第十八次课--航向仪表

8·4陀螺半罗盘•陀螺半罗盘又称陀螺方位仪，是利用两自由度陀螺稳定性工作的仪表。可以测量转弯角度，经过校正，还可以指示飞机的航向。这种仪表不能独立测量航向，须与其他罗盘配合工作，所以叫半罗盘。1·基本结构和工作原理结构:两自由度陀螺、刻度盘、航向指标、水平修正器和方位修正器等。两自由度陀螺外框轴与飞机立轴平行；自转轴保持水平；刻度盘固定在外框上，航向指标固定在表壳上，代表飞机纵轴。测量飞机转弯角度水平修正器的修正力矩作用于外框轴，使自转轴保持在水平，方位修正器的修正力矩作用于内框轴，使自转轴能够跟踪选定的方位基准线。当飞机转弯时，自转轴方位不变，刻度盘被陀螺稳定不动，航向指标随飞机转动，因此，航向指标相对与刻度盘的转角，可以表示飞机转弯角度。测量飞机航向航向是飞机纵轴与经线的夹角。由于陀螺自转轴不能自动跟踪经线，因此要测量航向就必须把刻度盘N--S连线校正并稳定在经线方向上，航向指标指示的角度便是航向角。使用前将自转轴（N-S连线）调整到起始点经线方向；在使用过程中，水平修正器经常使自转轴保持水平；方位修正器经常使自转轴以适当的角速度在方位上进动，则半罗盘的自转轴始终稳定在飞机所在经线方向上，航向指标的指示便是航向。2·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。纬度误差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。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。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·指示器左下方的调整旋钮：推入手柄时，陀螺内外框被锁住，信号牌出现，此时，转动手柄能使整个陀螺和刻度环一起转动，从而可调整半罗盘读数。拉出手柄，陀螺内外框开锁，信号牌消失，仪表可以正常工作。4、使用特点8·5陀螺磁罗盘和罗盘系统1·基本概念有两种以上不同原理的罗盘所组成的测量飞机航向的系统称为罗盘系统，也叫航向系统。目前飞机上普遍采用的罗盘系统是综合了磁传感器和陀螺半罗盘的优点的综合系统。下图为某飞机上罗盘系统的原理框图。从图中可看出，罗盘系统是由感应式陀螺磁罗盘和远读式陀螺半罗盘组成。远读式陀螺半罗盘的测量原理和陀螺半罗盘一样，只是陀螺机构和指示器分别安装在不同部位。一般陀螺安装在电子/电气设备舱内，指示器安装在驾驶舱内。陀螺和指示器之间通过电信号来传递信息，或由陀螺直接输出电信号到有关的设备或系统。一般认为，在罗盘系统中仅由磁传感器来校正航向的那部分系统也叫陀螺磁罗盘，如其中的磁传感器使用的是感应式磁传感器，则称为感应式陀螺磁罗盘。2·罗盘系统的组成罗盘系统主要由磁罗盘、方位陀螺、控制盒、指示器、罗盘耦合器、补偿器等组成。罗盘传感器：是三相地磁感应元件，一般有2个，安装于受飞机磁场影响小的地方，如翼尖或垂直安定面内。方位陀螺：一般也是2个，安装在电气设备舱内。罗盘系统的控制面板用于控制罗盘系统的工作方式。右图为具有FREE/SLAVE工作方式的罗盘系统控制板。方式选择开关：用于选择罗盘系统的工作方式。有自由方式（FREE）和伺服方式（SLAVE）；同步指示器：用于显示指示器指示的航向和磁传感器测量的航向是否一致。人工航向同步开关：用于人工进行航向修正，沿CW（顺时针）方向扳动开关，可沿顺时针方向转动刻度盘，使指示的航向值减小；沿CCW（逆时针）方向扳动开关，可沿逆时针方向转动刻度盘，使指示的航向值增大。只有方式选择电门放DG或FREE位时，才能扳动该开关。本图为具有DG/MAG工作方式的罗盘系统控制板。方式开关：DG是陀螺半罗盘方式，MAG是地磁校正方式；人工航向同步开关同步指示器南/北开关纬度给定旋钮罗盘耦合器有2个，用于接收磁传感器和方位陀螺的输入信号，综合后输出飞机的航向信号，给指示器和其他需要飞机航向的系统。补偿器是罗盘系统的补偿装置。利用补偿器上的电位计对磁传感器罗差进行补偿，使磁传感器直接输出磁航向信号。罗盘系统无单独的指示器，而是将它的航向信号输送到两个综合的指示器上，与无线电信号进行综合指示，这两个指示器就是无线电磁指示器（RMI）和水平状态指示器HSI。HSI指示器下图所示，是一个组合仪表。它的刻度盘是由罗盘系统驱动的，随飞机航向的改变而转动。当罗盘系统出现故障时红色的HDG警告旗出现。HSI还可以指示VOR航道偏离情况以及LOC航向道偏离和GS下滑到偏离情况。当指示VOR航道偏离时，若VOR信号无效，红色的NAV警告旗出现；当指示LOC航向道偏离时，若LOC信号无效，红色的NAV出现；当GS信号无效时，红色的GS警告旗出现。表面正上方的航向标线是固定不动的，航向标线在刻度盘上对应的值代表飞机航向。在该表上，转动预选航道旋钮，可以转动预选航道指针，选择VOR航道或LOC航向道。转动预选航向旋钮可以转动预选航向游标，设置预选航向。3·罗盘系统的工作方式和基本原理从右图可以看出，罗盘系统的工作方式有自由方式和伺服方式两种。这两个方式分别对应于某些飞机上罗盘系统的陀螺半罗盘方式（DG）和地磁校正方式（MAG）。陀螺半罗盘工作方式的基本原理当罗盘系统方式选择器的电门置于方位陀螺位时，罗盘系统将处于陀螺半罗盘工作状态，当系统协调时，同步器输出陀螺方位角信号。地磁校正工作状态的原理当罗盘系统方式选择器的电门置于地磁校正位（SLAVE）(有些飞机上是MAG位)时，罗盘系统将处于地磁校正工作状态，当系统协调时，同步器输出磁航向信号。