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位為指示。
在協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎儀里使用的陀螺有多種多樣。有的使用工作在6000rpm 的直流馬達(dá)，
也有使用通過儀表內(nèi)自帶的靜變流機(jī)供電的交流無刷馬達(dá)。也有一些采用氣動和電
動一體的，這種儀表在其中一種能源失效的情況下仍能正常工作。
在一些直升機(jī)上，陀螺的萬向框的移動用來操作機(jī)翼平衡系統(tǒng)，在直升機(jī)受到
氣流的影響時，該系統(tǒng)可以自動穩(wěn)定直升機(jī)在橫滾方向的變化。
這種儀表還必須注明“沒有俯仰姿態(tài)信息”，以免和地平儀混淆。
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圖7.3-3 協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎儀
7.3.3 轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀和速率陀螺
1． 轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀
通過對陀螺儀表的介紹，我們知道速率陀螺是一種單自由度陀螺，它用來測量
直升機(jī)圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動的速率，單位為度/分，而不是測量轉(zhuǎn)動的度數(shù)。
轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀由兩部分組成，轉(zhuǎn)彎指示部分由陀螺機(jī)構(gòu)控制，而側(cè)滑指示部分可
以是重力操作指針，也可以是比較多見的曲形管球裝置，如圖7.3-4 所示。
圖7.3-4 轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀
2． 速率陀螺
通過圖7.3-5 我們來看看速率陀螺的原理。陀螺轉(zhuǎn)子繞其自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，它支撐
在內(nèi)框上。內(nèi)框連接到儀表的結(jié)構(gòu)上，這樣使轉(zhuǎn)子繞內(nèi)框軸有一個自由度。轉(zhuǎn)彎率
的測量運用了陀螺的進(jìn)動性，用一根彈簧來限制內(nèi)框的移動。
當(dāng)陀螺靜止時，由于彈簧的限制力，陀螺保持旋轉(zhuǎn)軸水平，因此，對于速率陀
螺不需要一個專門的起動機(jī)構(gòu)，同樣速率陀螺的轉(zhuǎn)子不需要很高的轉(zhuǎn)速，一般在
4000-5000 轉(zhuǎn)/分鐘。當(dāng)然維持轉(zhuǎn)速在適當(dāng)?shù)闹低瑯又匾�，因為陀螺的進(jìn)動性直接與
轉(zhuǎn)速成正比。
假設(shè)直升機(jī)向左轉(zhuǎn)彎，左轉(zhuǎn)彎使得內(nèi)框前端向左移動，這相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子上施加
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了一個垂直于旋轉(zhuǎn)平面的力，這個力與直升機(jī)的轉(zhuǎn)彎速率成正比。于是，陀螺
的進(jìn)動性將會使內(nèi)框帶指針轉(zhuǎn)動一定讀數(shù)。
如果沒有限制彈簧，對于一個穩(wěn)定的力F，陀螺的旋轉(zhuǎn)軸將一直轉(zhuǎn)動，直到與
力的輸入軸重合為止。由于彈簧的存在，陀螺的進(jìn)動力與彈簧的力將會達(dá)到一個平
衡，內(nèi)框?qū)⒕S持在一定的角度，從刻度盤上得到一個直升機(jī)轉(zhuǎn)彎率的指示。各種儀
表有不同的刻度盤，但它們都有一個相同的標(biāo)準(zhǔn)，RATE1 代表每分鐘180 度，RATE2
代表每分鐘360 度，RATE3 代表每分鐘540 度，RATE4 代表每分鐘720 度，不是所有
的儀表都有這四個刻度，通常在零刻度左右兩邊各有一個刻度，并且刻度下面標(biāo)有
