Гироскопические пилотажные и навигационные приборы


Наиболее важными бортовыми гироскопическими приборами являются авиагоризонты, указатели поворота, гирополукомпасы, а также выключатели коррекции.

Авиагоризонты. В настоящее время применяются авиагоризонты типа АГК-47Б, АГБ-2, АГБ-3 (рис. 12), АГР-72, АГР-144 и дистанционные авиагоризонты типа АГД-1. Авиагоризонт АГД-1 (рис. 13) является наиболее распространенным.

Рис. 12. Кинематическая схема авиагоризонта АГБ-3
1-сельсин-датчик тангажа: 2 рамка гироузла; 3 - гироузел; 4 - сельсин-датчик крена; 5-упор; 6,9-моментные двигатели; 7 - ограничитель; 8-жидкостный датчик коррекции; 10 — силуэт самолета; 11 — шкала крена; 12 — арретир; 13 — флажок отказа питания; 14-индекс; 15 - шкала тангажа; 16 - сельсин-приемник тангажа; 11-кремальера регулировки горизонта; 18-двигатель-генератор; 19 — усилитель

Рис. 13. Кинематическая схема авиагоризонта АГД-1
1, 14, 16-двигатель-генератор; 2, 5, 23-коммутаторы; 3, 5, 10 - рамки; 4, 24 — электродвигатели; 7, 12, 13, 17 — сельсины; 8, 9 — реле; 11 — индуктивный датчик; 15 — катушка; IS — шестерня; 19, 22 — индексы; 20 — шкала; 21 — кремальера; 25 - жидкостной маятниковый переключатель; 26 — контакты выключателя коррекции; 27 — жидкостной выключатель

Благодаря тому, что система индикации авиагоризонта АГД-1 связана с гироскопом электрически, индикация продольных углов самолета получается естественной: верхняя часть шкалы углов тангажа указателя окрашена в голубой цвет, а нижняя — в коричневый. Пилот видит на авиагоризонте взаимное расположение самолета, земли и неба таким, каким оно является в действительности.

Расположение гироагрегата авиагоризонта АГД-1 вблизи центра масс летательного аппарата обеспечивает хорошую устойчивость и точность гировертикали.

При включении авиагоризонта АГД-1 загорается сигнальная лампа на лицевой стороне прибора, которая должна погаснуть не позже чем через 15 с. Через 1—1,5 мин после включения авиагоризонт должен правильно показывать стояночные углы тангажа и крена самолета.

Следует помнить, что при взлете гировертикаль авиагоризонта АГД-1 накапливает погрешность выдачи сигналов тангажа со скоростью до 1° за кажую минуту взлета. После разворота летательного аппарата на 90° эта погрешность по углу тангажа переходит в погрешность по углу крена.

При разворотах летательного аппарата коррекция авиагоризонта (от маятникового переключателя) отключается по сигналам от выключателя коррекции.

Контроль показаний авиагоризонта АГД-1 в полете. В полете необходимо периодически контролировать правильность работы авиагоризонта по дублирующему авиагоризонту и другим пилотажным приборам. Контроль показаний углов крена ведется по указателю скольжения и указателю поворота (если крен отсутствует, то шарик указателя скольжения находится в центре и стрелка указателя поворота — на нулевом делении шкалы). Правильность показаний углов тангажа контролируется по вариометру, указателю скорости и высоты полета.

При неправильных показаниях авиагоризонта необходимо установить режим прямолинейного горизонтального полета по дублирующим приборам и кратковременно нажать кнопку автоматического арретирования. Арретир устанавливает плоскость следящей рамки параллельно основанию гироагрегата, а главную ось гироскопа нормально к этому основанию.

После окончания процесса арретирования происходит автоматическое арретирование гироскопа. Если через 15 с авиагоризонт не будет давать правильных показаний, его следует выключить и дальнейшее пилотирование, производить по дублирующим приборам.

Пользоваться кнопкой арретирования при углах тангажа более ±4° нельзя, так как иначе после арретирования будет выключена продольная коррекция гироскопа.

Электрические указатели поворота (ЭУП) имеют гиромоторы с электродвигателями постоянного тока (типа ЭУП-53) и электродвигателями переменного тока (типа ЭУП-57).

При эксплуатации у электрических указателей поворота контролируются состояние коллекторно-щеточного узла и высота щеток. При наличии боль шого количества щеточной пыли коллектор прочищается и продувается сжатым воздухом под давлением 1,5—2,0 кгс/см2. Затем измеряется величина потребляемого тока.

К числу параметров, позволяющих контролировать работоспособность ЭУП, кроме тока, относятся: чувствительность при плоском развороте с заданной угловой скоростью, погрешность при заданных значениях крена и угловой скорости, величина застоя подвижных индексов и время их возврата из крайних положений.

