第四章航向测量仪表课件.ppt

1、第四章第四章 航向测量仪表航向测量仪表l1、航向、地磁概念l2、磁罗盘l3、航向陀螺仪的工作原理l4、LT-2远读式陀螺盘l5、陀螺磁罗盘回目录1、航向、地磁概念、航向、地磁概念l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l二、地磁1、地磁南北极：图4-32、地磁三要素：l地磁水平分量：地磁水平分量的方向线称为磁子午线。l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。l磁差：磁子午线偏离地理子午线的角度。2、 1、航向、地磁概念（续）、航向、地磁概念（

2、续）l注意：地球上各点的磁差是不相同的 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l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。1、航向、地磁概念（续）、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。l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

3、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）、航向、地磁概念（续）l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2 2、磁罗盘、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l一、磁条式罗盘（直读式、远读式）l（一）、工作原理：图4-9l（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2 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续）l（三）磁条式罗盘的特性分析（稳定性、停滞性、涡

4、动性、一致性）1、三个力矩：l定位力矩（磁条产生的力矩）图4-11l阻尼力矩（罗盘油产生的力矩）l摩擦力矩回目录2 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续）2、特性分析：l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。l停滞性：用停滞角来表示磁罗盘的停滞性。l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 二、基本结构 由罗牌、罗盘油、外壳和航向标线、罗差修正器等组成由罗牌、罗盘油、外壳和航向标线、罗差修正器等组成l罗牌：敏感部分（保持水平，重心通常偏在支点南面）罗牌：敏感部分（保持水平，重心通常偏在支点南面）l罗盘油：增加阻尼

5、和减小罗牌对轴承的压力罗盘油：增加阻尼和减小罗牌对轴承的压力l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。l结构结构 两对小磁条两对小磁条l修正方法修正方法 E E W W抵消纵轴方向磁场抵消纵轴方向磁场, ,减小东西罗差；减小东西罗差； N N S S抵消横轴方向磁场抵消横轴方向磁场, ,减小南北罗差减小南北罗差 （由机务人员按规定的时间进行）。（由机务人员按规定的时间进行）。2 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续）l二、感应式磁罗盘根据地磁感应原理来测量磁航向l（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

6、感应地磁场：图4-16lE=-W d/dtlW：线圈圈数；：磁通l地=H地Sl铁心的导磁系数lH地地磁lS铁心的截面积 回目录 e e反映航向反映航向2 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续） 2、单相地磁感应元件的工作原理：图4-19lE=-W d/dtl=HSlE=-WHSd/dtl（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 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续）问题：l1、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；l2、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

7、也将随之变化。解决方法：l1、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。l2、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 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续）l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l（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：la、半圆罗差：由飞机硬铁磁场水平分量引起的罗差。lb、圆周罗差和象限罗

8、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 2、磁罗盘（续）、磁罗盘（续）l（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3 3、航向陀螺仪的工作原理、航向陀螺仪的工作原理l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

9、3、航向陀螺仪的工作原理（续）、航向陀螺仪的工作原理（续）l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v结构结构: :三自由度陀螺、刻度盘、航三自由度陀螺、刻度盘、航向指标、水平修正器和方位修正器向指标、水平修正器和方位修正器等。等。v三自由度陀螺外框轴与飞机立轴平三自由度陀螺外框轴与飞机立轴平行；自转轴保持水平；航向指标固行；自转轴保持水平；航向指标固定在表壳上，代表飞机纵轴定在表壳上，代表飞机纵轴 2、基本工作原理：只能测量飞机的航向变化角或转弯角，如果使陀螺自转轴与相应基准线一致，还可以测量相应航向角。l真航向角-真子午

10、线l磁航向角-磁子午线l大圆航向角-起始子午线和转弯角度和转弯角度和转弯角度和转弯角度3 3、航向陀螺仪的工作原理（续）、航向陀螺仪的工作原理（续）l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。l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 3、航向陀螺仪的工作原理（续）、航向陀螺仪的工作原理（续）l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

11、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 3、航向陀螺仪的工作原理（续）、航向陀螺仪的工作原理（续）l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。l1、纬度误差l2、速度误差l3、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 例如，陀螺半例如，陀螺半罗盘具有根据北京罗盘具有根据北京地区的纬度（约为地区的纬度（约为4040）给定的常值）给定的常值方位角速度，那末方位角速度，那末在广州地

12、区在广州地区( (纬度纬度约为约为2323) )，纬度，纬度误差积累的速度为误差积累的速度为3.783.78/ /小时。小时。v由于地球自转引由于地球自转引起陀螺方位偏离起陀螺方位偏离后，若给定的方后，若给定的方位修正角速度不位修正角速度不能按飞机所在纬能按飞机所在纬度的变化而自动度的变化而自动进行调节，则要进行调节，则要引起误差，这种引起误差，这种误差称为纬度误误差称为纬度误差。差。 l用陀螺半罗盘用陀螺半罗盘测量真航向测量真航向( (或或磁航向磁航向) )时，若时，若仪表没有对飞仪表没有对飞机运动引起的机运动引起的自转轴方位偏自转轴方位偏离进行修正而离进行修正而产生的误差，产生的误差，称为

13、速度误差。称为速度误差。l飞行速度越大，飞行速度越大，误差越大。误差越大。 例如：飞机在北京上空向东平飞，速度为例如：飞机在北京上空向东平飞，速度为800800公里公里/ /小时，小时，速度误差为速度误差为6 621/21/小时。小时。l机械误差是指陀螺静机械误差是指陀螺静平衡不良平衡不良( (重心偏离重心偏离支点支点) )、轴承摩擦等、轴承摩擦等机械原因使自转轴进机械原因使自转轴进动，偏离经线，从而动，偏离经线，从而产生的误差。产生的误差。4 4、LT-2LT-2远读式陀螺盘远读式陀螺盘l一、功用及组成：图4-46、图4-51l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

14、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 4、LT-2LT-2远读式陀螺盘（续）远读式陀螺盘（续）l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

15、录4 4、LT-2LT-2远读式陀螺盘（续）远读式陀螺盘（续）l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l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5 5、陀螺磁罗盘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l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l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）l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l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

16、量航向l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5 5、陀螺磁罗盘（续）陀螺磁罗盘（续）2、罗盘系统的基本组成和协调关系：图4-61罗盘系统的基本组成：l远读式磁罗盘：测量磁航向l陀螺半罗盘：方位角l协调通道：快协调：飞机起飞前及机动飞行结束后消除积累误差（10度/秒以上）；慢协调：协调速度的选择：14.5度/分l陀螺继电器：角速度=0.10.3度/秒，当飞机的转弯角速度大于这个角速度的时候，切断协调通道。回目录5 5、陀螺磁罗盘（续）陀螺磁罗盘（续）l二、LTC-2陀螺磁罗盘1、功用和组成：图4-62l测量和指示飞机的磁航向，经磁差修正后可指示真航向；l指示飞机转弯角度l为自动驾驶仪和航向指示器提供磁航向信号2、系统工作原理：图4-63l第一随动系统：l第二随动系统：图4-65l第三随动系统：图4-64l副表系统的工作：图4-66l全套罗盘的工作：回目录5 5、陀螺磁罗盘（续）陀螺磁罗盘（续）3、LTC-2罗盘的结构：图4-67l磁感应传感器 GHC-3l修正机构 SHC-1：图4-68l陀螺机构 TH-4：图4-69l主指示器 ZH-1l放大器l副表放大器4、主要技术数据5、检查和故障分析回目录