Гироскоп в самолете за что отвечает

Как работает гироскоп и что общего у и самолета

Игорь Гладкобородов

Если волчок раскрутить, то он не упадет, пока не остановится. Это происходит благодаря закону сохранения момента импульса. Не понятное объяснение.

Когда пытаешься повернуть крутящееся тело, возникает сила, которая действует перпендикулярно силе, которую прикладываешь к нему. На втором рисунке видно, что, когда части колеса, обозначенные точками A и B, поворачиваются на 90 градусов, они стремятся повернуть колесо в плоскости экрана по часовой стрелке. Это называется прецессия. Из-за этой силы ось волчка всегда ходит по кругу, если запустить его не ровно, very non-intuitive.

Помечтаем о лете, представим себе, что мы едем на велике. Переднее колесо нам хорошо видно, почти сверху. Если мы пытаемся повернуть, например, налево, то мы прилагаем усилие к оси колеса. Тем частям колеса, которые в данный момент впереди, передается импульс, направленный влево, а задним частям колеса идет импульс вправо.

Но, поскольку мы быстро едем, и колесо крутится, то та часть, которая только что была впереди, оказывается сзади, и небольшой импульс, который мы успели придать этой части колеса работает уже в противоположном направлении, и поворачивает его в обратную сторону.

Получается, что из-за вращения колеса мы сами себе мешаем повернуть его. То есть, то усилие, которое мы прилагаем, чтобы повернуть колесо, нам же возвращается через колеса.

Любой вращающийся предмет можно назвать гироскопом. Он противодействует отклонению оси вращения, а люди этим активно пользуются:

В контроллерах современных игровых консолей и в iPhone 4 есть гироскопы, но они устроены по совсем другому принципу.

— В приборах навигации в самолетах и космических аппаратах. Хорошо сбалансированный гироскоп на специальных шарнирах, установленный на самолет, всегда сохраняет свое положение в пространстве, никакие фигуры высшего пилотажа не собьют его. Это позволяет приборам самолета всегда знать, где низ.

— В оружии. Пуля при стрельбе закручивается, что придает ей гораздо большую устойчивость, это сильно повышает точность стрельбы.

— Колеса велосипеда или мотоцикла работают как гироскопы, и это не дает ездоку упасть. На велосипеде сложнее ехать медленно, чем быстро, потому что на большой скорости колеса крутятся быстрее и делают его устойчивее.

Источник

Гироскоп в самолете за что отвечает

Кому как, а для меня основной преградой в коптеростроении всегда была дороговизна проверенных наборов деталей (kit), которые можно купить в одном месте и поэкспериментировать. Ведь собрав коптер, просто так летать надоест очень быстро, если, конечно, вы не авиамоделист, для которого это лишь еще одна забавная моделька. Самое интересное — добавить коптеру немного (или много, зависит от умений и изобретательности) самостоятельности. Но пока поднимешь коптер в воздух потратишь столько сил, что на самое интересное запал уже начинает угасать. Да и пока отладишь программу управления — разоришься, ведь каждая ошибка — это почти наверняка падение, а самое дешевое падение — это сломанные пропеллеры.
Сейчас покажу, как это преодолеть.

Заказываем детали

Вот и весь джентльменский набор.

Но нам понадобится и кое-что дополнительно. Возможно, у вас что-то из этого имеется, поэтому заказывайте то, чего не хватает:

Радиоаппаратура у меня Turnigy 9x, которую я доработал для использования с LiIon аккумулятором и впаял разъем для обновления прошивки аппаратуры (я пользуюсь прошивкой er9x), но ее сейчас очень долго ждать из-за ее популярности, поэтому и не стал ее рекомендовать. Вообще, берите любую, какая есть в наличии и которая вам нравится с количеством каналов от 4. У меня Mode2 (ручка газа слева), но это не принципиально. Если возьмете 6-канальную Hobby King 2.4Ghz 6Ch Tx & Rx V2, не забудьте к ней шнурок для программирования, т.к. на ней самой никаких настроек не сделать, даже реверсировать каналы. Настраивается только с ПК.

