第16章电子仪表系统2惯性导航系统

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（3）姿态指引仪
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（4）陀螺罗盘
三自由度陀螺仪的在惯性空间具有定轴性，将陀螺
自转轴置于水平位置，并调整到指北方向，并以它作为 航向测量基准，可以指示出飞机的航向。
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（3）姿态（ ATT）方式
放在ATT位时，IRU进入姿态方式。姿态方式是备用工
作方式，只有在下列条件使用ATT方式：
飞行中，工作在NAV方式，监控系统探测到某些故障，
MSU上FAULT灯亮。
短航线飞行（或其他原因）不需要NAV方式时，不需要提
供地速、位置、航迹等其他导航数据。
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显示选择：控制左、右显示窗上导航数据的显示： TK/GS——航迹角/地速； PPOS——飞机当前位置的经、纬度； WIND——风速和风向； HDG/STS——航向/状态； TEST——提供测试信号给选择的IRU； BRT——调节显示窗的亮度。
（2）方式选择组件
用于选择IRS的工作方式，并可显示其工作或故障状态。
方式选择电门有： OFF-断开； ALIGN-对准； NAV-导航； ATT-姿态。
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•①通告牌
对准(ALIGN)通告牌（白色）——IRU在对准期间，该
灯稳亮。当系统存在一些情况需要提醒操作者注意时， “ALIGN”灯闪亮；
在磁罗盘的表壳上还固定有航向标线，它代表飞机的纵 轴线位置。当飞机航向改变后，磁条和刻度环不动，表壳上 的航向标线随飞机一起转动，相对于刻度盘转动一定角度。 这样，航向标线在刻度盘上所对的刻度读数就是磁子午线与 飞机纵轴在水平面上的夹角，即飞机的磁航向。
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•陀螺磁罗 盘 磁罗盘具有自动定向的特性，但稳定性差；陀螺半罗盘
有很好的稳定性，但不能自动定向。
将磁罗盘和陀螺罗盘结合在一起构成陀螺磁罗盘，可以
测量稳定的磁航向。
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•磁罗盘
通过感受地磁场来测量飞机的磁航向。
磁罗盘的内部装有可以自由转动的磁条和固定在磁条上 的0 -360度刻度盘，而且刻度盘的0 (N)-180度(S)线与磁条 一致，让磁条的北极(N极)指向180度方向，南极(S极)指向0 度方向。
在姿态基准方式，惯性基准系统只提供飞机的俯仰角、
倾斜角和航向(角)。在引进磁航向基准时，可提供磁航向 。
注：一旦转到ATT位，再转到ALIGN/NAV无效，除非在地
面断电（OFF）后，飞机静止条件下由ALIGN顺序进行。
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•（4）断开方式（OFF）
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•定轴性
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•2.进动性
•陀螺仪总是绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动，这 一特性称三自由度陀螺的进动性。
•进动性
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•进动性
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•磁罗盘
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•惯性导航系统的特点：
优点：惯性导航系统不依赖任何外界信息来测量导航参数， 因此不受天气或人为的干扰，具有很好的隐蔽性，是一种 完全自由式导航系统。
缺点：定位误差随时间而积累，长时间工作会产生超出
• 系统显示电门选择左或右IRU在显示器上显示计算的导 航参数。当显示选择电门在测试位时，可选择需要测试的 IRU。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/25
第16章电子仪表系统2惯性导航系统
直流供电(ON DC)通告牌（琥珀色）——当IRU失去
115伏400HZ交流电源，IRU使用28V备用电瓶供电时， 该通告牌亮 。它只能向右IRU供电5分钟。
电瓶故障(DC FAIL)通告牌（琥珀色）——当飞机电瓶
电压低于18VDC时，“DC FAIL”灯亮。
故障（FAULT）通告牌（琥珀色）——当IRU内部有故
第16章电子仪表系统-2 惯性导航系统
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2020/11/25
第16章电子仪表系统2惯性导航系统
•一、概述
惯性导航系统主要是应用敏感元件陀螺和加速度计来实
现的。
利用惯性元件（加速度计）测量飞机相对与惯性空间的
线运动和角运动参数，在给定的初始条件下，通过导航计算 机的积分运算，确定飞机的姿态、方位、速度、位置，引导 飞机沿区域导航航路飞行的领航系统。
障存在时，“FAULT”灯亮。
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•②方式选择开关
惯性基准系统的工作方式为对准方式、导航方式、姿
态基准方式和断开方式。
（1）校准方式(ALIGN) 当MSU选择在ALIGN方式时，IRU通电并需要大约10
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•地平仪
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• 地平仪
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备用姿态仪（三自由度陀螺）
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允许范围的积累误差。此外，陀螺、加速度计、计算机的 精度要求高。
