航空迷：航空航天科普之—人工地垂線中雙自由對陀螺儀如何安裝？

透過前面的分享我們知道，我們可以利用雙自由度陀螺儀和液體擺的組合來組成地平儀的修正系統，那麼雙自由度陀螺它在飛機上是怎樣安裝的呢？它有兩種安裝方式，今天我們就來說一下這兩種安裝方式。

雙自由度陀螺儀是垂直陀螺儀（或地平儀）的基礎部分，它由陀螺轉子、內環和外環組成。陀螺轉子通常採用三相非同步電動機。

為測得俯仰角和傾斜角，雙自由度陀螺儀有兩種基本安裝方式，一種是外環軸平行於飛機的縱軸，稱為縱向安裝，如圖所示，另一種是外環軸平行於飛機橫軸，稱為橫向安裝，如圖所示。

陀螺儀安裝形式

下面我們分別討論這兩種不同安裝方式的陀螺儀測量原理、測量誤差和測量範圍。

縱向安裝

縱向安裝的陀螺儀的測量原理如圖所示。當飛機俯仰時，帶動錶殼和外環隨機體一起轉動，而內環繞內環軸保持穩定，外環繞內環軸相對內環轉過的角度，即為儀表測量出的飛機俯仰角，因而內環軸成為儀表測量俯仰角的測量軸。當飛機傾斜時，帶動錶殼隨機體一起轉動，而外環繞外環軸保持穩定，錶殼繞外環軸相對外環轉過的角度，即為儀表測出的飛機傾斜角，因而外環軸成為儀表測量傾斜角的測量軸。

從測量誤差看，

外環軸縱向安裝，其方向始終與飛機縱軸平行，因而，無論在飛機俯仰的情況下測量的傾斜角，或是飛機傾斜情況下測量俯仰角，儀表姿態角的測量軸始終與飛機姿態角的定義軸重合，這樣儀表所測量到的是飛機的真實俯仰角和真實傾斜角，即

縱向安裝的陀螺儀，對飛機姿態角的測量是沒有測量方法誤差的。

從測量範圍來看，

縱向安裝的陀螺儀，當飛機俯仰90時，外環軸與自轉軸重合，出現“環架自鎖”而不能正常工作，所以俯仰角的測量範圍小於90；當飛機傾斜角或橫滾360時，外環軸與自轉軸始終保持垂直關係，所以測量傾斜角的範圍可達360。

橫向安裝

橫向安裝的雙自由度陀螺儀的測量原理如圖所示。當飛機俯仰時，帶動錶殼隨機體一起轉動，而外環繞外環軸保持穩定；錶殼繞外環軸相對外環轉過的角度，即為儀表測出的非機動額俯仰角，因而外環軸成為儀表俯仰角的測量軸。當飛機傾斜時，帶動錶殼和外環跟隨機體一起轉動，而內環繞內環軸保持穩定；外環軸繞內環軸相對於內環轉過的角度，即為儀表測出的飛機的傾斜角，因而內環軸成為儀表傾斜角的測量軸。

從測量誤差來看，

外環軸橫向安裝，其方向始終與飛機橫軸平行。因而，無論在飛機俯仰的情況下測量傾斜角，還是在傾斜的情況下測量俯仰角，儀表姿態角的測量均與飛機姿態角的定義軸不重合，這樣儀表就出現和姿態角的測量誤差。這種測量誤差叫做垂直陀螺儀或地平儀的支架誤差。

從測量範圍來看，

橫向安裝的陀螺儀，當飛機傾斜或橫滾90時，外環軸與自轉軸重合，出現“環架自鎖”現象而不能正常工作，所以測量傾斜角範圍小於90；當飛機俯仰360時，外環軸和自轉軸始終保持垂直關係，所以測量俯仰角範圍可達360。

目前，在機動效能較大的飛機上使用的垂直陀螺儀或地平儀，其雙自由度陀螺儀的外環軸不是直接安裝在錶殼上的，而是安裝在一個始終保持水平的隨動托架（也叫做伺服托架）上，而托架軸縱向安裝在錶殼（即飛機上），這時傾斜角的測量軸已變為托架軸。這種安裝方法，既保證了不會造成測量誤差，又保證了俯仰角和傾斜角的測量範圍可達360。

從上面的分享我們瞭解到了，地平儀人工地垂線系統中的雙自由度陀螺儀的兩種安裝方式及其測量誤差與測量範圍，你get到了嗎？我們這次就分享到這裡。

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