Измерители углового ускорения и интегрирующие гироскопы

Измерение угловых ускорений самолета возможно при помощи ги­роскопа с тремя степенями свободы, если свобода вращения относительно осей карданова подвеса ограничена пружинами. Такие гироскопы в авиационных при­борах гражданской авиации не применяются.

Получение электрического сигнала, пропорционального угловому ускорению, возможно с помощью датчика угловой скорости и дифференцированием сигналя, пропорционального угловой скорости.

Дифференцирование может быть осуществлено с помощью дифференцирую­щего контура типа RC, операционного усилителя или тахогенератора. На рис. 4. 10 изображена электромеханическая схема прибора, измеряющего угловую скорость самолета и его угловое ускорение. Этот прибор используется в авто­пилоте АП-15.

На оси прецессии 4 жестко закреплен якорь в индукционного датчика, со статора 7 которого снимается напряжение, пропорциональное измеряемой угло­вой скорости. Скорость измеряется относительно оси у. С другой стороны рамы гироскопа установлен тахогенератор, ротор 2 которого жестко закреплен на оси рамы. Ротор тахогенератора представляет собой электромагнит, который создает постоянный магнитный поток. При угловой скорости самолета относительно оси y гироскоп прецессирует, и угол поворота β ротора электромагнита равен

В статорной обмотке 3 при вращении ротора наводится электродвижущая сила, пропорциональная угловой скорости движения рамы. Следовательно, сиг­нал, снимаемый со статорной обмотки тахогенератора, можно выразить таким образом:

(5.7)

Рис 5.11. Интегрирующий гироскоп

Так как тахогенератор нагружен обмоткой магнитного усилителя, то при вращении ротора в обмотке статора проходит ток, который создает магнитный поток, взаимодействующий с маг­нитным потоком ротора и обеспе­чивающий демпфирование рамы гироскопа.

Диапазон измерения углового ускорения ограничивается пример­но 15 град/с².

Интегрирующим называется такой гироскоп, у которого угол поворота одной из рам карданова подвеса пропорционален интегра­лу линейного ускорения основания прибора.

Интегрирующим гироскопом можно измерять линейную ско­рость самолета. Одна из возмож­ных схем интегрирующего гиро­скопа представлена на рис.5.11. Предположим, что на самолете ус­тановлен гироскоп с тремя степенями свободы, причем ось внешней рамы карданова подвеса совпадает с продольной осью самолета, а ось внутрен­ней рамы — с его вертикальной осью. Кинетический момент Н гироскопа нахо­дится в горизонтальной плоскости. Центр тяжести гироскопа не совпадет с цент­ром пересечения осей карданова подвеса, а смещен на величину l по оси 2.

Если самолет имеет некоторое ускорение а_Y, направленное параллельно оси у, то на гироскоп действует сила инерции, равная

(5.8)

Эта сила создает момент M_Y = —ma_Yl, действующий вокруг оси х. Под действием итого момента гироскоп прецессирует со скоростью

(5.9)

(5.10)

(5.11)

Следовательно, угол поворота наружной рамы будет

где у — скорость полета самолета; а₀ —начальный угол наружной рамы.

Таким образом, гироскоп, интегрируя ускорение, измеряет скорость полета самолета.