5.2.4. Датчик угловых скоростей (дус)

Для контроля совершения координированных разворотов на самолете используется комбинированный электрический указатель поворота типа ЭУП. Он включает в себя датчик скольжения и указатель поворота, построенного на гироскопе с двумя степенями свободы.

Гироскоп с двумя степенями свободы имеет только две оси: ось собственного вращения и ось прецессии, перпендикулярную ей. При повороте гироскопа вокруг оси, перпендикулярной этим двум осям, с угловой скоростью возникает гироскопический момент, стремящийся совместить ось собственного вращения с осью вынужденного вращения по кратчайшему расстоянию. Если этому гироскопическому моменту противодействует момент сопротивления(например, момент пружины), то такое устройство может быть использовано для измерения угловой скорости. Здесь– угол поворота оси прецессии,– удельная жесткость пружины.

После окончания переходного процесса угол поворота гироскопа вокруг оси прецессии пропорционален угловой скорости

. (5.2)

Рис. 5.8. Кинематическая схема датчика угловой скорости

В герметичном корпусе 3 ДУСа (рис. 5.7) расположена внутренняя рама 2 двухстепенного гироскопа, выполненная в виде герметичного сосуда. Ось – ось прецессии,– ось собственного вращения ротора 1, ось– ось измерения угловой скорости. Внутренняя рама представляет собой поплавок, плавающий в жидкости, находящейся между рамой 2 и корпусом 3. Это позволяет существенно разгрузить ось прецессии от моментов трения и повысить чувствительность прибора. Противодействующие пружины 4 служат для уравновешивания гироскопического момента, а потенциометр 5 – для выдачи электрического сигнала, пропорционального измеряемой скорости. Угол поворота оси прецессии ограничен пятью градусами. Минимальная угловая скорость, на которую может реагировать прибор

, (5.3)

где – момент трения по оси прецессии.

Датчик угловой скорости используется в САУ для формирования закона управления стабилизации самолета относительно центра тяжести.

5.3. Приборы и комплексы для измерения курса

Курсом называется угол между северным направлением меридиана и продольной осью самолета, отсчитанной в горизонтальной плоскости. В зависимости от выбранного меридиана различают истинный, магнитный, компасный и ортодромический курсы.

5.3.1. Магнитные датчики курса

К магнитным датчикам курса относятся компас и индукционный датчик (ИД). Принцип действия этих приборов основан на использовании магнитного поля Земли. Индукционные датчики курса предназначены для измерения магнитного курса. Основой магнитного датчика является так называемый магнитный зонд (рис. 5.9,а), который представляет собой два пермаллоевых стержня, параллельных друг другу и лежащих в горизонтальной плоскости. Каждый из сердечников охвачен первичной обмоткой, питающейся переменным напряжением . Обмотки намотаны таким образом, что магнитные потоки,в первом и втором стержнях в каждый момент времени равны по величине и обратны по направлению. Следовательно, в каждый момент времени суммарный магнитный поток от двух первичных обмоток равен нулю, и он не может индицировать ЭДС во вторичной обмотке.

Рис. 5.9. Электрические схемы: а – магнитного зонда; б – индукционного датчика

Магнитный поток горизонтальной составляющей магнитного поля Земли может проникать в сердечники только тогда, когда потоки ,малы и существует магнитная проницаемость сердечников. Таким образом, дважды за период изменения напряжения магнитный потокизменяет свое значение от нуля до максимума. Следовательно, потоктрансформируется из постоянного в пульсирующий.

Пульсирующий магнитный поток горизонтальной составляющей магнитного поля Земли индицирует во вторичной обмотке, охватывающей оба стержня, напряжение

, (5.4)

где – число витков во вторичной обмотке;– магнитный курс, который меняется с двойной частотой по отношению к переменному напряжению.

Так как величина зависит еще и от географической широты места, для измерения магнитного курса с помощью индукционного датчика используется схема, приведенная на рис. 5.9,б. В ней имеются три магнитных зонда, оси измерения которых расположены под углом 60°. Вторичные обмотки соединены в треугольник и питают статор сельсина. Расшифровывающая следящая система, куда входят сельсин, усилитель и двигатель, разворачивает ротор сельсинав положение, при котором с ротора снимается нулевой сигнал. Таким образом, угол разворота ротора сельсина характеризует магнитный курс.

Для уменьшения влияния вертикальной составляющей магнитного поля Земли при кренах самолета магнитные зонды помещают на платформу, установленную в карданов подвес и имеющую некоторую маятниковость, а для предотвращения колебаний платформы вся система находится в демпфирующей жидкости.

Влияние магнитных полей самолета компенсируется специальным девиационным прибором, установленном на датчике, и лекальным механизмом, имеющимся в схеме расшифровывающейся следящей системы.

Описанное выше устройство называется магнитным индукционным датчиком и имеет точность определения магнитного курса ±1,5°.