什么是飞行器三自由度( 二 )


三自由度陀螺原理是怎样的?从力学的观点近似的分析陀螺的运动时 , 可以把它看成是一个刚体 , 刚体上有一个万向支点 , 而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动 , 所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动 。更确切地说 , 一个绕对称铀高速旋转的飞轮转子叫陀螺 。将陀螺安装在框架装置上 , 使陀螺的自转轴有角转动的自由度 , 这种装置的总体叫做陀螺仪 。
陀螺仪的基本部件有:
(1)陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法米来使陀螺转子绕自转轴高速旋转 , 并见其转速近似为常值);
(2)内、外框架(或称内、外环 , 它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构);
(3)附件(是指力矩马达、信号传感器等) 。
根据框架的数目和支承的形式以及附件的性质决定陀螺仪的类型有:
三自由度陀螺仪(具有内、外两个框架 , 使转子自转轴具有两个转动自由度 。在没有任何力矩装置时 , 它就是一个自由陀螺仪) 。
二自由度陀螺仪(只有一个框架 , 使转子自转轴具有一个转动自由度) 。
根据二自由度陀螺仪中所使用的反作用力矩的性质 , 可以把这种陀螺仪分成三种类型:
速率陀螺仪(它使用的反作力矩是弹性力矩);
积分陀螺仪(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);
无约束陀螺(它仅有惯性反作用力矩);
现在 , 除了机、电框架式陀螺仪以外 , 还出现了某些新型陀螺仪 , 如静电式自由转子陀螺仪 , 挠性陀螺仪 , 激光陀螺仪等 。
陀螺仪原理对固定指施加电压 , 并交替改变电压 , 让一个质量块做振荡式来回运动 , 当旋转时 , 会产生科里奥利加速度 , 此时就可以对其进行测量;这有点类似于加速度计 , 解码方法大致相同 , 都会用到放大器 。
陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成 。陀螺仪一旦开始旋转 , 由于转子角动量 , 陀螺仪有抗拒方向改变的趋向 。

螺旋仪是一种用来传感与维持方向装置 , 基于角动量守恒理论设计出来的 。陀螺仪多用于导航、定位等系统常用实例如手机GPS定位导航、卫星三轴陀螺仪定位 。
陀螺仪的装置 , 一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表 。从力学的观点近似的分析陀螺的运动时 , 可以把它看成是一个刚体 , 刚体上有一个万向支点 , 而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动 , 所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动 。
按照转子转动的自由度分成双自由度陀螺仪(也称三自由度陀螺仪)和单自由度陀螺仪(也称二自由度陀螺仪) 。前者用于测定飞行器的姿态角 , 后者用于测定姿态角速度 , 因此常称单自由度陀螺仪为 。
我国自行研究开发的"歼-10"战斗机说是三轴变稳飞机.."三轴变稳"是什么意思啊?教-8还发展了IFSTA(Integrated Flight Test Simulate Aircraft)改型 , 即“综合飞行测试模拟飞机”的意思 , 又称多轴变稳机 。该改型可模拟复杂的飞行状态 , 代号K-8V , 具有了高级教练机的一些特性 。K-8V能模拟多种战机空中飞行的特性 , 甚至在下一代战机没有研制出来之前 , 将图纸上的设计参数输入到其模拟设备中 , 即可进行模拟飞行 , 从而达到验证、评估、优化和训练的目的 。目前该设备可装入8套参数 , 模拟8种飞机的特性 。研制K-8V时 , 洪都集团曾寻求与美国卡尔斯班公司等西方集团合作 , 但西方公司一方面受官方限制不可向中国输出先进航空技术 , 另一方面要价太高 。美国国家试验学校曾表示愿意合作 , 但仅仅限于训练方面 。洪都最终主要依靠自身力量 , 完成了K-8V的研制 。根据洪都设计人员后来与英国宇航公司的交流 , 发现虽然双方从未在多轴变稳领域合作 , 但走的路子相同 , 甚至使用的软件都几乎一样 。与歼-6改进的BW-1单轴变稳机相比 , K-8V采用了二余度、机械保障电传飞行控制系统 , 在三个轴向上实现了变稳 , 是具有实用意义的变稳试验机型 。未来K-8V将发展为五个轴向变稳 , 加装光纤传输飞行控制系统 , 并实现发动机数字全权限控制 。