第四章航向测量仪表课件

第四章航向测量仪表§1、航向、地磁概念§2、磁罗盘§3、航向陀螺仪的工作原理§4、LT-2远读式陀螺盘§5、陀螺磁罗盘回目录第四章航向测量仪表§1、航向、地磁概念回目录1§1、航向、地磁概念一、地球的经纬线及经纬度经面、经线（真子午线、地理子午线）、主经面、主经线、经度（东半球、西半球）东经、西经等概念：图4-1纬线、赤道、纬度（南纬、北纬）等概念：图4-2回目录§1、航向、地磁概念一、地球的经纬线及经纬度回目录2第四章航向测量仪表。课件3第四章航向测量仪表。课件4二、地磁1、地磁南北极：图4-32、地磁三要素：地磁水平分量：地磁水平分量的方向线称为磁子午线。磁倾角：地磁水平分量方向与地磁矢量方向的夹角称为磁倾角。磁差：磁子午线偏离地理子午线的角度。二、地磁55.15.16第四章航向测量仪表。课件71、磁倾1、磁倾8地磁强度T

水平分量H=Tcosθ（地磁水平分量的方向线称为磁经线或磁子午线）垂直分量Z=Tsinθ磁倾θ：地磁强度与水平面的夹角。（磁纬度）地磁强度T92、

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。2、103、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（增加飞行高度）；（3）随时间变化（年变率，查航空地图）；（4）受磁暴影响（时间不长）。3、磁差特点（1）各地磁差不相同（查航空地图）；11§1、航向、地磁概念（续）注意：①地球上各点的磁差是不相同的②每一地的磁差不是绝对不变的，有两种变化：a、缓慢变化，每年的变化平均值叫磁差年变率。b、突变；地球磁场在全球范围内突然发生急剧而不规则的扰动称“磁暴”，要引起磁差的急剧变化。回目录§1、航向、地磁概念（续）注意：①地球上各点的磁差是不相同的12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。正罗差：罗经线北端偏在磁经线北端(简称磁北)以东。13三、航向：航向是指飞机纵轴与子午线在水平面上的夹角：真航向、磁航向、罗航向、大圆航向。三、航向：14§1、航向、地磁概念（续）1、真航向：飞机纵轴与真子午线在水平面上的夹角。2、磁航向：飞机纵轴与磁子午线在水平面上的夹角。3、罗航向：飞机纵轴与罗子午线在水平面上的夹角。罗子午线：飞机磁场水平分量与地磁水平分量的合成方向4、大圆航向：（飞机沿大圆圈线飞行的路线）飞机纵轴所在的大圆圈平面与航线起始点的真子午面的夹角。图4-7、8回目录§1、航向、地磁概念（续）1、真航向：飞机纵轴与真子午线在水15(三)航向--飞机纵轴与经线在水平面上的夹角真航向=磁航向＋(±磁差)磁航向=罗航向+(±罗差)(三)航向--飞机纵轴与经线在水平面上的夹角16第四章航向测量仪表。课件17§1、航向、地磁概念（续）它们之间的关系：磁航向角=真航向角-（±磁差）罗航向角=磁航向角-（±罗差）大圆航向角=真航向角-经线收敛角回目录§1、航向、地磁概念（续）它们之间的关系：回目录18§2、磁罗盘它是通过感受地磁来测量磁航向的仪表，分为磁条式和感应式。磁条式：结构简单可靠感应式：用来与陀螺半罗盘组成罗盘系统回目录§2、磁罗盘它是通过感受地磁来测量磁航向的仪表，分为磁条式和19

20一、磁条式罗盘（直读式、远读式）（一）、工作原理：图4-9（二）、结构：图4-10罗牌：由两根平行的小磁条和刻度环组成罗差修正器罗盘油航向标线壳体等一、磁条式罗盘（直读式、远读式）21第四章航向测量仪表。课件22第四章航向测量仪表。课件23§2、磁罗盘（续）（三）磁条式罗盘的特性分析（稳定性、停滞性、涡动性、一致性）1、三个力矩：定位力矩（磁条产生的力矩）图4-11阻尼力矩（罗盘油产生的力矩）摩擦力矩回目录§2、磁罗盘（续）（三）磁条式罗盘的特性分析（稳定性、停滞性24第四章航向测量仪表。课件25§2、磁罗盘（续）2、特性分析：稳定性：用罗牌运动的行程时间、衰减率和稳定时间来表示磁罗盘的稳定性。停滞性：用停滞角来表示磁罗盘的停滞性。涡动性：罗盘外壳以一定的角速度转动时，罗牌受到阻尼力矩的作用而偏离磁子午线，这种现象称为涡动。回目录§2、磁罗盘（续）2、特性分析：回目录26一、一、27二、基本结构由罗牌、罗盘油、外壳和航向标线、罗差修正器等组成罗牌：敏感部分（保持水平，重心通常偏在支点南面）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。二、基本结构由罗牌、罗盘油、外壳和航向标线、罗差修正28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）。罗差修正器：抵消飞机磁场影响，减小罗差结构两对小磁条29§2、磁罗盘（续）二、感应式磁罗盘根据地磁感应原理来测量磁航向（一）、地磁感应原理：说明如何利用线圈感受地磁水平分量（H）而产生地磁感应电势的原理。1、单线圈怎样感应地磁场：图4-16E=-Wdф/dtW：线圈圈数；ф：磁通ф地=H地Sµµ—铁心的导磁系数H地—地磁S—铁心的截面积回目录§2、磁罗盘（续）二、感应式磁罗盘回目录301、软磁铁芯被地磁场磁化产生的磁通与航向的关系

