第十四次课 陀螺仪表
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单自由度陀螺的进动性
自转角速度矢量向右，使 基座反时针转动，那么外 力矩方向向上，根据陀螺 进动规律，自转角速度矢 量，将沿最短途径转向外 力矩矢量的方向，也就是 陀螺绕内框轴转动，即自 转角速度矢量向上进动， 进动角速度矢量沿内框轴 向外。转弯仪正是利用单 自由度陀螺的进动特点工 作的。
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二自由度陀螺的进动性
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F作用在外框轴上
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陀螺绕内框轴进动
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自转角速度朝左，外力矩矢量朝前，前轮向右转弯。
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⑵ 稳定性：两自由度陀螺能够抵抗干扰力矩，力图保持其自转轴 相对惯性空间方向稳定的特性，称为陀螺的稳定性。陀螺的稳定 性有两种表现形式：
第7节
陀螺仪表
飞机的姿态仪表和航向仪表，如地平仪、航向 陀螺、惯性导航系统等，大多是利用陀螺特性 工作的。
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7·1
1·陀螺的定义和分类
陀螺基本知识
能高速旋转并且旋转轴能在空间改变方向的物体，叫做陀螺 。 陀螺的种类很多，目前飞机上应用最多的是刚体转子陀螺和 激光陀螺。
自转轴具有两个自由度的陀螺，叫两自由度陀螺。
Paቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe 15
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进动特点比较
两自由度陀螺等速进动；两自由度陀螺在外 力矩消失后，立即停止进动。 单自由度陀螺加速进动；单自由度陀螺在基 座旋转停止后，等速进动。
自转轴具有一个自由度的陀螺，叫单自由度陀螺。 有的书上根据转子具有的自由度分类，则把上面所说的两自 由度陀螺和单自由度陀螺分别称为三自由度陀螺和两自由度 陀螺。
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单
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2·两自由度陀螺的特性
两自由度陀螺具有两个基本特性：进动性和稳定性。 ⑴ 进动性：两自由度陀螺受外力矩作用时，它的转动方向与外 力矩方向相互垂直的特性，称为两自由度陀螺的进动性。 进动方向：角动量矢量沿最短途径转向外力矩矢量的方向。 右手螺旋法则：将右手大母指伸直，其余四指以最短路线从角 动矢量方向握向外力矩矢量的方向，则大拇指的方向就是进动 角速度矢量的方向。
a·由干扰力矩所引起的陀螺进动，称为漂移。只要陀螺角动量比 较大，陀螺的漂移就很缓慢，在一定时间内自转轴相对惯性空间 方位改变也很微小。 b·陀螺受到冲击力矩作用时，自转轴将在原来的空间方向附近作 高频微幅的圆锥形震荡运动，这种震荡运动称为章动。由于章动 的频率很高，振幅很小，且由于轴承摩擦和空气阻尼等，章动会 很快衰减下来，可以认为陀螺受冲击力矩作用时也是稳定的。这 是陀螺稳定性的又一表现。在航空仪表中，利用两自由度陀螺的 稳定性可以确定飞机的姿态和航向。
Page 10
基座倾斜自转轴仍保持水平
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⑶·陀螺稳定性和进动性的关系及影响因素
陀螺的稳定性越高，在干扰力矩作用下，陀螺的进动角 速度就越小；反之，进动角速度越大。
陀螺稳定性和进动性的大小与下列四个因素有关：
第一，转子自转角速度越大，稳定性越好，进动性越差
； 第二，转子对自转轴的转动惯量越大，稳定性越好，进 动性越差； 第三，外力矩越大，稳定性越差，进动性越好。外力矩 一定时，进动角速度也一定；外力矩消失后，陀螺立即停止 进动； 第四，自转轴与外框轴垂直时，稳定性好，否则，稳定 性将变差。
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影响稳定性的因素（转动惯量：转动惯性）
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3·单自由度陀螺的特性
单自由度陀螺的基本特性是进动性。单自由度陀螺不具有稳 定性。 当单自由度陀螺基座绕其缺少自由度的方向转动时，陀螺将 绕内框轴转动，这种特性称为单自由度陀螺的进动性。 进动方向：角动量矢量沿最短途径转向基座旋转角速度矢量 方向。 单自由度陀螺具有敏感基座绕缺少自由度的轴方向转动的特 性，可用作测量飞机角速度和角位移的仪表。
