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二、陀螺原理
陀螺主要有兩個基本特性：穩定性和進動性。
1.定軸性
當三自由度陀螺轉子高速旋轉后，若不受
外力矩的作用，不管基座如何轉動，支撐
在萬向支架上的陀螺儀自轉軸指向慣性空
間的方位不變，這種特性叫“定軸性”。
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
定軸性
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
2.進動性
進動性
陀螺儀總是繞著與外力矩矢量相垂直的方向的轉動，這一
特性稱三自由度陀螺的進動性。
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
進動性
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
當陀螺受常值外力矩作用時，陀螺不在受力的平面上轉動。
當外力矩M矢量沿內框軸方向時，陀螺繞外框軸轉動；相反，
當外力矩M矢量沿外框軸方向時，陀螺繞內框軸轉動。
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（1）地平儀（三自由度陀螺）
地坪儀的測量原理
三、陀螺儀表
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
功用：測量并指示飛機俯仰和傾斜角的姿態儀表。
原理：自轉軸與當地地平面垂直，利用陀螺的定軸性穩定了
地平面，飛機相對該地平面的角度便是姿態角。
但三自由度陀螺只有
定軸性，并無自動定
向性，加上陀螺的漂
移，所以利用有自動
敏感地垂線的單擺，
作為敏感元件，控制
陀螺自轉軸與當地地
垂線重合，即模擬了
地垂線。
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地平儀
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地平儀
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
備用姿態儀（三自由度陀螺）
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（2）轉彎協調儀（兩自由度陀螺）
轉彎儀
①轉彎儀
指示飛機的轉彎方向，粗略反映飛機轉彎的快慢程度。
①指示轉彎方向；
②指示轉彎的快慢；
③V一定條件下無側
滑轉彎的傾斜角。
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②側滑儀
用來及時發現側滑。側滑儀是用單擺原理制成的，其敏感部
分是一個小球，可在彎曲的玻璃管中自由滾動。管內裝有透
明的阻尼液(如甲苯)，對小球的運動起阻尼作用。側滑儀一
般與轉彎儀安裝在一起，配合使用。
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
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（3）姿態指引儀
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
（4）陀螺羅盤
三自由度陀螺儀的在慣性空間具有定軸性，將陀螺
自轉軸置于水平位置，并調整到指北方向，并以它作為
航向測量基準，可以指示出飛機的航向。
由于陀螺自轉軸不能自動找北，只起到半個羅盤的
作用，故稱為陀螺半羅盤。
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陀螺半羅盤
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航向指示器
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
RMI
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陀螺磁羅盤
磁羅盤具有自動定向的特性，但穩定性差；陀螺半羅盤
有很好的穩定性，但不能自動定向。
將磁羅盤和陀螺羅盤結合在一起構成陀螺磁羅盤，可以
測量穩定的磁航向。
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
磁羅盤
通過感受地磁場來測量飛機的磁航向。
磁羅盤的內部裝有可以自由轉動的磁條和固定在磁條
上的0 -360度刻度盤，而且刻度盤的0 (N)-180度(S)線與磁
條一致，讓磁條的北極(N極)指向180度方向，南極(S極)指
向0度方向。
在磁羅盤的表殼上還固定有航向標線，它代表飛機的縱
軸線位置。當飛機航向改變后，磁條和刻度環不動，表殼上
的航向標線隨飛機一起轉動，相對于刻度盤轉動一定角度。
這樣，航向標線在刻度盤上所對的刻度讀數就是磁子午線與
飛機縱軸在水平面上的夾角，即飛機的磁航向。
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
磁羅盤
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
優點：慣性導航系統不依賴任何外界信息來測量導航參
數，因此不受天氣或人為的干擾，具有很好的隱蔽性，是
一種完全自由式導航系統。
缺點：定位誤差隨時間而積累，長時間工作會產生超出允
許范圍的積累誤差。此外，陀螺、加速度計、計算機的精
度要求高。
慣性導航系統的特點：
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四、慣性基準系統
慣性基準組件IRU (2個)-導航計算
方式選擇組件MSU( 1個公用的)-提供系統方式選擇功能;
慣性系統顯示組件ISDU(1個)-提供操作者與系統之間的聯
系;
數模轉換器DAA(2個)-將接收到的數字輸入信號轉換成模擬
信號輸出;
在有的飛機上將慣導系統和大氣數據系統綜合到一起，形成
大氣數據慣性基準系統(ADIRS)。
1.IRS組成
第十六章電子儀表系統-慣性導航系統
（1）慣性基準組件
完成慣導系統的角速度、加速度測量和導航解算任務。
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（2）方式選擇組件
方式選擇電門有：
OFF-斷開；
ALIGN-對準；
NAV-導航；
ATT-姿態。
用于選擇IRS的工作方式，并可顯示其工作或故障狀態。
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對準(ALIGN)通告牌（白色）——IRU在對準期間，該燈穩
亮。當系統存在一些情況需要提醒操作者注意時，
“ALIGN”燈閃亮；
直流供電(ON DC)通告牌（琥珀色）——當IRU失去115伏
400HZ交流電源，IRU使用28V備用電瓶供電時，該通告牌
亮。它只能向右IRU供電5分鐘。
電瓶故障(DC FAIL)通告牌（琥珀色）——當飛機電瓶電
　
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