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•四、惯性基准系统
1.IRS组成
惯性基准组件IRU (2个)-导航计算 方式选择组件MSU( 1个公用的)-提供系统方式选择功能; 惯性系统显示组件ISDU(1个)-提供操作者与系统之间的联
由于陀螺自转轴不能自动找北，只起到半个罗盘的
作用，故称为陀螺半罗盘。
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•陀螺半罗盘
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•航向指示 器
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•RMI
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• 当陀螺受常值外力矩作用时，陀螺不在受力的平面上转动。 当外力矩M矢量沿内框轴方向时，陀螺绕外框轴转动；相反， 当外力矩M矢量沿外框轴方向时，陀螺绕内框轴转动。
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•三、陀螺仪表
（1）地平仪（三自由度陀螺）
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地坪仪的测量原理
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门放到导航位(NAV)，系统将自动进入导航方式，进行独立 的惯性计算。
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快速对准
当IRS正常对准后，由于起飞延误，滑行等待，可以重 新对准。 快速校准的方法是:MSU开关由NAV位转回到ALIGN位， 时间大于30秒后，再转回到NAV位。这时ALIGN灯亮， 系统重新进行水平和航向调整，速度调为零，当开关又 重新拨回到NAV位时， ALIGN灯熄灭。 快速校准的先决条件是: IRS在正常工作，MSU开关已在NAV位； 地速（GS）小于20KT（海里/小时）。
系;
数模转换器DAA(2个)-将接收到的数字输入信号转换成模拟
信号输出; 在有的飞机上将惯导系统和大气数据系统综合到一起，形成 大气数据惯性基准系统(ADIRS)。
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（1）惯性基准组件
完成惯导系统的角速度、加速度测量和导航解算任务。
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•功用：测量并指示飞机俯仰和倾斜角的姿态仪表。 •原理：自转轴与当地地平面垂直，利用陀螺的定轴性稳定 了地平面，飞机相对该地平面的角度便是姿态角。
•但三自由度陀螺只 有定轴性，并无自动 定向性，加上陀螺的 漂移，所以利用有自 动敏感地垂线的单摆， 作为敏感元件，控制 陀螺自转轴与当地地 垂线重合，即模拟了 地垂线。
将方式选择开关置OFF位即断开位置时，经过30秒延
时后，除了保持断开逻辑电路的电源外，IRS的全部供电电 源均被断开，IRS系统不能工作。
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（3）惯性系统显示组件
惯性系统显示组件（ISDU）提供机组与IRU之间的联 系，主要用来做数据引进、系统状态通告、导航信息选 择显示。
分钟进行正常对准程序。
校准：就是系统建立或寻找当地的地垂线和确定当地的
真北方向。即根据地球自转和重力特性而对准到当地地垂 线和真北方向上，并估算当地纬度。在对准完成前，必须 引进现在位置。
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（2）导航方式
当系统完成对准(ALIGN)并顺利通过时，将方式选择电
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•1.惯性原理
在模拟地理坐标系的水平指北平台上沿坐标系各轴方
向装三个加速度计，它们的三个测量轴是东向轴，北向轴 和垂直方向轴(天轴)。飞机以任意向量加速运动时，便可 测得东、北、天三个方向的加速度分量，然后通过力学分 析和计算，就可得到所需要的所有导航参数。
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•二、陀பைடு நூலகம்原理
陀螺：是绕一支点高速旋转的物体。
•①二自由度
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•②三自由度
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•二、陀螺原理
•陀螺主要有两个基本特性：稳定性和进动性。
•1.定轴性
•当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不 受外力矩的作用，不管基座如何转动，支 撑在万向支架上的陀螺仪自转轴指向惯性 空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。
（2）转弯协调仪（两自由度陀螺）
•①转弯仪 •指示飞机的转弯方向，粗略反映飞机转弯的快慢程度。
•①指示转弯方向； •②指示转弯的快慢； •③V一定条件下无侧 滑转弯的倾斜角。
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转弯仪
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②侧滑仪
•用来及时发现侧滑。侧滑仪是用单摆原理制成的，其敏感 部分是一个小球，可在弯曲的玻璃管中自由滚动。管内装有 透明的阻尼液(如甲苯)，对小球的运动起阻尼作用。侧滑仪 一般与转弯仪安装在一起，配合使用。
由于飞机的速度和位置是由测得的加速度经过积分而
得到的，因此必须知道初始条件，如初始速度和位置。在 静基座(地面)情况下，初始速度为零，初始位置为当地的 经、纬度。
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•2.功用
•可以测量出飞机的：
① 经纬度位置; ② 南北和东西向速度 ③ 俯仰角、倾斜角 ④ 高度、升降速度; ⑤ 地速 ⑥ 真航向、磁航向等导航参数。