∴Φe反映航向1、软磁铁芯被地磁场磁化产生的磁通与航向的关系31§2、磁罗盘（续）2、单相地磁感应元件的工作原理：图4-19E=-Wdф/dtφ=HSμE=-WHSdµ/dt（二）测定磁航向的原理单相地磁感应元件的感应电势与航向角的余弦成正比（图4-21）回目录§2、磁罗盘（续）2、单相地磁感应元件的工作原理：图4-1322、地磁感应元件的测量原理2、地磁感应元件的测量原理33§2、磁罗盘（续）问题：1、当单相地磁感应元件处在磁子午线对称的两个位置时，测量线圈产生的感应电势大小相等，相位相同；2、飞机所在纬度不同，虽然航线不变，但因为地磁水平分量大小发生变化，测量线圈产生的感应电势大小也将随之变化。解决方法：1、采用三相地磁感应元件，并用它和同步器、放大器、随动电动机等组成的随动系统。用三相地磁感应元件测量磁航向：图4-22、图4-23、图4-24、图4-25、图4-26、图4-27。2、采用两个单相地磁感应元件，用矢量合成法。用两个单相地磁感应元件组成的磁航向测量系统（图4-28）回目录§2、磁罗盘（续）问题：回目录34

35第四章航向测量仪表。课件36

37§2、磁罗盘（续）三、磁罗盘的误差：磁罗盘的误差主要有仪表本身的构造误差，由飞机磁场引起的罗差，以及各种飞行状态引起的飞行误差（一）、罗差及其消除：飞机磁场的水平分量引起罗差。1、罗差的分类：a、半圆罗差：由飞机硬铁磁场水平分量引起的罗差。b、圆周罗差和象限罗差：由飞机上软铁磁场的水平分量引起的罗差。2、罗差的消除：罗差修正器回目录§2、磁罗盘（续）三、磁罗盘的误差：回目录38三、磁罗盘的误差1、罗差查剩余罗差曲线卡片磁航向=罗航向+剩余罗差表中：横坐标－罗航向，纵坐标－剩余罗差磁罗盘具有罗差和飞行误差。三、磁罗盘的误差1、罗差查剩余罗差曲线卡片磁罗盘具有39§2、磁罗盘（续）（二）、飞行误差：当飞机俯仰、倾斜、盘旋、加速或减速时，飞机磁场和地磁的垂直分量要对磁罗盘产生影响，使磁罗盘产生误差。1、俯仰倾斜误差：飞机俯仰倾斜时，磁罗盘敏感部分仍保持水平，飞机硬铁磁场的垂直分量则在敏感部分的平面上产生一个分量，引起误差。2、转弯误差：是飞机转弯时地磁垂直分量所引起的误差。回目录§2、磁罗盘（续）（二）、飞行误差：当飞机俯仰、倾斜、盘旋、402、飞行误差（1）俯仰倾斜误差飞机俯仰、倾斜时，飞机磁场垂直分量引起的误差。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、飞行误差（1）俯仰倾斜误差41（2）（2）42第四章航向测量仪表。课件43（3）涡动误差飞机转动时，敏感部分受到罗盘油的阻尼力矩作用而引起的误差。（最大可达数十度）措施：飞机改平15～20秒后，判读航向。（3）涡动误差飞机转动时，敏感部分受到罗盘44（4）（4）45§3、航向陀螺仪的工作原理一、航向陀螺仪（陀螺半罗盘）的功用用来测量飞机的转弯角度，借助其他罗盘还可以指示飞机的大圆圈航向、真航向、磁航向。图4-40回目录§3、航向陀螺仪的工作原理一、航向陀螺仪（陀螺半罗盘）的功用46

