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作用平面相垂直的平面內運動
 進動方向
 陀螺受外力矩作用時，自轉角速度矢量沿最短的路
線向外力矩矢量運動
 將外力矩矢量沿轉子自轉方向轉90度
進動特點
進動
進動方向
三自由度陀螺進動角速度
 進動角速度大小：
α為轉子軸從與外框軸垂直的位置向上或向下偏離的角度；
M為外加力矩，JΩ為轉動慣量
 決定進動角速度大小的因素
 轉子自轉角速度越大，進動角速度越小
 轉子對自轉軸的轉動慣量越大，進動角速度越小
 外力矩越大，進動角速度越大


cos

J
M
進動的特點
 進動的特點
 運動不是發生在力矩作用的方向，而是發生在
和它垂直的方向
 進動角速度，在角動量一定時，對應于一個力
矩只有一個進動角速度
 外力矩停止作用時，進動運動停止
 飛轉
陀螺力矩實驗
 物體同時繞兩個互不平行的軸旋轉時，會產生陀螺
力矩
 陀螺力矩的矢量垂直于兩個轉軸所組成的平面
陀螺力矩
陀螺力矩的方向
陀螺力矩的方向
牽連角速度矢量沿轉子
自轉軸的方向轉動90度
陀螺力矩大小
 
 
cos
cos
L H
L J

 
二自由度陀螺運動特點（一）-----
進動
二自由度陀螺以角速
度Ω自轉，同時內框
又帶著轉子繞Z軸轉
動，在自轉角速度和
牽連角速度的共同作
用下，二自由度陀螺
產生繞內框軸的陀螺
力矩，在此力矩作用
下，陀螺繞內框軸進
動
二自由度陀螺與三自由度陀螺進
動區別
 三自由度陀螺在常值外力矩作用下是等速進動，
二自由度陀螺在牽連角速度作用下是加速進動
 三自由度陀螺在外力矩消失后立即停止進動，二
自由度陀螺在牽連角速度消失后自轉軸維持等速
進動
二自由度陀螺運動特點（二）------
受迫運動
當二自由度陀螺沿內框軸
有外力矩作用時，由于陀
螺不能繞Z軸轉動，因而也
就不能繞內框軸產生陀螺
力矩，來同外力矩平衡。
因此，在外力矩的作用下，
陀螺將像普通物體一樣，加
速轉動；外力矩消失后，
陀螺維持等速轉動。
地平儀工作原理-----飛機姿態角
地平儀的主要任務是在飛機上模擬一個人工水
平面，也即模擬一條當地地垂線。
備用姿態指示器
航空地平儀-----基本組成
 三自由度陀螺和擺式地垂修正器相互配合來模擬地
垂線，擺式地垂修正器包括敏感元件和執行元件。
 控制機構可分為擺的控制機構和陀螺的控制機構，
飛機有加速度時，擺的控制機構可以自動斷開擺對
陀螺的修正，避免地平儀產生誤差。陀螺控制機構
可以保持陀螺三軸相互垂直，或在地面時將陀螺上
鎖。
航空地平儀-----修正系統
 修正系統定義
由敏感元件和力矩器組成的系統，能夠把偏離地垂線的陀螺
轉子返回到地垂線上來。
 修正系統分類（按敏感元件分）
常值式、比例式、復合式
 修正系統組成
敏感元件、執行元件
航空地平儀-----修正系統工作原理
（二）
陀螺自轉軸偏離地垂線的原因：
 陀螺儀內外軸承上的摩擦力矩和不平衡力矩
 地球自轉
 飛機的飛行速度
 飛機的機動飛行（加、減速，盤旋，轉彎等）
航空地平儀-----修正系統工作原理
（一）
當陀螺轉子偏左(或前傾)時，液體擺內的氣泡向右(或向后)移
動，改變控制電路的電流分配比例。左電極(或前電極)電路電流
增大，使橫向(或縱向)線圈筒內鐵芯向后(或向左)移動，造成橫
向(或縱向)修正線圈筒的重心后移(或左移)，產生橫向(或縱向)
修正力矩，使陀螺轉子向右(或向后)進動，直到自轉軸回到地垂
線方向為止。
姿態系統-----功用和組成
 功用
感受飛機俯仰、傾斜角，通過同步器輸出與姿態成
比例的電信號，一方面送指引指示器顯示飛機俯
仰、傾斜角，同時將信號送自動駕駛、飛行指引和
雷達穩定系統。
 組成
 垂直陀螺組件
三自由度陀螺，縱、橫向修正電動機，縱、橫向液體電
門，縱、橫向修正切斷開關，俯仰、傾斜同步傳感器，軸
端間隙限制器等。
 電子監控組件
監控電壓，陀螺轉子轉速，修正電機的控制和激磁，快慢
修正，直立和切斷，俯仰、傾斜同步器等。
姿態系統-----垂直陀螺工作原理
（2）姿態系統的結構
ADI的信號由位于電子艙的垂直陀螺提供。當陀螺
以正常速度工作時，有效的陀螺信號傳送到ADI。
正副駕駛都有自己獨立的ADI，因此需要兩套獨立
的垂直陀螺。如果兩個陀螺之中有一個出現故障，則
第三套備用陀螺工作，提供姿態指示。
姿態基準系統還有一個姿態比較功能，可以比較兩
個指示器輸出的姿態信息。如果兩個俯仰或橫滾指示
器之差大于3度，則通過儀表警告系統觸發警告。在
安裝有PFD的飛機上，在兩臺PFD的頂端顯示
“CHECK ATTITUDE”.
3.7陀螺儀表
3.7陀螺儀表
姿態指引儀
2.姿態指示系統
（1）姿態指示器（ADI）
在較早期的大型商業
飛機上，主要的姿態
指示都是在姿態指示
器（ADI）上的，在
現代屏幕顯示的飛機
上，則在主飛行顯示
　
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