Я покупал на HobbyKing только потому, что абсолютно все, что нам понадобится можно заказать там, но вы можете брать на rctimer.com или в любом другом месте. Если будете брать на HK, заказывайте сразу внизу нужные combo детали — так будет дешевле, чем набирать их по отдельности.
ЗИП:
Нам понадобятся еще винтики М2х10 или М3х10 (их проще достать в магазине, но придется чуть-чуть рассверлить отверстия в креплении моторов, это несложно).
Аккумуляторов берите по возможности хотя бы пару. Если нет зарядки для LiPo аккумуляторов, тоже
берите, это разовое вложение, пригодится.
Пропеллеров берите побольше. Не смотрите, что их по 5 штук в пакете. Я в первый день сломал 4 штуки, пока настраивал и обнаружил глюк в прошивке. 🙂 Это расходный материал, особенно в тесной комнате как у меня.
Запасные моторы тоже, наверное не помешают, но это позднее, сразу вы их вряд ли сломаете.
Понадобится также паяльник, немного припоя и флюса, термоусадочная трубка диаметром 2 и 5 мм или изолента, резинка для денег или от трусов для крепления аккумулятора 🙂
Как только определились что у нас есть, а что заказываем и в каком количестве, заказываем и спокойно ждем недельки три (ну это как повезет с почтой).

Собираем наш квадрик

Боковинки каждого луча склеиваем с помощью ПВА-М или суперклея (ПВА-М дает прочные эластичные швы, но собирать раму лучше вечерком, чтобы до утра оставить клей высохнуть как следует). Собираем все лучи и приклеиваем к нижней центральной пластине. Верхнюю пока отложите в сторону. Ножки лучей склеиваются из двух одинаковых половинок. Поскольку в луче всего 5 деталей (2 стенки и три распорки :), думаю, что сложности в сборке не составит.
Откладываем раму сохнуть до утра. А с утра достаем паяльник, термоусадку, провода и садимся паять.
Сначала продеваем провода всех 4х ESC в лучи вот таким макаром:

Затем берем толстый провод, отрезаем по 2 куска красного и черного цветов длиной сантиметров по 5-7. Зачищаем с концов по 5 мм и в середине примерно 5-7 мм. Куски спаиваем зачищенными серединами крест-накрест. Получится два креста — черного и красного цветов. Концы пока просто залудить.
Затем к красному перекрестию припаиваем красные концы от всех четырех ESC, не забыв надеть кусочки термоусадочной трубки по 1.5-2 см. То же самое проделываем с черной крестовиной. Размещаем все это в центре квадрокоптера.
Отрезаем еще по 1 куску толстого провода и припаиваем их к перекрестьям, концы выводим в отверстие в днище коптера, а место спайки изолируем:

Проверьте все внимательно, чтобы не было непропаев и коротких замыканий. Припоя не жалейте, токи тут очень серьезные текут, поэтому площадь контакта нужна побольше.
Если все в порядке, можно смазать ПВА-М верхнюю крестовину коптера и приклеить ее, спрятав таким образом все силовые провода внутри. На хвостик из просунутых в отверстие днища проводов надеваем термоусадку и припаиваем коннектор XT60 в соответствии с обозначенной на нем полярностью (красный провод к +).
Теперь крепим моторы к раме парой винтов М3х10, подложив с обратной стороны шайбу. Просовывем в отверстие в раме провода от мотора, припаиваем их к ESC. Перед пайкой наденьте термоусадочные кембрики, но пока не усаживайте их, после проверки может понадобиться сменить направление вращения мотора, для этого нужно поменять местами любые два провода.
Выглядит в готовом виде это примерно так:

Ну вот, теперь можно проверить и настроить ESC и моторы.
Не надевая пропеллеры, подключаем к ресиверу в 3й канал — это Throttle в стандартной 4х канальной схеме (или серво-тестеру, если имеется), затем включаем передатчик (предварительно нужно связать их- bind, эта операция описана в инструкции). Подключаем аккумулятор к коннектору XT60. После писка от ESC плавно даем газ и проверяем, что мотор с ESC в порядке.
Повторяем процедуру для остальных моторов. Я бы заодно порекомендовал настроить тип батареи и скалибровать газ, но это можно и потом.
Проверяя моторы, обратите внимание на направление вращения. Нам нужно, чтобы два мотора напротив друг друга вращались в одну сторону, а соседние — в разные:

