3测量飞机航向的仪表航向仪表及系统

第三部分测量飞机航向的仪表及系统1、磁罗盘：功用、基本源理、翱翔偏差2、陀螺半罗盘：功用、基本源理、偏差及校订

3、罗盘系统：定义、构成及使用一、地磁与航向(一)地磁1、地球磁场北磁极：北纬74.9°、西经101°南磁极：南纬67.1°、东经142.7°与地理极不重合，磁力线与地平面不平行。2、磁倾地磁强度T：水平重量H=TCosθ（地磁水平重量的方向线称为磁经线或磁子午线）垂直重量Z=TSinθ磁倾θ：地磁强度与水平面的夹角。（磁纬度）3、磁差磁差：磁经线偏离真经线的角度。正磁差－磁经线北端偏在真经线北端(简称真北)以东；负磁差－磁经线北端偏在真经线北端以西。4、磁差特点：（1）各地磁差不相同（查航空地图）；（2）磁性矿藏影响大（增加翱翔高度）；（3）随时间变化（年变率，查航空地图）；（4）受磁暴影响（时间不长）。（二）飞机磁场飞机磁场：飞机上的钢铁物质和工作着的用电设备所形成的磁场。罗经线：飞机磁场水平重量与地磁水平重量的合成磁场方向线。罗差：罗经线与磁经线之间的夹角。正罗差：罗经线北端偏在磁经线北端(简称磁北)以东。负罗差：罗经线北端偏在磁经线北端以西。(三)航向--飞机纵轴与经线在水平面上的夹角1、真航向飞机纵轴与真经线在水平面上的夹角。2、磁航向飞机纵轴与磁经线在水平面上的夹角。真航向=磁航向＋(±磁差)3、罗航向：飞机纵轴与罗经线在水平面上的夹角。磁航向=罗航向+(±罗差)二、磁罗盘功用：测量飞机的罗航向。(一)原理利用自由旋转的磁条追踪罗经线的特征来指示飞机的罗航向。(二)基本结构罗牌、罗盘油、外壳和航向标线、罗差修正器等罗牌：敏感部分（保持水平，重心平时偏在支点的南面）。罗盘油：增加阻尼和减小罗牌对轴承的压力。罗差修正器：抵消飞机磁场影响，减小罗差罗差修正器：抵消飞机磁场影响，减小罗差结构两对小磁条修正方法E—W抵消纵轴方向磁场,减小东西罗差；N—S抵消横轴方向磁场,减小南北罗差（由机务人员按规定的时间进行）。(三)磁罗盘的偏差磁罗盘拥有罗差和翱翔偏差。1、罗差查节余罗差曲线卡片磁航向=罗航向+节余罗差表中：横坐标－罗航向，纵坐标－节余罗差2、翱翔偏差（1）俯仰倾斜偏差飞机俯仰、倾斜时，飞机磁场垂直重量惹起的偏差。措施：平飞时判读；将罗盘或磁传感器安装在飞机磁场较弱的地方。（2）加快度偏差飞机加快时，由惯性力、地磁垂直重量和飞机磁场垂直重量惹起的偏差。特点：东西磁航向偏差最大；南北磁航向偏差最小。措施：匀速翱翔时判读（3）涡动偏差飞机转动时，敏感部分遇到罗盘油的阻尼力矩作用而惹起的偏差。（最大可达数十度）措施：飞机改平15～20秒后，判读航向。（4）转弯偏差飞机转弯时，惯性离心力使罗牌倾斜，从而受地磁垂直重量作用而产生的偏差。转弯偏差特点：a.在0°磁航向周边，表少指。(在北半球,下同)b.在180°磁航向周边，表多指。转弯时的倾斜角越大，偏差越大。（如在上海地区用30°坡度转弯时，偏差可达27°）c.在90°和270°磁航向转弯时向南转弯γ＝γ暂时，指示任意方向；式中：γ临（临界倾斜角）＝90°－θγ＜γ暂时，指示正确；γ＞γ暂时，偏差180°。磁倾越大，临界倾斜角越小。（如，在广州，磁倾约为32°，临界倾斜角为58°；在北京，磁倾约为57°，临界倾斜角为33°）向北转弯瞬时，无偏差。