Выключатели коррекции (ВК-53РБ/РШ, ВК-90) предназначены для отключения коррекции гироприборов (авиагоризонтов, гирополукомпасов и др.) при разворотах и виражах. Выключатели коррекции типа ВК-53-РБ/РШ выключают коррекцию с задержкой 5—15 с. Выключатели коррекции типа ВК-90 имеют задержку времени как при выключении, так и при включении коррекции. Выключатели коррекции типа ВК-90 реагируют на угловую скорость в два раза меньшую, чем ВК-53РБ, и не включают коррекцию при рысканиях на развороте.

При эксплуатации выключателей коррекции целесообразно периодически контролировать их работоспособность, обращая особое внимание на задерживание времени задержки выключения коррекции и на соблюдение симметричности задержки. Эти проверки, а также измерение тока, потребляемого каждой фазой гиромотора, выполняют при периодических видах технического обслуживания.

Гирополукомпасы (ГПК). В отличие от авиагоризонтов у гирополукомпасов ось собственного вращения гироскопа расположена в горизонтальной плоскости. Гироскоп гирополукомпаса не корректируется в горизонтальной плоскости. Поэтому при измерении курса возникают погрешности, обусловленные вращением Земли и перемещением летательного аппарата относительно Земли.

Для уменьшения погрешностей в показаниях курса производится коррекция кажущегося ухода гирополукомпаса и коррекция горизонтального положения оси ротора гироскопа. Гирополукомпасам свойственна карданная погрешность, представляющая собой разность между углом курса, измеряемым в горизонтальной плоскости, и показаниями гирополукомпаса при наклоне (по крену или тангажу) оси наружной рамки от вертикального положения. Наиболее распространенным в настоящее время является гирополукомпас ГПК-52.

В варианте ГПК-52Ю гирополукомпас может применяться в южном полушарии. В варианте ГПК-52АП гирополукомпас используется датчиком курса в автопилотах типа АП-6Е.

Гирополукомпасы обладают рядом методических и инструментальных погрешностей. К методическим относятся карданная, и виражная погрешности.

Карданная погрешность гирополукомасов возникает при появлении углов крена и тангажа летательного аппарата, когда ось внешней рамки отклоняется от вертикального положения. Причиной этой погрешности служат геометрические особенности конструкции карданного подвеса. Величина карданной погрешности определяется зависимостью

Df=a-arctg(tgacosg)

где g — угол крена (тангажа) летательного аппарата; a —угол между осью ротора гироскопа и продольной осью летательного аппарата.

Виражная погрешность в гирополу компасах появляется при виражах и возникает в связи с работой коррекционного устройства, обеспечивающего перпендикулярность положения ротора гироскопа к плоскости внешней рамки гироузла. В отличие от карданной погрешности виражная погрешность непрерывно накапливается в процессе выполнения виража и не исчезает после его окончания. Для уменьшения виражных погрешностей часто выключают горизонтальную коррекцию гироскопа ГПК при виражах.

В процессе подготовки к вылету пилот (штурман) должен установить ручку широтного потенциометра на пульте управления ГПК на значение географической широты места. Не более чем за 2—3 мин до выруливания на старт включается питание ГПК.

Особенности эксплуатации гирополукомпаса в полете. В момент пролета исходного пункта маршрута шкалу ГПК задатчиком курса на пульте управления ПУ ГПК-52 следует установить на заданный курс или для удобства выдерживания курса — на нулевое деление (летательный аппарат при этом должен иметь заданный курс). При выдерживании курса по ГПК полет будет происходить по ортодромии.

Вместе с тем следует помнить, что с течением времени полета будет накапливаться разница между показанием гирополукомпаса и магнитным (истинным) курсом летательного аппарата. Объясняется это тем, что при полете по ортодромии магнитный курс будет непрерывно изменяться и тем более, чем на большей широте осуществляется полет. Так, при полете по всей окружности ортодромии курс изменится на 360°.

В полете при изменении широты места следует периодически устанавливать ручку широтного потенциометра в соответствие с широтой пролетаемой местности. Это делается для компенсации погрешности в показаниях курса за счет вращения Земли.

С течением времени в показаниях ГПК накапливается также погрешность в результате уходов гироскопа по причинам несбалансированности, неточной установки широтного потенциометра и др. Поэтому при полете по ортодромии показания ГПК корректируются в заранее намеченных пунктах по магнитному, астрономическому или радиокомпасу. Кроме того, необходимо, учитывать, что при выполнении виражей гирополукомпасу свойственны карданная и виражная погрешности.