Поменять направление вращения мотора, напоминаю, можно поменяв местами любые 2 из трех проводов, которые идут к ESC. Можно сразу пронумеровать моторы по схеме соответственно направлению вращения и подписать карандашом на лучах.
Все вращается правильно и реагирует на ручку газа передатчика правильно? Замечательно, переходим к плате управления.
Она поставляется в мягком корпусе из пеноматериала. аккуратно ее извлекаем, переворачиваем и вставляем обратно, а мягкий корпус на двусторонний скотч или клей крепим на раму так, как указано на картинке выше, чтобы стрелка смотрела между лучами, на которых установленым моторы 1 и 2.
Сбоку к нему клеим на двусторонний скотч ресивер радиоаппаратуры (антенну крепим к одному из лучей):

Я наклеил стрелку на корпус, чтобы было легче ориентироваться на земле где у коптера перед.
Теперь подключаем мозги — скорее всего 2-3 из 4 ESC не достанут до платы управления, тут то и пригодятся servo extension кабели. Но их можно сделать самим. Нужна 3пиновая вилка из обычный PLS гребенки с шагом 2.54 ммм и половинка кабеля для соединения ресивера и платы управления (нам нужен Female коннектор).
Подключаем моторы соответственно нумерации в разъемы M1-М4

Сигнальный провод к центру платы, землю к краю (на предыдущей фото все видно).
Теперь подключаем ресивер. По умолчанию 4-х канальная настройка такая:
1 — Aileron (элероны, ROLL)
2 — Elevator (тангаж, PITCH)
3 — Throttle (газ)
4 — Rudder (руль направления, рыскание, YAW)
Вот и подключаем по порядку каналы к плате, на ней подписано соответственно AIL, ELE, THR, RUDD.
Только не 4 проводами, а проще: первый подключаем как положено — черный провод (земля) к краю платы, сигнальный внутрь, а остальные три канала подключаем одним проводом, нас интересует только сигнальный провод:

Все, осталось прикрепить батарею и коптер собран. Тут и настал черед резинки 🙂

Батарею при взвешивании просто положил сверху.

Осталось прошить плату управления и настроить коптер.
Для прошивки используем AVR ISP программатор. Подключение такое:

v4.7 от Kaptein Kuk у меня заработала некорректно, поэтому не советую ее.

Отключаем от программатора, выполняем настройку по инструкции (пункты 1, 2, 4 и 8, остальное по желанию).
Все, полетели 🙂
Взлетать советую медленно и очень осторожно. Сначала поставьте коптер стрелкой от себя, нужно попробовать приподнять коптер газом, если наклоняется или вращается, триммируем его, чтобы он взлетал без перекоса (попробуйте покачать аккуратно стиками элеронов и тангажа, буквально касаясь их, пока он еще на земле, чтобы убедиться, что все каналы работают правильно, если нет, инвертируйте нужные, у меня это был канал Elevator). Затем если он покачивается стиками правильно, чуть-чуть добавьте газа, чтобы взлетел на пару сантиметров, и опускайте обратно. Ну и дальше учимся летать 🙂 (Я пока определил что к чему, сломал 2 пропеллера об стену — глюк прошивки v4.7, а потом еще в процессе настройки коэффициентов усиления гироскопов сломал еще пару — коптер раскачивался и задел диван, дома тесно, поэтому дома больше не летаю). Если не уверены или страшно — наденьте защитные очки и оденьтесь, пропеллеры бьют ощутимо, мне не попадало по рукам, но они острые и вращаются очень быстро!
Как освоите эту платформу, можно ставить свой контроллер или писать свою прошивку, добавлять акселерометры, барометр, компас, сонар, GPS, телеметрию, LPS лазер и делать из платформы робота. Но сначала получаем удовольствие, от винта, мы взлетели!
Удачных вам полетов!

Источник

Гироскопы, и с чем их едят в авиации

Многие видели видео с этими магическими штуками, не подчиняющимися гравитации. Сегодняшний пост про то, какие радости и печали они приносят на борт самолетов.

Сначала немного истории. В 1914 году во Франции состоялось что-то вроде нашего Макса, т.е. авиашоу + демонстрация новинок в самолетных делах. Один из самолетов пилотировался Лоренсом Сперри и его помощником. Они сделали 3 прохода вдоль реки на глазах у публики и жюри.