47第四章航向测量仪表。课件48§3、航向陀螺仪的工作原理（续）二、航向陀螺仪的基本组成和工作原理1、基本组成：三自由度陀螺、刻度盘、航向指标、水平修正器、方位修正器等回目录§3、航向陀螺仪的工作原理（续）二、航向陀螺仪的基本组成和工49结构:三自由度陀螺、刻度盘、航向指标、水平修正器和方位修正器等。三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，代表飞机纵轴一、结构:三自由度陀螺、刻度盘、航向指标、水平修正器和方位修正器502、基本工作原理：只能测量飞机的航向变化角或转弯角，如果使陀螺自转轴与相应基准线一致，还可以测量相应航向角。真航向角-真子午线磁航向角-磁子午线大圆航向角-起始子午线2、基本工作原理：只能测量飞机的航向变化角或转弯角，如果使陀51和转弯角度和转弯角度52和转弯角度和转弯角度53第四章航向测量仪表。课件54第四章航向测量仪表。课件55§3、航向陀螺仪的工作原理（续）三、对内环的修正方法（水平修正）1、按垂直度修正法：这种修正实质上是使转子轴修正到垂直外环轴的位置。2、水平修正：是把转子轴修正到水平位置。四、对外环的修正方法（方位修正）1、用配重补偿与仪表制造厂的纬度相对应的地球自转误差2、只补偿内环干扰力矩和地球自转引起的误差3、外力补偿法回目录§3、航向陀螺仪的工作原理（续）三、对内环的修正方法（水平修56§3、航向陀螺仪的工作原理（续）五、起始方位的给定和方位调整的方法：借助其它罗盘把陀螺转子轴或刻度盘定到起始子午线上。1、采用锁紧装置将陀螺锁紧后再转到所需的方位。2、利用协调电动机转动刻度盘、陀螺电位计电刷或感应式同步器转子等。回目录§3、航向陀螺仪的工作原理（续）五、起始方位的给定和方位调整57§3、航向陀螺仪的工作原理（续）六、陀螺半罗盘的误差（一）自走误差：包括方位修正角速度不能自动调节引起的纬度误差和速度误差，及陀螺不平衡和轴承摩擦引起的机械误差。1、纬度误差2、速度误差3、机械误差（二）支架倾斜误差：当飞机俯仰、倾斜时，由于外环轴偏离当地地垂线而使陀螺半罗盘产生的误差。回目录§3、航向陀螺仪的工作原理（续）六、陀螺半罗盘的误差回目录58三、误差

自走误差陀螺自转轴相对地球经线运动而产生的误差，它包括纬度误差、速度误差和机械误差。三、误差

自走误差591、纬度误差例如，陀螺半罗盘具有根据北京地区的纬度（约为40°）给定的常值方位角速度，那末在广州地区(纬度约为23°)，纬度误差积累的速度为3.78°/小时。由于地球自转引起陀螺方位偏离后，若给定的方位修正角速度不能按飞机所在纬度的变化而自动进行调节，则要引起误差，这种误差称为纬度误差。

1、纬度误差例如，陀螺半罗盘具有根据北京地区的纬602、速度误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引起的自转轴方位偏离进行修正而产生的误差，称为速度误差。飞行速度越大，误差越大。

例如：飞机在北京上空向东平飞，速度为800公里/小时，速度误差为6°21′/小时。2、速度误差用陀螺半罗盘测量真航向(或磁航向)时，若仪表没有613、机械误差机械误差是指陀螺静平衡不良(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，从而产生的误差。3、机械误差机械误差是指陀螺静平衡不良(重心偏离支点)、轴承62§4、LT-2远读式陀螺盘一、功用及组成：图4-46、图4-51二、工作原理1、水平修正原理：水平修正器由液体摆、水平修正电动机和盘旋切断装置组成。图4-472、方位修正原理：方位修正电路由方位信号部分和方位修正电动机组成。图4-483、远读指示原理：由同步传感器、同步接收器、放大器、减速器和电动机组成。图4-494、航向给定原理：由给定旋钮、转换电门、电阻R1、R2、R3和航向给定电动机、减速器等组成。图4-50回目录§4、LT-2远读式陀螺盘一、功用及组成：图4-46、图4-63第四章航向测量仪表。课件64第四章航向测量仪表。课件65§4、LT-2远读式陀螺盘（续）三、LT-2陀螺半罗盘的结构1、主指示器：由三自由度陀螺、水平修正器、方位修正器、航向给定电动机、航向同步传送器、指示部分和偏航信号输出部分等组成。图4-542、操纵台：图4-55、图4-563、复示器：图4-57、图4-58、图4-59回目录§4、LT-2远读式陀螺盘（续）三、LT-2陀螺半罗盘的结构66第四章航向测量仪表。课件67第四章航向测量仪表。课件68第四章航向测量仪表。课件69第四章航向测量仪表。课件70§4、LT-2远读式陀螺盘（续）四、LT-2的全套电路1、直流电路2、交流电路3、信号系统电路五、使用1、主要技术性能2、空中使用：指标转变角度、指示大圆航向、指示磁航向、指示偏航角度回目录§4、LT-2远读式陀螺盘（续）四、LT-2的全套电路回目录71§5、陀螺磁罗盘罗盘系统：由磁罗盘和陀螺半罗盘组成的航向测量系统。回目录§5、陀螺磁罗盘罗盘系统：由磁罗盘和陀螺半罗盘组成的航向测量725.45.473一、罗盘系统的基本原理1、磁罗盘和陀螺半罗盘的有机结合磁罗盘：优点：结构简单，能直接测量磁航向（定向性好）；缺点：不稳定，机动飞行时误差较大（稳定性差）飞机起飞前和飞机等速平飞中：磁罗盘比较准确地测量出磁航向陀螺半罗盘：优点：稳定性好，能测量飞机的转弯角度；缺点：定向性差，不能直接测量航向飞机机动飞行过程中：利用陀螺半罗盘的稳定性来稳定磁罗盘测量出的磁航向一、罗盘系统的基本原理