第四章航向測量儀表

1、第四章第四章 航向測量儀表航向測量儀表l1、航向、地磁概念l2、磁羅盤l3、航向陀螺儀的工作原理l4、LT-2遠(yuǎn)讀式陀螺盤l5、陀螺磁羅盤回目錄1、航向、地磁概念、航向、地磁概念l一、地球的經(jīng)緯線及經(jīng)緯度經(jīng)面、經(jīng)線（真子午線、地理子午線）、主經(jīng)面、主經(jīng)線、經(jīng)度（東半球、西半球）東經(jīng)、西經(jīng)等概念：圖4-1緯線、赤道、緯度（南緯、北緯）等概念：圖4-2回目錄l二、地磁1、地磁南北極：圖4-32、地磁三要素：l地磁水平分量：地磁水平分量的方向線稱為磁子午線。l磁傾角：地磁水平分量方向與地磁矢量方向的夾角稱為磁傾角。l磁差：磁子午線偏離地理子午線的角度。2、 1、航向、地磁概念（續(xù)）、航向、地磁概念（

2、續(xù)）l注意：地球上各點(diǎn)的磁差是不相同的 每一地的磁差不是絕對不變的，有兩種變化：a、緩慢變化，每年的變化平均值叫磁差年變率。b、突變；地球磁場在全球范圍內(nèi)突然發(fā)生急劇而不規(guī)則的擾動(dòng)稱“磁暴”，要引起磁差的急劇變化?；啬夸沴三、航向：航向是指飛機(jī)縱軸與子午線在水平面上的夾角：真航向、磁航向、羅航向、大圓航向。1、航向、地磁概念（續(xù)）、航向、地磁概念（續(xù)）1、真航向：飛機(jī)縱軸與真子午線在水平面上的夾角。2、磁航向：飛機(jī)縱軸與磁子午線在水平面上的夾角。3、羅航向：飛機(jī)縱軸與羅子午線在水平面上的夾角。l羅子午線：飛機(jī)磁場水平分量與地磁水平分量的合成方向4、大圓航向：（飛機(jī)沿大圓圈線飛行的路線）飛機(jī)縱軸

3、所在的大圓圈平面與航線起始點(diǎn)的真子午面的夾角。圖4-7、8回目錄1、航向、地磁概念（續(xù)）、航向、地磁概念（續(xù)）l它們之間的關(guān)系：磁航向角=真航向角-（磁差）羅航向角=磁航向角-（羅差）大圓航向角=真航向角-經(jīng)線收斂角回目錄2 2、磁羅盤、磁羅盤它是通過感受地磁來測量磁航向的儀表，分為磁條式和感應(yīng)式。磁條式：結(jié)構(gòu)簡單可靠感應(yīng)式：用來與陀螺半羅盤組成羅盤系統(tǒng)回目錄l一、磁條式羅盤（直讀式、遠(yuǎn)讀式）l（一）、工作原理：圖4-9l（二）、結(jié)構(gòu)：圖4-10羅牌：由兩根平行的小磁條和刻度環(huán)組成羅差修正器羅盤油 航向標(biāo)線殼體等2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)）l（三）磁條式羅盤的特性分析（穩(wěn)定性、停滯性、渦

4、動(dòng)性、一致性）1、三個(gè)力矩：l定位力矩（磁條產(chǎn)生的力矩）圖4-11l阻尼力矩（羅盤油產(chǎn)生的力矩）l摩擦力矩回目錄2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)）2、特性分析：l穩(wěn)定性：用羅牌運(yùn)動(dòng)的行程時(shí)間、衰減率和穩(wěn)定時(shí)間來表示磁羅盤的穩(wěn)定性。l停滯性：用停滯角來表示磁羅盤的停滯性。l渦動(dòng)性：羅盤外殼以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，羅牌受到阻尼力矩的作用而偏離磁子午線，這種現(xiàn)象稱為渦動(dòng)?；啬夸?二、基本結(jié)構(gòu) 由羅牌、羅盤油、外殼和航向標(biāo)線、羅差修正器等組成由羅牌、羅盤油、外殼和航向標(biāo)線、羅差修正器等組成l羅牌：敏感部分（保持水平，重心通常偏在支點(diǎn)南面）羅牌：敏感部分（保持水平，重心通常偏在支點(diǎn)南面）l羅盤油：增加阻尼

