第十四次课 陀螺仪表幻灯片.ppt

第7节陀螺仪表,飞机的姿态仪表和航向仪表，如地平仪、航向陀螺、惯性导航系统等，大多是利用陀螺特性工作的。,71陀螺基本知识,1陀螺的定义和分类能高速旋转并且旋转轴能在空间改变方向的物体，叫做陀螺。陀螺的种类很多，目前飞机上应用最多的是刚体转子陀螺和激光陀螺。自转轴具有两个自由度的陀螺，叫两自由度陀螺。自转轴具有一个自由度的陀螺，叫单自由度陀螺。有的书上根据转子具有的自由度分类，则把上面所说的两自由度陀螺和单自由度陀螺分别称为三自由度陀螺和两自由度陀螺。,单,2两自由度陀螺的特性,两自由度陀螺具有两个基本特性：进动性和稳定性。进动性：两自由度陀螺受外力矩作用时，它的转动方向与外力矩方向相互垂直的特性，称为两自由度陀螺的进动性。进动方向：角动量矢量沿最短途径转向外力矩矢量的方向。右手螺旋法则：将右手大母指伸直，其余四指以最短路线从角动矢量方向握向外力矩矢量的方向，则大拇指的方向就是进动角速度矢量的方向。,二自由度陀螺的进动性,F作用在外框轴上,陀螺绕内框轴进动,自转角速度朝左，外力矩矢量朝前，前轮向右转弯。,稳定性：两自由度陀螺能够抵抗干扰力矩，力图保持其自转轴相对惯性空间方向稳定的特性，称为陀螺的稳定性。陀螺的稳定性有两种表现形式：a由干扰力矩所引起的陀螺进动，称为漂移。只要陀螺角动量比较大，陀螺的漂移就很缓慢，在一定时间内自转轴相对惯性空间方位改变也很微小。b陀螺受到冲击力矩作用时，自转轴将在原来的空间方向附近作高频微幅的圆锥形震荡运动，这种震荡运动称为章动。由于章动的频率很高，振幅很小，且由于轴承摩擦和空气阻尼等，章动会很快衰减下来，可以认为陀螺受冲击力矩作用时也是稳定的。这是陀螺稳定性的又一表现。在航空仪表中，利用两自由度陀螺的稳定性可以确定飞机的姿态和航向。,基座倾斜自转轴仍保持水平,陀螺稳定性和进动性的关系及影响因素陀螺的稳定性越高，在干扰力矩作用下，陀螺的进动角速度就越小；反之，进动角速度越大。陀螺稳定性和进动性的大小与下列四个因素有关：第一，转子自转角速度越大，稳定性越好，进动性越差；第二，转子对自转轴的转动惯量越大，稳定性越好，进动性越差；第三，外力矩越大，稳定性越差，进动性越好。外力矩一定时，进动角速度也一定；外力矩消失后，陀螺立即停止进动；第四，自转轴与外框轴垂直时，稳定性好，否则，稳定性将变差。,影响稳定性的因素（转动惯量：转动惯性）,3单自由度陀螺的特性,单自由度陀螺的基本特性是进动性。单自由度陀螺不具有稳定性。当单自由度陀螺基座绕其缺少自由度的方向转动时，陀螺将绕内框轴转动，这种特性称为单自由度陀螺的进动性。进动方向：角动量矢量沿最短途径转向基座旋转角速度矢量方向。单自由度陀螺具有敏感基座绕缺少自由度的轴方向转动的特性，可用作测量飞机角速度和角位移的仪表。,单自由度陀螺的进动性,自转角速度矢量向右，使基座反时针转动，那么外力矩方向向上，根据陀螺进动规律，自转角速度矢量，将沿最短途径转向外力矩矢量的方向，也就是陀螺绕内框轴转动，即自转角速度矢量向上进动，进动角速度矢量沿内框轴向外。转弯仪正是利用单自由度陀螺的进动特点工作的。,两自由