3. Гироскопические вертикали

1. Общие сведения

Для определения углов крена и тангажа летательного аппа­рата необходимо иметь вертикаль. На неподвижном относительно Земли объекте истинную вертикаль можно определить с помо­щью маятника (отвеса). Применение маятника в качестве источ­ника информации о вертикали на движущемся летательном ап­парате затруднено из-за воздействия на него сил инерции. По­этому на летательных аппаратах в качестве источника вертикали используется трехстепенной гироскоп с маятниковой коррекцией. Такая система называется гировертикалью.

В гировертикалях главная ось гироскопа устанавливается в направлении истинной вертикали и поддерживается в заданном направлении с помощью системы маятниковой коррекции. Гировертикали с указателем положения ЛА относительно плоскости горизонта называются авиагоризонтами.

По способу применения гировертикали могут быть подразде­лены на недистанционные авиагоризонты—гировертикали с не­посредственной выдачей визуальных показаний углов крена и тангажа и на дистанционные гировертикали, выдающие значения углов крена и тангажа в виде электрических сигналов как на визуальные указатели, так и в схемы пилотажно-навигационного, радиотехнического и другого оборудования самолета.

К недистанционным относятся авиагоризонты типа АГИ, АГР-72, АГБ-3. В этих авиагоризонтах гироскоп и система инди­кации размещены в одном корпусе. Показывающие элементы недистанционных авиагоризонтов механически связаны с рамами гироскопа.

Недостатком недистанционных авиагоризонтов является невоз­можность использования его без дополнительных устройств на маневренных летательных аппаратах ввиду так называемого эф­фекта «складывания рам». Этот эффект заключается в том, что при поворотах ЛА по таигажу на угол ±90° ось наружной рамы совмещается с главной осью гироскопа, в результате чего гиро­скоп «выбивается».

Современные дистанционные авиагоризонты имеют в своей основе трехстепенной гироскоп с осью наружной рамы, параллельной поперечной оси самолета и установленной в дополнительной (следящей) рамс крена. Это обеспечивает невыбиваемость гироскопа.

Гировертикали предназначены для измерения углов тангажа υ и крена γ. Гировертикаль (ГВ) представляет собой трехстепенный гироскоп, главная ось которого удерживается по местной вертикали с помощью системы маятнико­вой коррекции. Так как гировертикали строят местную вертикаль или, что то же самое, плоскость горизонта, то они еще называются авиагоризонтами.

На рис. изображен авиагоризонт, оси которого относительно осей самолета (связанной системы координат) в горизонтальном полете ориентиро­ваны следующим образом:

главная ось - по нормальной оси Y₁;

ось внутренней рамы - по поперечной оси Z₁;

ось наружной рамы - по продольной оси X₁.

Шкала Ш_υ отсчета углов тангажа жестко прикреплена к наружной раме, а стрелка Сυ - к гиромотору. Шкала Ш_γ отсчета углов крена жестко скреплена с основанием прибора, а стрелка С_γ - с наружной рамой.

При повороте ЛА вокруг оси Z₁ (по тангажу) вместе с ним повернется наружная рама гироскопа относительно неподвижного гиромотора. При этом шкала Ш_υ повернется отно­сительно стрелки Сυ на угол тангажа.

При повороте ЛА вокруг оси X₁ (по кре­ну) вместе с ним повернется основание прибо­ра относительно неподвижного гиромотора. При этом шкала Ш_υ повернется относительно стрелки С_γ на угол крена.

Рассматриваемый гироскоп при углах тангажа, равных 90°, теряет одну степень свободы, так как в этом случае ось наружной рамы совме­щается с главной осью гироскопа (рис. ). Происходит «складывание» авиагоризонта, что приводит к потере им свойства устойчивости. Это объясняется тем, что в данном случае эф­фективное значение кинетического момента

Для предотвращения складывания гиро­скоп устанавливается в дополнительную раму крена (в авиагоризонтах АГД-1 и в гировертикалях курсовертикалей КВ-2Н), либо применяются специальные упоры (в авиагоризонтах АГБ-3).