陀螺仪器原理是什么_陀螺刚度因素有哪些

　　陀螺仪器原理

　　三种最常见的飞行仪表，姿态指示器、航向指示器、转弯指针和倾斜指示器，都由陀螺仪控制。要了解这些仪器是如何工作的，需要了解陀螺原理和仪器电源系统的知识。机械陀螺仪由一个轮子或转子组成，其质量集中在其周界。转子有轴承使其能够高速旋转。转子和轴有不同的安装配置，允许转子组件围绕一个或两个垂直于其旋转轴的轴旋转。为了使转子悬浮旋转，轴首先安装在支承环上。如果支架与旋转轴连接处的支承环周围呈90°角，支承环和转子都可以自由移动360°。在这种配置中，陀螺被称为自激陀螺。它只能绕一个垂直于旋转轴的轴旋转。支撑环也可以安装在外圈内。支承点与刚刚描述的支架相同，在支撑环周围与旋转轴连接处成90°。在外环上安装一个支架，使转子在旋转时在两个平面上旋转。它们都垂直于转子的旋转轴。转子因绕轴旋转而旋转的平面不算作旋转平面。这种结构的陀螺仪，两个环加上安装支架，被称为自由陀螺仪，因为它可以绕两个垂直于转子旋转轴的轴自由旋转。因此，装有旋转陀螺仪的支承环可在外圈内自由转动360°除非陀螺仪的转子在旋转，否则它没有异常的特性；它只是一个普遍安装的轮子。当转子高速旋转时，陀螺表现出一些独特的特性。***种称为陀螺刚度，或空间刚度。这意味着自由陀螺的转子总是指向同一个方向，而不管陀螺的基座是以哪种方式定位的

　　当陀螺仪受到外力矩或绕给定轴旋转时，可以通过进动现象来测量陀螺的方位。当一个绕轴旋转的物体在垂直于旋转轴的方向上施加外力时，进动就发生了。这种绕旋转轴的旋转被检测出来，并且关于这个旋转的信息被传送到一个马达或其他装置，该装置在相反的方向上施加转矩，从而取消进动并保持其方向。进动也可以用两个互相垂直的陀螺仪来防止。转速可以通过在恒定时间间隔内抵消转矩的脉动来测量。

　　陀螺刚度因素：

　　重量对于给定的尺寸，重质量比轻质量更能抵抗干扰力。角速度转速越高，刚度或对挠度的阻力就越大。重量集中的半径-当质量的主要重量集中在边缘附近，以高速旋转时，会获得最大效果。轴承摩擦力向陀螺施加偏转力的任何摩擦力。最小的轴承摩擦力保持最小的偏转力。陀螺仪在空间中保持刚性的这一特性在使用陀螺仪的姿态指示仪表和定向指示器中得到了利用。进动是陀螺仪的第二个重要特性。通过在陀螺的水平轴上施加一个力，会出现一种独特的现象。施加的力受到阻力。陀螺仪对其水平轴的响应，而不是围绕垂直轴运动。换句话说，施加在旋转陀螺仪轴上的力不会导致轴倾斜。相反，陀螺仪的响应就好像在陀螺转子旋转方向上施加了90°的力。陀螺旋转而不是倾斜。[图10-95]陀螺仪的这种可预测的受控进动用于转弯和倾斜仪器。

　　陀螺仪是一种在底座上安装有旋转盘或转轮的装置，其轴可以在一个或多个方向自由转动，以保持其方向，而不考虑基座的任何运动。但是，方向会随着外部扭矩的变化而改变，方向也会发生变化。陀螺仪是由机械惯性旋转装置（包括万向节、轴、转子和其他电子和光学装置）等技术演变而来的。每个组件都利用系统的某些物理特性，使其能够检测绕某个轴的旋转速度。

　　陀螺仪设计

　　陀螺仪是一个巨大的转子，固定在称为万向节的轻型支承环中。万向节由无摩擦轴承组成，这些轴承将中心转子与外界扭矩隔离。旋转轮的轴定义了旋转轴。转子有三个旋转自由度，绕一个轴旋转。它在高速下保持其中心转子的高速旋转轴，从而获得非凡的平衡稳定性。