2.3 Датчик угловых скоростей

Датчик угловых скоростей предназначен для измерения угловых скоростей разворота самолета относительно самолетный осей X, Y, Z:

Сигналы, пропорциональные угловым скоростям подаются в автопилот для демпфирования колебаний самолета по всем трем осям и повышения устойчивости и управляемости самолета.

Принцип действия основан на использовании трех гироскопов с двумя степенями свободы, которые реагируют на угловые скорости разворота самолета. Оси чувствительности гироскопов расположены вдоль самолетных осей.

Каждый гироскоп вместе с внутренней рамой разворачивается на угол, пропорциональный угловой скорости вращения самолета относительно соответствующей оси. Этот разворот преобразуется с помощью индукционного датчика в напряжение. Внешний вид датчиков показан на рис. 2.6.

Рис. 2.6 – Внешний вид датчиков угловых скоростей

Двухстепенной гироскоп также используется в выключателях коррекции (ВК-53, ВК-90), измеряя угловую скорость разворота самолета относительно вертикальной оси (рис. 2.7).

Рисунок 2.7 – Кинематическая схема и внешний вид выключателя коррекции

2.4 Авиагоризонты

Авиагоризонты предназначены для измерения углов крена и углов тангажа самолета.

Угол крена γ – угол между поперечной осью самолета (плоскостью крыла) и плоскостью горизонта.

Угол тангажа υ – угол между продольной осью самолета и плоскостью горизонта.

Принцип действия авиагоризонта основан на использовании гироскопа с 3-мя степенями свободы, его свойстве удерживать положение главной оси гироскопа неизменным в пространстве. В авиагоризонте главная ось гироскопа расположена по истинной вертикали и относительно нее определяются углы крена и тангажа.

Даже идеальный гироскоп, имеет «кажущийся» уход от вертикали, по которой он установлен. Имеется две причины ухода гироскопа:

1) Из-за сферичной формы Земли. При перелете самолета из одной точки Земли в другую положение вертикали меняется, а гироскоп сохраняет прежнюю вертикаль.

2) Из-за суточного вращения Земли, так как главная ось гироскопа сохраняет свое положение относительно мирового пространства, а не относительно Земли.

Реальный гироскоп имеет кроме того собственный уход, обусловленный небалансом и трением в подшипниках карданного подвеса.

Поэтому гироскоп, установленный по вертикали, только в течение короткого времени обеспечивает точное измерение вертикали места, а следовательно, и углов крена и тангажа, и требует корректировки положения главной оси. Как правило, положение главной оси гироскопа корректируется с помощью маятника. Чаще всего используется жидкостная маятниковая коррекция, которая представляет собой две стеклянные трубки, заполненные токопроводящей жидкостью, имеющие пузырек воздуха и электрические контакты (см. рис. 2.8).

а) б)

1 - воздушный пузырек; 2 - медная чаша; 3 - коррекционные двигатели; 4 - контакты; 5 - токопроводящая жидкость.

Рисунок 2.8 – Электрическая схема маятниковой коррекции

Принцип работы маятниковой коррекции заключается в следующем: жидкостный маятник установлен на внутренней раме гироскопа, и, если главная ось гироскопа установлена по вертикали, то пузырек воздуха будет находиться в центре.

Если главная ось гироскопа уходит от вертикали, то пузырек уходит на конец трубки и оголяет один из контактов. При этом прерывается электрическая цепь через проводящую жидкость. Это заставляет коррекционной двигатель создавать внешний момент, действующий на гироскоп, который в свою очередь вызывает прецессию гироскопа и возвращение его в вертикальное положение.

В некоторых авиагоризонтах используется двухкоординатный маятник, представляющий собой медную чашку с 4-мя контактами. Такой маятник можно рассматривать как два однокоординатных маятника, собранные в одном корпусе.

Во время разворота самолета и при линейных ускорениях жидкость смещается в маятнике под действием ускорения. В этом случае жидкостная коррекция стремится установить ось гироскопа по ложной вертикали. Чтобы это исключить, используют выключатель коррекции (например, ВК-53), который автоматически отключают цепи жидкостной маятниковой коррекции на время разворота при скорости разворота больше (0,1–0,3) градуса в секунду.

Выключатель коррекции – отдельный прибор, имеющий гироскоп с двумя степенями свободы. Во время разворота самолета гироскоп реагирует на угловую скорость, разворачивается и через временную задержку (6-10 с) отключает маятниковую коррекцию с помощью реле.