Оперативные и периодические виды обслуживания гирополукомпасов. При подготовках к полету у комплекта гирополукомпаса проверяется внешнее состояние и работоспособность. Во время периодического обслуживания с помощью специальной поверочной установки проверяются: потребляемые токи в фазах, погрешность дистанционных передач, время прихода в рабочее состояние, скорости разворота шкалы, скорость выключения горизонтальной коррекции, скорость ухода гироскопа в азимуте на четырех основных румбах.

Центральные гировертикали (ЦГВ). Для обеспечения сигналами углов крена и тангажа бортовых потребителей используются единые гироскопические датчики или система таких датчиков центральных гировертикалей. На измерительных осях датчиков устанавливается по нескольку потенциометров или сельсинов.

Для повышения точности показаний углов крена и тангажа в центральной гировертикали применена силовая гироскопическая стабилизация (рис. 14).

Рис. 14. Кинематическая схема центральной гировертикали
1, 15 — маятники; 2 — корпус; 3, 4, 10, 11 — электродвигатели; 5 — рамка; 6, 9, 12, 13 — потенциометры; 7 — платформа; 8, 14 — гироскопы; 16, 18 — контакты; 17 — маятник

Наличие силовой компенсации внешних моментов не устраняет кажущегося ухода гировертикали в результате вращения Земли. Устранение влияния вращения Земли обеспечивается системой коррекции, состоящей из жидкостного маятника и коррекционных двигателей.

При запуске ЦГВ платформа с гироскопами может находиться в любом положении. Для быстрого установления ее в положение вертикали служат механические маятники, цепи которых замыкаются через контакты кнопки, расположенной на приборной доске. Если платформа будет наклонена на угол более 1,5—2°, то маятники, расположенные на карданной раме, замыкают свои комплекты, подавая полное напряжение на электродвигатели. Эти электродвигатели устанавливают платформу вертикально с точностью 1,5—3°, после чего размыкают свои контакты. Более точное установление платформы по вертикали осуществляется с помощью жидкостного маятника и коррекционных электродвигателей.

Если ось (стрелка на корпусе) ЦГВ установлена точно параллельно продольной оси летательного аппарата, то карданные погрешности гироузла отсутствуют.

Погрешности, вызываемые ускорениями летательного аппарата, уменьшаются выключением продольной коррекции на виражах и продольной коррекции — при наличии продольных ускорений.

Погрешности в гировертикалях бывают: статические (от небаланса гироскопа, вращения Земли и т. п.), виражные, трения и погрешности от продольных ускорений самолета (в приборах АГД-1 имеется отключение коррекции при продольных ускорениях).

При подготовках к полету у гировертикалей типа ЦГВ проверяются внешний вид и работоспособность в комплекте с совместно работающими с ней блоками и приборами.

При периодических видах обслуживания у гировертикалей проверяются время готовности, работоспособность арретирующего устройства, наличие сигналов с потенциометров, надежность контактирования (при потенциометрических выходах крена и тангажа), время прихода оси гироскопа к вертикали из завалов на 5°, а также потребляемый переменный ток .в фазах.

Датчики и указатели угловых скоростей летательных аппаратов. Для получения сигналов угловых скоростей вращения летательного аппарата используются скоростные гироскопы, которые имеют только две степени свободы (относительно корпуса прибора).

Причем степень свободы вращения рамки относительно ее оси ограничивается пружиной.

При различных углах крена у одной и той же угловой скорости разворота будут соответствовать различные углы a отклонения оси рамки гироскопа.

Если с осью рамки скоростного гироскопа сочленить стрелку, то получается прибор, указывающий угловую скорость разворота — указатель поворота (ЭУП-53).

Вместо стрелки на оси рамки можно закрепить щетку потенциометра. В этом случае скоростные гироскопы используются так, как датчики угловых скоростей (ДУС, ДУСМ) в различных автоматических системах управления летательных аппаратов.

Демпфирование колебаний стрелки указателя поворота осуществляется с помощью пневматического демпфера.

У датчиков угловых скоростей, работающих в основном в комплекте демпферов колебаний, автопилотов и систем автоматического управления, при периодических видах обслуживания проверяются потребляемый переменный ток в фазах, сигналы при отсутствии угловой скорости и выходные напряжения при угловых скоростях.

Некоторые особенности эксплуатации гироскопических устройств. При эксплуатации гироскопических приборов и устройств, имеющих гироскопические узлы, необходимо не допускать транспортировки агрегатов и датчиков без специальных мер защити гироскопических узлов от ударов и тряски; взлет и посадку летательных аппаратов следует производить только с включенными гироскопическими устройствами. Взлет летательного аппарата с неработающими и заарретированными гироскопическими устройствами, а также посадка с исправными, но неработающими и заарретированными гироскопическими устройствами запрещается. После выполнения монтажных работ или доработок, связанных с трехфазными цепями питания гиродвигателей, проверяется правильность функционирования гироскопических агрегатов.