Приборы для измерения угловых скоростей полета

Скоростной (двухстепенной) гироскоп

Скоростной (двухстепенной) гироскоп или указатель поворота предназначен для определения угловой скорости вращения (разворота, поворота).

Рисунок 2.66 – Скоростной (двухстепенной) гироскоп.

, , , , .

.

Принцип действия

Самолет разворачивается относительно вертикальной оси . Гироскоп стремится сохранить вектор собственного вращения в неизменном положении. Но он лишен степени свободы, а поэтому принудительно вместе с корпусом происходит поворот вектора собственного вращения. В результате возникают силы реакции в опорах рамки (подшипниках), которые создают внешний момент относительно оси , совпадающий с вектором угловой скорости разворота. В результате гироскоп начинает прецессировать, т.е. поворачиваться относительно оси , стремясь совместить вектор собственного вращения с вектором момента внешних сил. Этот момент прецессии уравновешивается моментом пружины , а значит, каждому значению угловой скорости разворота соответствует определенный угол отклонения рамки .

Датчик угловой скорости предназначен для измерения угловой скорости относительно оси, перпендикулярной оси собственного вращения гироскопа и оси вращения рамка.

Интегрирующий гироскоп

Применяется в автопилотах для уменьшения статической погрешности.

Аналогичен скоростному (двухстепенному) гироскопу, только без наличия пружины.

, ; .

Рисунок 2.67 – Интегрирующий гироскоп.

Принцип действия

При развороте самолета относительно вертикальной оси по аналогии со скоростном (двухстепенном) гироскопом в опорах рамки (подшипниках) возникают силы реакции. В результате гироскоп начинает прецессировать относительно оси . При этом в демпфере возникает сила, пропорциональная вектору угловой скорости прецессии . Эта сила создает момент относительно оси . В результате этого гироскоп начинает прецессировать и в горизонтальной плоскости относительно оси , и эта угловая скорость прецессии не может быть иной, как угловая скорость самолета . В результате устанавливается такая угловая скорость разворота рамки относительно оси , которая равна угловой скорости поворота самолета. А угол поворота рамки будет равен интегралу от угловой скорости поворота самолета .

Приборы для измерения угла крена и тангажа

Авиагоризонт

Предназначен для определения углов крена и тангажа , и представляет собой 3х степенной гироскоп с вертикально расположенной осью собственного вращения.

Определение угловых координат 3х степенным гироскопом основано на 1ом свойстве гироскопов – сохранять неизменным свое положение в пространстве.

Поэтому 3х степенной гироскоп может измерять только две угловые координаты, совпадающие с осями вращения рамок гироскопа, и не может измерять угловую координату относительно оси собственного вращения.

Рисунок 2.68 – Авиагоризонт.

- находится в плоскости горизонта.

При данной схеме расположения рамок угол крена определяется как угол поворота корпуса прибора относительно оси вращения наружной рамки, а угол тангажа – как угол поворота наружной рамки относительно оси вращения внутренней рамки.

Угловая скорость ухода Земли равна

;

.

Вращение Земли происходит в час.

Для устранения ухода оси собственного вращения от вертикали применяют системы вертикальной коррекции (СВК) гироскопа. Наиболее распространенным вариантом является вариант с использованием электролитического маятника (уровня), электроды которого смочены на половину. При повороте смоченные поверхности неуравновешенны – один электрод смочен на половину, другой – сухой. В результате этого изменяется сопротивление, и соленоид меняет положение, смещая центр масс. Гироскоп, прецессируя, возвращается в прежнее положение.

Рисунок 2.69 – Устройство электролитического маятника (уровня).

Аналогом авиагоризонта является гировертикаль, выдающая информацию об углах крена и тангажа в виде электронных сигналов. Для повышения точности информации применяют централизованные (центральные) гировертикали.

Рисунок 2.70 – Гировертикаль.

4.7 Приборы для определения широты и долготы