— В первом проходе оба пилота убрали руки со штурвала и подняли их над головой. Самолет летел прямо, вдоль реки.

— Во втором проходе помощник Сперри вышел на крыло. Самолет накренился было, но быстро выровнялся и продолжил лететь вдоль реки.

— В третьем проходе Сперри тоже вышел на крыло. В кабине никого не было, самолет летел вдоль реки.

Так мир увидел первый автопилот. Но обо всем по порядку.

1. Авиагоризонт. Вращающийся диск гироскопа стремится сохранить свое положение в пространстве. Правда для этого нужно, чтобы он мог свободно вращаться вокруг всех трех осей; для этого его подвешивают на две рамки.

Если раскрутить диск в горизонтальной плоскости и взять с собой в самолет, то он будет показывать, как располагается горизонт. По нему почти можно будет лететь (на самом деле нет). На этом принципе основано действие авиагоризонта. Обычные авиагоризонты стоят 500-2000 баксов.

Вот на этом видео, где камера крутится вместе со стулом, видно одну интересную особенность. Поначалу кажется, что внутренняя рамка проскакивает через внешнюю рамку, но если приглядеться, то нет. На этой гифке они никогда не совмещаются.

Совмещение рамок приводит к тому, что гироскоп теряет одну степень свободы и перестает сохранять положение в пространстве. Это называется «выбиванием» гироскопа. Такое бывает при очень резких маневрах, например при пилотаже, и приводит вот к чему:

Пока я писала этот пост, мне вспомнилось, что в телефонах тоже есть гироскопы. Они основаны на другом принципе и поэтому, как и лазерные гироскопы, не выбиваются. И да, я только что потратила 10 минут своей жизни на попытки выбить гироскоп в телефоне, прежде чем об этом узнала (телефон не пострадал).

2. Автопилот. Первый автопилот был очень простым: гироскоп механически соединялся с рулями самолета. Если по какой-то причине самолет отклонялся от фиксированного положения, гироскоп активировал рули и тем самым возвращал самолет обратно, что Сперри и продемонствировал во Франции. Кстати выиграл 10 000 баксов тогдашних.

Современные автопилоты конечно намного сложнее.

3. Указатель курса. Давайте я просто гифку покажу.

Здесь мы от свободных гироскопов плавно переходим к несвободным, т.е. тем, которые не могут свободно вращаться в пространстве.

Что за магия, и почему он не падает? Есть такой шутливый ответ на вопрос «почему конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный?» Типа постоянный упирается в конденсатор, а переменный из-за синусоиды его огибает.

Так вот, давайте пока в шутку будем думать, что гироскоп вертел действующие силы, в прямом смысле этого слова:

Сила тяжести пытается уронить гироскоп, при этом развернув его вертикально (белая стрелка). Но гироскоп вертел эту стрелку на 90 градусов по вращению и превратил ее в желтую стрелку. Она и заставляет гороскоп крутиться, а сила тяжести как будто бы исчезла.

Как это он так не падает?

Очень прикольные ощущения, когда пытаешься наклонить раскрученный гироскоп. Он, как живой, сопротивляется и пытается вильнуть в сторону. Представьте, сколько подколок можно придумать, пряча гироскопы внутри обычных предметов. Берешь кружку, а она вырывается из рук.

У этого гироскопа всего 10-30 секунд «полезного» вращения, но его хватает, чтобы наиграться. Он раскручивается резким движением палочки с резьбой.

Вернемся к авиации. Есть такая шутка, «назовите самую большую деревянную деталь в самолете» (летчик). Как вы думаете, какой гироскоп в самолете самый большой? Не авиагоризонт. Вот самый большой гироскоп в самолете:

У Харриера (самолет с вертикальным взлетом) пришлось делать вращающиеся в разные стороны ступени компрессора, чтобы уменьшить гироскопические силы.

А теперь источник колдунства: взяли вы крутящийся гироскоп и решили нажать пальцем на край:

Но у той точки, на которую вы нажали, были свои планы лететь вбок, она же крутилась вместе с гироскопом, а тут вы нажали:

Куда она полетит, вниз? Нет. скорости сложатся, и она полетит по диагонали, вот так:

То есть ее вращение вокруг центра просто перейдет на новую орбиту.

