第16章电子仪表系统-2惯性导航系统
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1、中国民航大学 空管学院第十六章 电子仪表系统惯性基准系统（IRS）第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统 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。一、概述一、概述第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统 在模拟地理坐标系的水平指北平台上沿坐标系各轴方沿坐标系各轴方向装三个加速度计向装三个加速度计，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
2、的加速度分量测得东、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。 由于飞机的速度和位置是由测得的加速度经过积分而经过积分而得到得到的，因此必须知道初始条件必须知道初始条件，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。1.1.惯性原理惯性原理第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统经纬度位置;南北和东西向速度俯仰角、倾斜角高度、升降速度;地速真航向、磁航向等导航参数。2.2.功用功用可以测量出飞机的：第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统三自由度三自由度 二自由度二自由度 二、陀螺原理二、陀螺原理陀螺：是绕一支点高速旋转的物体
3、。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统二、陀螺原理二、陀螺原理陀螺主要有两个基本特性：稳定性和进动性。1.1.定轴性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”。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统定轴性定轴性第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统2.2.进动性进动性进动性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。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统进动性进动性第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统 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
4、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。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统（1 1）地平仪（三自由度陀螺）地平仪（三自由度陀螺） 地坪仪的测量原理地坪仪的测量原理三、陀螺仪表三、陀螺仪表第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统功用：功用：测量并指示飞机俯仰和倾斜角的姿态仪表。原理：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。第十六章 电子
5、仪表系统-惯性导航系统地平仪地平仪第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统地平仪地平仪第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统备用姿态仪（三自由度陀螺）备用姿态仪（三自由度陀螺）第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统（2 2）转弯协调仪（两自由度陀螺）转弯协调仪（两自由度陀螺）转弯仪转弯仪转弯仪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。指示转弯方向；指示转弯的快慢；V一定条件下无侧滑转弯的倾斜角。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统侧滑仪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
6、(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。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统（3 3）姿态指引仪）姿态指引仪第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统（4 4）陀螺罗盘）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。 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。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统陀螺半罗盘陀螺半罗盘第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统航向指示器航向指示器第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统RMIR
7、MI第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统陀螺磁罗盘陀螺磁罗盘 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。第十六章 电子仪表系统-惯性导航系统磁罗盘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