单自由度陀螺的进动性
自转角速度矢量向右，使 基座反时针转动，那么外 力矩方向向上，根据陀螺 进动规律，自转角速度矢 量，将沿最短途径转向外 力矩矢量的方向，也就是 陀螺绕内框轴转动，即自 转角速度矢量向上进动， 进动角速度矢量沿内框轴 向外。转弯仪正是利用单 自由度陀螺的进动特点工 作的。
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二自由度陀螺的进动性
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F作用在外框轴上
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陀螺绕内框轴进动
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自转角速度朝左，外力矩矢量朝前，前轮向右转弯。
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⑵ 稳定性：两自由度陀螺能够抵抗干扰力矩，力图保持其自转轴 相对惯性空间方向稳定的特性，称为陀螺的稳定性。陀螺的稳定 性有两种表现形式：
第7节
陀螺仪表
飞机的姿态仪表和航向仪表，如地平仪、航向 陀螺、惯性导航系统等，大多是利用陀螺特性 工作的。
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1·陀螺的定义和分类
陀螺基本知识
能高速旋转并且旋转轴能在空间改变方向的物体，叫做陀螺 。 陀螺的种类很多，目前飞机上应用最多的是刚体转子陀螺和 激光陀螺。
自转轴具有两个自由度的陀螺，叫两自由度陀螺。
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进动特点比较
两自由度陀螺等速进动；两自由度陀螺在外 力矩消失后，立即停止进动。 单自由度陀螺加速进动；单自由度陀螺在基 座旋转停止后，等速进动。
自转轴具有一个自由度的陀螺，叫单自由度陀螺。 有的书上根据转子具有的自由度分类，则把上面所说的两自 由度陀螺和单自由度陀螺分别称为三自由度陀螺和两自由度 陀螺。
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单
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2·两自由度陀螺的特性
两自由度陀螺具有两个基本特性：进动性和稳定性。 ⑴ 进动性：两自由度陀螺受外力矩作用时，它的转动方向与外 力矩方向相互垂直的特性，称为两自由度陀螺的进动性。 进动方向：角动量矢量沿最短途径转向外力矩矢量的方向。 右手螺旋法则：将右手大母指伸直，其余四指以最短路线从角 动矢量方向握向外力矩矢量的方向，则大拇指的方向就是进动 角速度矢量的方向。
a·由干扰力矩所引起的陀螺进动，称为漂移。只要陀螺角动量比 较大，陀螺的漂移就很缓慢，在一定时间内自转轴相对惯性空间 方位改变也很微小。 b·陀螺受到冲击力矩作用时，自转轴将在原来的空间方向附近作 高频微幅的圆锥形震荡运动，这种震荡运动称为章动。由于章动 的频率很高，振幅很小，且由于轴承摩擦和空气阻尼等，章动会 很快衰减下来，可以认为陀螺受冲击力矩作用时也是稳定的。这 是陀螺稳定性的又一表现。在航空仪表中，利用两自由度陀螺的 稳定性可以确定飞机的姿态和航向。
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基座倾斜自转轴仍保持水平
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⑶·陀螺稳定性和进动性的关系及影响因素
陀螺的稳定性越高，在干扰力矩作用下，陀螺的进动角 速度就越小；反之，进动角速度越大。
陀螺稳定性和进动性的大小与下列四个因素有关：
第一，转子自转角速度越大，稳定性越好，进动性越差
； 第二，转子对自转轴的转动惯量越大，稳定性越好，进 动性越差； 第三，外力矩越大，稳定性越差，进动性越好。外力矩 一定时，进动角速度也一定；外力矩消失后，陀螺立即停止 进动； 第四，自转轴与外框轴垂直时，稳定性好，否则，稳定 性将变差。
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影响稳定性的因素（转动惯量：转动惯性）
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3·单自由度陀螺的特性
单自由度陀螺的基本特性是进动性。单自由度陀螺不具有稳 定性。 当单自由度陀螺基座绕其缺少自由度的方向转动时，陀螺将 绕内框轴转动，这种特性称为单自由度陀螺的进动性。 进动方向：角动量矢量沿最短途径转向基座旋转角速度矢量 方向。 单自由度陀螺具有敏感基座绕缺少自由度的轴方向转动的特 性，可用作测量飞机角速度和角位移的仪表。