Источник

ГИРОСКОП И ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПИЛОТАЖНЫЕ ПРИБОРЫ

Принцип гироскопа был успеш­но применен в авиации после не­скольких лет опыта и изучения. Без этого прибора полеты при плохой погоде были бы невоз­можны.

Гироскоп состоит из маховика, вращающегося с большой скоро­стью. Когда он вращается во­круг своей оси, он быстро пре­вращается из мертвого куска металла в очень живую и ка­призную деталь. Его главными свойствами становится тогда пре­цессия — способность сохранять положение своей оси в про­странстве.

Рис. 227. Для опыта гироскоп устанавливается, как показано на рисунке. Он может поворачивать­ся вокруг трех осей: главной, вокруг которой он вращается, и двух других. Предположим теперь, что фигура, стоящая на­верху гироскопа, как показано на рисунке, невесома. При таких условиях гироскоп будет вращать­ся, сохраняя в пространстве не­изменное положение. Дадим не­большую тяжесть в руки вообра­жаемой фигуры, тогда гироскоп начнет вращаться около своей вертикальной оси слева направо, вместо того чтобы повернуться вокруг горизонтальной оси, как этого можно было ожидать. Это

движение будет продолжаться, пока вращается гироскоп и пока действует сила тяжести. Если вращение гироскопа будет направлено в другую сторону и мы повторим тот же самый опыт, вращение вокруг вертикальной оси будет справа налево.

Рис. 228. Если мы приложим внешнее усилие к одному из концов горизонтальной оси, как показано на рисунке, то гироскоп начнет вращаться вокруг своей горизонтальной оси, увлекая за собой воображаемую фигуру, которая упадет вперед. При обратном же направлении вращения гироскопа фигура упадет назад вместе с гироскопом. Этот опыт, как и опыт, показанный на рис. 227, ука­зывает на основное свойство гироскопа, на прецессию, заключаю­щуюся в том, что гироскоп всегда изменяет положение своей оси, двигаясь под прямым углом к оси действия внешней силы.

Рис. 229. Гироскоп сохраняет свое положение в пространстве, а также и относительно земли, если он вращается в плоскости, совпадающей с плоскостью экватора. Ось вращения гироскопа напра­влена в этом случае к полюсам земли.

Рис. 230. Поместим вращающийся гироскоп опять на экватор, но на этот раз так, чтобы ось — вращения была направлена, как показано на рисунке, с востока на запад. При этих условиях гироскоп опять сохранит свое положение в пространстве. Однако, вследствие вращения земли, ось вращения гироскопа будет посте­пенно перемещаться по направлению к центру земли. Через 6 часов ось вращения будет направлена к центру земли. Через 12 часов она будет опять направлена слева направо. Такое перемещение будет продолжаться до истечения 24 часов, когда гироскоп сделает один полный оборот вокруг своей горизонтальной оси. Гироскоп в таком виде не может быть использован для каких-либо практических целей, так как он меняет свое положение относительно земли. Если бы самолет следовал по указаниям такого гироскопа, он летел бы сперва горизонтально, а затем его хвост начал бы обращаться все более и более к южному полюсу. Другими словами, как самолет, так и гироскоп сделали бы один полный оборот за 24 часа, что, может быть, и интересно, но, конечно, не имеет практического значения. Это указывает на важное свойство гироскопа — его способность сохранять постоянство положения своей оси в про­странстве.

Рис. 231. Поэтому были найдены пути и способы для того, чтобы гироскоп сохранял положение своей оси вращения относи­тельно земли, как показано на рисунке. Как это было достигнуто,

увидим дальше. Гироскоп с го­ризонтальной осью вращения применяется в гирополуком — пасе Сперри.

Рис. 232. На этом рисунке гироскоп опять находится в плоскости экватора, так что его ось вращения направлена рисі к центру земли. В данном слу­чае получается то же, что и на рис. 230. Поэтому мы не мо­жем применять гироскоп до тех пор, пока не заставим ось его вращения оставаться в од­ном и том же относительном положении, т. е. постоянно быть направленной в центр рис. земли, как это показано на

Рис. 233. Гироскоп, ось вращения которого направлена постоянно к центру земли, не­зависимо от того, в какой точке земной поверхности он находится, представляет собой тип гироскопа, применяемого 0и„ в авиагоризонте Сперри. Это гі2- достигается, как будет объ­яснено ниже, специальной кар­данной подвеской и особой кор­рекцией.