“兩分鐘轉(zhuǎn)彎”，這代表指針指在一個刻度時直升機(jī)完成360 度轉(zhuǎn)彎需要兩分鐘。
圖7.3-5 速率陀螺
3． 傾斜指示
轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀的另一個指示是傾斜指示（或者叫側(cè)滑指示）。在某些儀器中利用鐘
擺錘，某些使用曲型球管裝置，當(dāng)直升機(jī)水平直飛時，小球或鐘擺在重力作用下處
在中間位置，在轉(zhuǎn)彎時小球或鐘擺的位置由重力和離心力的合力決定，小球和鐘擺
的移動都有阻尼力，以防止不必要的搖擺。如圖7.3-6，直升機(jī)處于水平直飛狀態(tài)，
鐘擺在重力的作用下處在中心位置，指針讀數(shù)為零。
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圖7.3-6 傾斜指示
直升機(jī)向左轉(zhuǎn)彎，側(cè)滑儀的外殼也隨直升機(jī)偏離垂直線，這使得鐘擺也企圖偏
離外殼的中心線，由于轉(zhuǎn)彎的離心力同樣作用在鐘擺上，所以最終鐘擺仍停留在儀
表的中心線，這說明鐘擺的重力和離心力相平衡。
第7.4 節(jié)羅盤
7.4.1 地磁
1. 簡介
地球本身可以看成是一個巨大的磁鐵，它的磁極位于地理兩極的附近。
在兩極之間的磁力線通過地球的表面以及地表以上的大氣；在地表上的磁力線
相對較弱，磁力線并不和地表平面平行，它們和地表平面成一個角度；這個角度在
赤道附近基本可以忽略，而在兩極附近非常明顯。
2. 磁差
由于地球的磁極與地理兩極位置并不相同，所以地球的磁力線并不與地理上的
經(jīng)線平行。如圖7.4-1 所示，它們之間成一個角度，這個角度被稱為“磁差”，它對
直升機(jī)的全球?qū)Ш椒浅Ｖ匾��?br /> 26
圖7.4-1 磁差
我們可以用圖表來表示某個地區(qū)的磁差角，把圖中所有磁差角相同的點連起來，
就可以得到圖7.4-2 的曲線，這些曲線稱為等偏角線，他們相當(dāng)于磁經(jīng)線，不太規(guī)
則。所有偏差角為零的線定義為無偏差線。
圖7.4-2 等偏角線
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3. 羅盤構(gòu)造
直升機(jī)的羅盤基本上就是一個永久磁鐵，它通過某種方式懸掛起來使得自己可
以與地球的磁場方向一致，磁鐵的北極總是指向地球的磁北極。
4. 磁傾角
由于地球的磁場作用在整個地球表面，在赤道上，磁力線基本和地表平行，越
接近磁極，磁力線和地表的角度越大，到達(dá)磁極，磁力線以90 度的直角進(jìn)入地表。
如圖7.4-3 所示。一個自由懸掛的磁鐵主要受到兩個力的作用，一個是水平方向上
的，我們稱為H 分量；一個是垂直方向上的，我們稱為Z 分量，它們的合力稱為T，
合力T 使得磁鐵磁極的指向和水平面成一個角度，這個H 和T 之間的角度稱為磁傾
角。
圖7.4-3 磁傾角
由于磁傾角的存在，我們必須想辦法盡量減少它對直讀式羅盤的影響，尤其是
當(dāng)直升機(jī)在高緯度的地區(qū)作業(yè)時。磁傾角接近90 度，羅盤磁針將不能正確指示。
為了克服磁傾角的影響，使羅盤只對地球磁場的水平分量作出反應(yīng)，其中一種
辦法就是把羅盤的磁鐵做成垂擺式。
7.4.2 直升機(jī)磁場
1. 直升機(jī)磁場以及它對直升機(jī)羅盤的影響
直升機(jī)本身會產(chǎn)生一個磁場，磁場的大小也不穩(wěn)定，這對直升機(jī)羅盤的設(shè)計者
來說是一個難題，這個磁場對羅盤的指示來說是一潛在的誤差源而無法避免。不過，
通過對這個磁場的分析，我們可以將它分類， 或者也可以把它分解成在規(guī)定方向上
的分量，這樣我們就可以采取相應(yīng)的措施減少這些分量引起的誤差。
2. 直升機(jī)磁場磁特點
 永久性：由于使用在直升機(jī)結(jié)構(gòu)、動力裝置、或其他設(shè)備上的鐵質(zhì)、鋼質(zhì)
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的部件引起的；這些材料在建造的時候，或者直升機(jī)長時間在一個航
向上飛行時，被地球磁場磁化而具有磁性。
 暫時性：由于直升機(jī)的金屬部件被地球的磁場‘軟性’磁化而引起的；這
　
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