5、和減小羅牌對軸承的壓力羅盤油：增加阻尼和減小羅牌對軸承的壓力l羅差修正器：抵消飛機(jī)磁場影響，減小羅差。羅差修正器：抵消飛機(jī)磁場影響，減小羅差。l結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 兩對小磁條兩對小磁條l修正方法修正方法 E E W W抵消縱軸方向磁場抵消縱軸方向磁場, ,減小東西羅差；減小東西羅差； N N S S抵消橫軸方向磁場抵消橫軸方向磁場, ,減小南北羅差減小南北羅差 （由機(jī)務(wù)人員按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行）。（由機(jī)務(wù)人員按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行）。2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)）l二、感應(yīng)式磁羅盤根據(jù)地磁感應(yīng)原理來測量磁航向l（一）、地磁感應(yīng)原理：說明如何利用線圈感受地磁水平分量（H）而產(chǎn)生地磁感應(yīng)電勢的原理。1、單線圈怎樣

6、感應(yīng)地磁場：圖4-16lE=-W d/dtlW：線圈圈數(shù)；：磁通l地=H地Sl鐵心的導(dǎo)磁系數(shù)lH地地磁lS鐵心的截面積 回目錄 e e反映航向反映航向2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)） 2、單相地磁感應(yīng)元件的工作原理：圖4-19lE=-W d/dtl=HSlE=-WHSd/dtl（二）測定磁航向的原理單相地磁感應(yīng)元件的感應(yīng)電勢與航向角的余弦成正比（圖4-21）回目錄2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)）問題：l1、當(dāng)單相地磁感應(yīng)元件處在磁子午線對稱的兩個(gè)位置時(shí)，測量線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電勢大小相等，相位相同；l2、飛機(jī)所在緯度不同，雖然航線不變，但因?yàn)榈卮潘椒至看笮“l(fā)生變化，測量線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電勢大小

7、也將隨之變化。解決方法：l1、采用三相地磁感應(yīng)元件，并用它和同步器、放大器、隨動(dòng)電動(dòng)機(jī)等組成的隨動(dòng)系統(tǒng)。用三相地磁感應(yīng)元件測量磁航向：圖4-22、圖4-23、圖4-24、圖4-25、圖4-26、圖4-27。l2、采用兩個(gè)單相地磁感應(yīng)元件，用矢量合成法。用兩個(gè)單相地磁感應(yīng)元件組成的磁航向測量系統(tǒng)（圖4-28）回目錄 2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)）l三、磁羅盤的誤差：磁羅盤的誤差主要有儀表本身的構(gòu)造誤差，由飛機(jī)磁場引起的羅差，以及各種飛行狀態(tài)引起的飛行誤差l（一）、羅差及其消除：飛機(jī)磁場的水平分量引起羅差。1、羅差的分類：la、半圓羅差：由飛機(jī)硬鐵磁場水平分量引起的羅差。lb、圓周羅差和象限羅

8、差：由飛機(jī)上軟鐵磁場的水平分量引起的羅差。2、羅差的消除：羅差修正器回目錄2 2、磁羅盤（續(xù)）、磁羅盤（續(xù)）l（二）、飛行誤差：當(dāng)飛機(jī)俯仰、傾斜、盤旋、加速或減速時(shí)，飛機(jī)磁場和地磁的垂直分量要對磁羅盤產(chǎn)生影響，使磁羅盤產(chǎn)生誤差。1、俯仰傾斜誤差：飛機(jī)俯仰傾斜時(shí)，磁羅盤敏感部分仍保持水平，飛機(jī)硬鐵磁場的垂直分量則在敏感部分的平面上產(chǎn)生一個(gè)分量，引起誤差。2、轉(zhuǎn)彎誤差：是飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)地磁垂直分量所引起的誤差?；啬夸? 3、航向陀螺儀的工作原理、航向陀螺儀的工作原理l一、航向陀螺儀（陀螺半羅盤）的功用 用來測量飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎角度，借助其他羅盤還可以指示飛機(jī)的大圓圈航向、真航向、磁航向。圖4-40回目錄3