修正措施:转弯后航向在90°～０°～２７０°范围内时，应提早改出转弯；在90°～１８０°～２７０°范围内时，应延缓改出转弯。（在南半球，转弯偏差有什么特点？）（四）使用特点1、在主用罗盘无效后使用（备用仪表）。2、匀速平飞时判读航向；如罗牌摇动，读数取均匀值；转弯时，注意修正转弯偏差。3、在磁矿区，磁罗盘偏差很大。增加翱翔高度，可减小偏差。4、在两极地区，因为地磁水平重量小，磁罗盘不可以正确指示航向。5、要利用磁航向进行领航计算，应修正节余罗差。三、陀螺半罗盘(derectionalgyro)功用:测量飞机转弯角度；经过校订，测量飞机航向。（为何要校订呢？）（一）原理利用两自由度陀螺的稳固性成立方向基准，从而测量转弯角度和航向。(1)测量飞机转弯角度结构:两自由度陀螺、刻度盘、航向指标、水平修正器和方向修正器等。两自由度陀螺外框轴与飞机立轴平行；自转轴保持水平；航向指标固定在表壳上，代表飞机纵轴。基本源理：航向指标相对于刻度盘的转角，表示飞机转弯角度。(2)测量飞机航向一个要求：自转轴需追踪子午线。两个问题：A、方向修正（地球自转，子午线相对运动；飞机运动，自转轴相对运动。）B、水平修正，使自转轴保持水平。采用方法：初始校订，自动修正＋人工准时校订。基本源理：把自转轴(刻度盘0°～１８０°连线)校订并稳固在经线(真经线、磁经线等)方向上，航向标线指示的角度即是航向角。比如，测量真航向：(1)使用前，一定使自转轴与开端点真经线方向一致；(2)翱翔过程中，因为地球自转一定使自转轴随开端点真经线在惯性空间一起转动；(3)翱翔过程中，因为飞机地点不断改变，所在点经线也不断改变，所以还一定使自转轴随时转到飞机所在真经线方向上。水平修正（利用水平修正器）方向修正：∵自转轴与开端点经线的相对运动（即表观运动）ω′f=ωesinφ飞机所在经线与开端点经线的相对运动（即飞机运动）ω″f=Vsinψtgφ/Re式中：V—翱翔速度，严格地说是地速；ψ—真航向；Re—地球半径，严格地说，应包含翱翔高度。∴方向修正速度ωf=ωesinφ+Vsinψttgφ/Re（二）结构两自由度陀螺、指示部分、修正器和上锁机构等(直读半罗盘利用配重沿内框轴方向的重力矩，作为方向修正力矩。但是，配重是按某一纬度设计的，假如纬度不同，会产生偏差。)结构（方向仪之二）（三）偏差

自走偏差：陀螺自转轴相对地球经线运动而产生的偏差，它包含纬度偏差、速度偏差和机械偏差。1、纬度偏差因为地球自转惹起陀螺方向偏离后，若给定的方向修正角速度不可以按飞机所在纬度的变化而自动进行调理，则要惹起偏差，这种偏差称为纬度偏差。比如，陀螺半罗盘拥有依据北京地区的纬度（约为40°）给定的常值方向角速度，那末在广州地区(纬度约为23°)，纬度偏差积累的速度为3.78°/小时。2、速度偏差用陀螺半罗盘测量真航向(或磁航向)时，若仪表没有对飞机运动惹起的自转轴方向偏离进行修正而产生的偏差，称为速度偏差。翱翔速度越大，偏差越大。比如，飞机在北京上空向东平飞，速度为800公里/小时，速度偏差为6°21′/小时。3、机械偏差机械偏差是指陀螺静均衡不良(重心偏离支点)、轴承摩擦等机械原因使自转轴进动，偏离经线，从而产生的偏差。