陀螺儀在航空飛行領域的應用:由于各種電子設備和電腦控制的高科技發(fā)展,各種現(xiàn)代飛機的設計大多數(shù)都是靜不穩(wěn)定的,必須利用電子設備和電腦來輔助控制來使飛機取得良好的飛行控制。這種飛機單純依靠飛行員手指來控制難度會加大。飛機雖然仍能飛行,但是會出現(xiàn)不同程度的搖晃不定,總是處于一種不穩(wěn)定的飛行狀態(tài)。有時重心設定的不太準確,稍微有差別,也會使飛機飛行不太穩(wěn)定??罩杏懈鞣N亂流,也會使飛機飛行不夠穩(wěn)定,這時就使用陀螺儀增穩(wěn),飛機就會一直平穩(wěn)的飛行,讓飛行員感覺更容易操控飛機,做出各種動作也更加標準。機械式陀螺儀的結構簡單,制造成本低,但精度相對較低,適用于中低精度場合。吉林實時航姿儀
陀螺儀的原理,陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不滅的理論設計出來的。陀螺儀一旦開始旋轉,由于輪子的角動量,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。通俗地說,一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。大家如果玩過陀螺就會知道,旋轉的陀螺遇到外力時,它的軸的方向是不會隨著外力的方向發(fā)生改變的。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為車軸有一股保持水平的力量,人們根據(jù)這個道理,用它來保持方向,制造出來的東西就叫做陀螺儀,然后再用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。吉林實時航姿儀工業(yè)機器人利用陀螺儀校準機械臂姿態(tài),提升加工精度。
人們利用陀螺的力學性質所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在航海、航天、特種等各個領域有著普遍的應用。比如:回轉羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動等。陀螺儀的種類很多,按用途來分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統(tǒng)中,作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示,作為駕駛和領航儀表使用。陀螺儀還可分為壓電陀螺儀,微機械陀螺儀,光纖陀螺儀和激光陀螺儀,它們都是電子式的,并且它們可以和加速度計,磁阻芯片,GPS,做成慣性導航控制系統(tǒng)。
垂直陀螺儀整個裝置內部分為上下兩部分,上半艙容納陀螺儀的機電設備,下半艙則包含了所有的系統(tǒng)電子器件。上半艙的基本部件主要由陀螺轉子、常平架、角度傳感器、力矩器四個部分構成。(1)陀螺轉子:常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機、無刷直流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉,并使其轉速近似為常值。(2) 常平架:陀螺儀的內、外框架,或稱內、外環(huán),它是使陀螺自轉軸獲得所需轉動自由度的結構,同時也是支撐整個陀螺儀運轉的機械結構。(3) 角度傳感器 :用來測量陀螺儀內外環(huán)以及框架轉軸之間的轉動角度,此角度就是測量的飛機的姿態(tài)角。通常,陀螺系統(tǒng)中有兩組角度傳感器,一組安裝在框架上,一組安裝在外環(huán)相應的支撐結構上。(4) 力矩器:用來為主軸位置的修正提供修正力矩補償。在陀螺系統(tǒng)中,一般有兩組修正力矩器,分別安裝在框架和外環(huán)支撐殼體上。 量子陀螺儀利用原子干涉原理,精度比傳統(tǒng)類型高百倍。
轉子陀螺儀,液浮陀螺儀經(jīng)過幾十年的發(fā)展,技術上已相對成熟,目前主要作為敏感傳感器應用到武器系統(tǒng)上,以實現(xiàn)隨動跟蹤與制導,但在降低溫控裝置功耗和噪聲等方面,仍有提升空間。動力調諧陀螺儀,在20世紀70年代到20世紀90年代被普遍應用,但隨著光學陀螺儀技術的出現(xiàn)和發(fā)展,其各方面性能指標均不占優(yōu)勢,在各領域逐漸被光學陀螺儀所取代,目前國內外已基本停止了對動力調諧陀螺儀的研究。靜電陀螺儀仍是目前實際應用中,精度較高的陀螺儀,但由于其工藝復雜、成本昂貴、抗干擾能力差等缺陷,如今只在高精度慣性導航系統(tǒng)中繼續(xù)應用,受關注度較低,各國正努力尋求其替代品,未來進一步發(fā)展的空間相對受限?;┌鍍戎猛勇輧x,分析滑行姿態(tài)助力技術提升。吉林實時航姿儀
虛擬現(xiàn)實頭盔內置陀螺儀,追蹤頭部轉動提升沉浸感。吉林實時航姿儀
陀螺儀的前世今生,陀螺儀由1850年法國物理學家萊昂·傅科在研究地球自傳中獲得靈感而發(fā)明出來的,類似像是把一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上,靠陀螺的方向來計算角速度,和現(xiàn)在小巧的芯片造型大相徑庭。陀螺儀發(fā)明以后,首先被用在航海上(當年還沒有發(fā)明飛機),后來被用在航空上。因為飛機飛在空中,是無法像地面一樣靠肉眼辨認方向的,而飛行中方向都看不清楚危險性極高,所以陀螺儀迅速得到了應用,成為飛行儀表的主要。吉林實時航姿儀