9、3、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）l二、航向陀螺儀的基本組成和工作原理1、基本組成：三自由度陀螺、刻度盤、航向指標(biāo)、水平修正器、方位修正器等回目錄v結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :三自由度陀螺、刻度盤、航三自由度陀螺、刻度盤、航向指標(biāo)、水平修正器和方位修正器向指標(biāo)、水平修正器和方位修正器等。等。v三自由度陀螺外框軸與飛機(jī)立軸平三自由度陀螺外框軸與飛機(jī)立軸平行；自轉(zhuǎn)軸保持水平；航向指標(biāo)固行；自轉(zhuǎn)軸保持水平；航向指標(biāo)固定在表殼上，代表飛機(jī)縱軸定在表殼上，代表飛機(jī)縱軸 2、基本工作原理：只能測量飛機(jī)的航向變化角或轉(zhuǎn)彎角，如果使陀螺自轉(zhuǎn)軸與相應(yīng)基準(zhǔn)線一致，還可以測量相應(yīng)航向角。l真航向角-真子午

10、線l磁航向角-磁子午線l大圓航向角-起始子午線和轉(zhuǎn)彎角度和轉(zhuǎn)彎角度和轉(zhuǎn)彎角度和轉(zhuǎn)彎角度3 3、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）l三、對內(nèi)環(huán)的修正方法（水平修正）1、按垂直度修正法：這種修正實(shí)質(zhì)上是使轉(zhuǎn)子軸修正到垂直外環(huán)軸的位置。2、水平修正：是把轉(zhuǎn)子軸修正到水平位置。l四、對外環(huán)的修正方法（方位修正）1、用配重補(bǔ)償與儀表制造廠的緯度相對應(yīng)的地球自轉(zhuǎn)誤差2、只補(bǔ)償內(nèi)環(huán)干擾力矩和地球自轉(zhuǎn)引起的誤差3、外力補(bǔ)償法回目錄3 3、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）l五、起始方位的給定和方位調(diào)整的方法：借助其它羅盤把陀螺轉(zhuǎn)子軸或刻度盤定到起始子午線上。1、采用鎖緊

11、裝置將陀螺鎖緊后再轉(zhuǎn)到所需的方位。2、利用協(xié)調(diào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤、陀螺電位計(jì)電刷或感應(yīng)式同步器轉(zhuǎn)子等?；啬夸? 3、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）、航向陀螺儀的工作原理（續(xù)）l六、陀螺半羅盤的誤差（一）自走誤差：包括方位修正角速度不能自動(dòng)調(diào)節(jié)引起的緯度誤差和速度誤差，及陀螺不平衡和軸承摩擦引起的機(jī)械誤差。l1、緯度誤差l2、速度誤差l3、機(jī)械誤差（二）支架傾斜誤差：當(dāng)飛機(jī)俯仰、傾斜時(shí)，由于外環(huán)軸偏離當(dāng)?shù)氐卮咕€而使陀螺半羅盤產(chǎn)生的誤差?；啬夸?例如，陀螺半例如，陀螺半羅盤具有根據(jù)北京羅盤具有根據(jù)北京地區(qū)的緯度（約為地區(qū)的緯度（約為4040）給定的常值）給定的常值方位角速度，那末方位角速度，那末在廣州地

12、區(qū)在廣州地區(qū)( (緯度緯度約為約為2323) )，緯度，緯度誤差積累的速度為誤差積累的速度為3.783.78/ /小時(shí)。小時(shí)。v由于地球自轉(zhuǎn)引由于地球自轉(zhuǎn)引起陀螺方位偏離起陀螺方位偏離后，若給定的方后，若給定的方位修正角速度不位修正角速度不能按飛機(jī)所在緯能按飛機(jī)所在緯度的變化而自動(dòng)度的變化而自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，則要進(jìn)行調(diào)節(jié)，則要引起誤差，這種引起誤差，這種誤差稱為緯度誤誤差稱為緯度誤差。差。 l用陀螺半羅盤用陀螺半羅盤測量真航向測量真航向( (或或磁航向磁航向) )時(shí)，若時(shí)，若儀表沒有對飛儀表沒有對飛機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的自轉(zhuǎn)軸方位偏自轉(zhuǎn)軸方位偏離進(jìn)行修正而離進(jìn)行修正而產(chǎn)生的誤差，產(chǎn)生的誤差，稱為