（四）使用特点1、稳固性好，不受外界磁场影响，能够在加快、转弯、回旋时，在强磁地区或高纬度地区使用。2、测量转弯角度1）转弯前校航向，转弯中依据航向差计算转弯角度。2）转弯前先调零，转弯中指示转弯角度。3、测量航向腾跃前先校航向；翱翔中，每隔一准时间（依据翱翔手册）重校。4、假如陀螺飞转，有上锁机构的，应柔和上锁，而后再开锁。四、罗盘系统(CompassSystem)1、定义由两种或两种以上原理不同的罗盘构成的测量飞机航向的系统，称为罗盘系统。(一)概括2、功用测量飞机的航向信息，送往RMI和HSI长进行指示，并送往机上的其余设备。3、工作方式DG(FREE)＋MAG(SLAVE)（二）构成1、磁传感器2、方向陀螺3、控制板4、指示器5、变换电门（二）构成磁传感器方向陀螺控制板HSIRMI二、构成及各部分介绍变换电门二、构成及各部分介绍二、构成及各部分介绍（三）原理工作在“SLAVE”方式时磁传感器测量出飞机磁航向，而后自动校订方向陀螺，反应磁航向；同时，利用陀螺稳固性减小磁传感器的翱翔偏差，最后控制指示器指示出磁航向。罗盘系统的工作相当于一个陀螺磁罗盘；工作在“FREE”方式时罗盘系统的工作相当于一个陀螺半罗盘。（四）使用特点1、通电前，HDG或COMPASS警示旗出现。2、通电后，当警示旗收上时，指示器指示正确航向。3、翱翔中，变换电门常至于NORMAL位。4、若1＃罗盘系统无效后，应将变换电门置于BOTHON2位。5、若2＃罗盘系统无效后，应将变换电门置于BOTHON1位。6、若两套罗盘系统均无效，使用磁罗盘。磁罗盘利用自由旋转的磁条自动追踪地球磁场的特征来测量飞机的航向。当飞机沿纵轴方向有加快度时，将惹起磁罗盘的指示出现偏差。在北半球，飞机加快时，磁罗盘指示北转弯；减速时，磁罗盘指示南转弯；速度恒准时，磁罗盘恢复正确指示。飞机在东、西磁航向上该偏差最大，越凑近南北磁航向，该偏差越小，在南、北磁航向上为零。以上状况可归纳为“ANDS”(加快北、减速南)。飞机转弯时，磁罗盘将产生转弯偏差。飞机在0（或180）磁航向上，若向东或西转弯时，该偏差最明显，所以转弯偏差也称为北转偏差。离磁极越近，偏差越大。在磁赤道上，转弯偏差为零。在北半球翱翔，假如不考虑飞机惯性，转弯后航向在900270范围内，应提早改出转弯，在90180270范围内，应延缓改出转弯。小结磁罗盘陀螺半罗盘陀螺半罗盘又称陀螺方向仪，是利用两自由度陀螺的稳固性工作的仪表。用于测量飞机的转弯角度，经人工校订后可指示飞机航向。陀螺半罗盘没有自动寻北能力。陀螺半罗盘上有一调整旋钮，推入并转动调整旋钮能够转动刻度盘。用陀螺半罗盘指示航向时，可用该旋钮来调整刻度盘的0-180°与经线一致。陀螺自转轴相对地球经线运动将使陀螺半罗盘指示的航向产生偏差，该偏差称为自走偏差。偏差的大小与纬度、飞机的翱翔速度等因素有关。比如:当飞机所在纬度为30°，翱翔速度为1200公里/小时，航向为90°时，陀螺半罗盘的速度偏差约为6°/小时。所以翱翔中每隔一段时间（依翱翔手册而定）应参照磁罗盘对陀螺半罗盘进行校订，以除去这段时间积累起来的自走偏差。翱翔中校订时，飞机应处于平直匀速翱翔状态，以保证磁罗盘的指示正确。罗盘系统由两种或两种以上工作原理不同的罗盘所构成的测量飞机航向的系统称为罗盘