾斜，或是在飞机倾斜的情况下测量俯仰，仪表姿态角的测量均始终与飞机姿态角的定义轴重合，这样仪表所测量到的姿态角是准确的。二、地平仪的安装方式对于横向安装的地平仪，当飞机俯仰时测量倾斜，由于陀螺内框轴保持水平而不和飞机纵轴重合；当飞机倾斜时测量俯仰，由于陀螺外框轴随飞机倾斜而不能保持水平。因此，仪表姿态角的测量轴均与飞机姿态角的定义轴不重合，仪表出现了测量误差。可见，纵向安装的地平仪比横向安装的地平仪更准确。二、地平仪的安装方式从两种安装方式陀螺的稳定性来看，当飞机有较大的俯仰角时，纵向安装地平仪陀螺的外框轴与自转轴接近重合，将严重影响陀螺的稳定性，当飞机有较大的倾斜角时，横向安装地平仪陀螺的外框轴与自转轴接近重合，也将严重影响陀螺的稳定性。对于运输机来说，因为俯仰角和倾斜角都不大，所以对陀螺的稳定性不会造成太大影响。综上所述，由于纵向安装地平仪的准确度更高，飞机太多采用这种安装方式。PART.03地平仪的组成和工作原理三、地平仪的组成和工作原理地平仪工作原理利用摆的地垂性修正陀螺，利用陀螺的稳定性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、地平仪的组成和工作原理地平仪的组成二自由度陀螺、地垂修正器、指示机构、控制机构等。两自由度陀螺作用:用来稳定地垂修正器测量的地垂线。陀螺的方向经修正器修正后，其自转轴代表人工地垂线。[由于地垂修正器(单摆)在飞机机动飞行时不稳定，必须使用具有稳定性的两自由度陀螺来稳定地垂修正器。]三、地平仪的组成和工作原理两自由度陀螺作用用来稳定地垂修正器测量的地乘线。陀螺的方向经修正器修正后，其自转轴代表人工地垂线。[由于地垂修正器(单摆)在飞机机动飞行时不稳定，必须使用具有稳定性的两自由度陀螺来稳定地垂修正器。]常用的地平仪转子转速高达22000-23000r/min。陀螺控制机构可以在地平仪启动时或飞机机动飞行后，使自转轴迅速恢复到地垂线方向，从而缩短启动时间或消除机动飞行后产生的指示误差，通常采用机械式锁定装置。三、地平仪的组成和工作原理控制机构作用控制机构分为陀螺控制机构和摆的控制机构。摆的控制机构可以在飞机具有一定加速度或角速度时，自动断开摆对陀螺的修正作用，避免地平仪产生误差，通常采用活动臂或加速度传感器、角速度传感器等。三、地平仪的组成和工作原理地垂修正器的作用是地平仪的修正部分，用来测量地垂线并对陀螺进行地垂修正。目前主要有固体摆式修正器和液体摆式修正器。直读式：结构简单，精度差，灵敏度差但可靠性高等；远读式：指示真实，灵敏度高，误差小，但结构复杂。三、地平仪的组成和工作原理指示机构的作用用来向飞行员提供飞机的姿态角的目视信号；有的地平仪还安装了信号传感器，向姿态指示器、自动驾驶仪及其他机载设备提供飞机姿态信号。优缺点俯仰刻度盘安装在陀螺上，它的中线即是人工地平线，每10°有一条刻线，每20°刻有角度数；上部涂成天蓝色，下部涂成褐色，形象地代表天和地。倾斜刻度盘安装在表面上部，每小格代表10°，每大格代