13、速度誤差。稱為速度誤差。l飛行速度越大，飛行速度越大，誤差越大。誤差越大。 例如：飛機(jī)在北京上空向東平飛，速度為例如：飛機(jī)在北京上空向東平飛，速度為800800公里公里/ /小時(shí)，小時(shí)，速度誤差為速度誤差為6 621/21/小時(shí)。小時(shí)。l機(jī)械誤差是指陀螺靜機(jī)械誤差是指陀螺靜平衡不良平衡不良( (重心偏離重心偏離支點(diǎn)支點(diǎn)) )、軸承摩擦等、軸承摩擦等機(jī)械原因使自轉(zhuǎn)軸進(jìn)機(jī)械原因使自轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)，偏離經(jīng)線，從而動(dòng)，偏離經(jīng)線，從而產(chǎn)生的誤差。產(chǎn)生的誤差。4 4、LT-2LT-2遠(yuǎn)讀式陀螺盤遠(yuǎn)讀式陀螺盤l一、功用及組成：圖4-46、圖4-51l二、工作原理1、水平修正原理：水平修正器由液體擺、水平修正電動(dòng)機(jī)

14、和盤旋切斷裝置組成。圖4-472、方位修正原理：方位修正電路由方位信號部分和方位修正電動(dòng)機(jī)組成。圖4-483、遠(yuǎn)讀指示原理：由同步傳感器、同步接收器、放大器、減速器和電動(dòng)機(jī)組成。圖4-494、航向給定原理：由給定旋鈕、轉(zhuǎn)換電門、電阻R1、R2、R3和航向給定電動(dòng)機(jī)、減速器等組成。圖4-50回目錄4 4、LT-2LT-2遠(yuǎn)讀式陀螺盤（續(xù)）遠(yuǎn)讀式陀螺盤（續(xù)）l三、LT-2陀螺半羅盤的結(jié)構(gòu)1、主指示器：由三自由度陀螺、水平修正器、方位修正器、航向給定電動(dòng)機(jī)、航向同步傳送器、指示部分和偏航信號輸出部分等組成。圖4-542、操縱臺：圖4-55、圖4-563、復(fù)示器：圖4-57、圖4-58、圖4-59回目

15、錄4 4、LT-2LT-2遠(yuǎn)讀式陀螺盤（續(xù)）遠(yuǎn)讀式陀螺盤（續(xù)）l四、LT-2的全套電路1、直流電路2、交流電路3、信號系統(tǒng)電路l五、使用1、主要技術(shù)性能2、空中使用：指標(biāo)轉(zhuǎn)變角度、指示大圓航向、指示磁航向、指示偏航角度回目錄5 5、陀螺磁羅盤陀螺磁羅盤羅盤系統(tǒng)：由磁羅盤和陀螺半羅盤組成的航向測量系統(tǒng)?；啬夸沴一、羅盤系統(tǒng)的基本原理1、磁羅盤和陀螺半羅盤的有機(jī)結(jié)合l磁羅盤：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，能直接測量磁航向（定向性好）；缺點(diǎn)：不穩(wěn)定，機(jī)動(dòng)飛行時(shí)誤差較大（穩(wěn)定性差）l飛機(jī)起飛前和飛機(jī)等速平飛中：磁羅盤比較準(zhǔn)確地測量出磁航向l陀螺半羅盤：優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，能測量飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎角度；缺點(diǎn)：定向性差，不能直接測量航向l飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行過程中：利用陀螺半羅盤的穩(wěn)定性來穩(wěn)定磁羅盤測量出的磁航向5 5、陀螺磁羅盤（續(xù)）陀螺磁羅盤（續(xù)）2、羅盤系統(tǒng)的基本組成和協(xié)調(diào)關(guān)系：圖4-61羅盤系統(tǒng)的基本組成：l遠(yuǎn)讀式磁羅盤：測量磁航向l陀螺半羅盤：方位角l協(xié)調(diào)通道：快協(xié)調(diào)：飛機(jī)起飛前及機(jī)動(dòng)飛行結(jié)束后消除積累誤差（10度/秒以上）；慢協(xié)調(diào)：協(xié)調(diào)速度的選擇：14.5度/分l陀螺繼電器：角速度=0.10.3度/秒，當(dāng)飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎角速度大于這個(gè)角速度的時(shí)候，切斷協(xié)調(diào)通道?；啬夸? 5、陀螺磁羅盤（續(xù)）陀螺磁羅盤（續(xù)）l二、LTC-2陀螺磁羅盤1、功用和組成：圖4-62l測