Первые паровые машины не имели автоматически закры­вающихся и открывающихся золотников; за их работой сле — Ряв. дил специальный человек, ко — 2JS — торый открывал и закрывал золотники вручную каждый раз, когда требовалось пустить пар в цилиндры. Маленький гироскоп на самолетах играет такую же роль, как автоматические золотники в паровой машине.

Рис. 234. Гироскопы, применяемые в этих при­борах, так малы, что едва покрывают ладонь. Они весят 397 г и вращаются со скоростью 12 000 об/мин.

На рисунке показан гиро­скоп в увеличенном виде.

Гироскоп с горизонтальной осью вращения сохраняет свое постоянное положение относительно любого ориен — Рис. тира на земле. Самолет 234′ может повертываться во­круг гироскопа и может быть поставлен относитель­но него в разные положе­ния по направлению; одна­ко, самолет ставится гиро­скопом всегда в одно и то же положение относитель­но выбранного ориентира,— обычно северного полюса, указываемого компасом.

Рис. 235. Во время ра­боты гироскоп с вертикаль­ной осью вращения имеет только одно положение от­носительно земли, т. е. его вертикальная ось всегда на­правлена к центру земного шара. Поэтому, если в по­ложении самолета относи­тельно гироскопа будут бо­ковые или продольные кре­ны, как это показано в їй рис.

В, то они будут соответст — 235 вовать таким же изменениям положения самолета относительно земли.

Если мы хотим, чтобы гироскоп служил нашим целям, он должен быть статически и динамически уравновешенным с величайшей

точностью, иначе при вращении со скоростью 12 000 об/мин могут возникнуть совершенно нежелательные силы на цапфах его оси. Трение на обоих концах этой оси, поддерживающей гироскоп, дово­дится до величины, которой можно пренебречь, так что можно ска­зать, что вращение происходит без трения. Помнить об этом необ­ходимо, так как отсутствие заметного трения в гироскопах должно поддерживаться с величайшей заботливостью при их эксплоатации.

Когда самолет поднимается в ясную погоду, то ориентировочной линией, по которой вы можете установить его положение относительно земли, является видимый естественный горизонт. Но если он закрыт туманом и облаками и невидим невооруженным глазом, то самолет можно вести с помощью искусственного горизонта таким же способом, как и при помощи естественного горизонта.

Рис. 236. Авиагоризонт Сперри. Вращающийся гироскоп помещен в кожух; его ось вращения вертикальна. Сила, вращающая

гироскоп, создается по принципу турбины напором воздуха, про­ходящего через маленькую труб­ку (трубку Вентури) (рис. 238). Пройдя через лопасти гироско­па, воздух выходит через четыре отверстия, расположенные на нижнем конце кожуха. Поло­вина каждого из этих отвер­стий закрывается маятниковым клапаном, как показано на рис. рис. 236. Когда ось вращения гиро — г36′ скопа вертикальна, воздух вы­ходит равномерно через все че­тыре отверстия. Но как только ось вращения гироскопа откло­няется от вертикального положе­ния, соответствующий маятнико­вый клапан немедленно прекра­щает равномерный выход воздуха через выпускное отверстие (пло­щадь всех четырех выпускных отверстий остается неизменной). Если из одного отверстия выпу-

237. скается больше воздуха, то выхо-

142
дящая струя создает небольшую силу, действующую на нижнюю часть кожуха гироскопа; в силу этого возникает прецес­сия, т. е. вращение гироскопа начинает происходить вокруг оси, находящейся под прямым углом к приложенной извне силе, и тем самым его ось вращения опять уста­навливается в вертикальном положении.

Ось вращения гироскопа не должна отклоняться от вертикали более, чем на четверть градуса до того, как откло­нение начнет исправляться неравномерным выпуском воздуха.

Рис. 237. Гирополукомпас Сперри. Если само­лет летит по прямой линии в спокойном воздухе, магнитный компас укажет нужный, правильный курс. Но если он летит в неспокойной атмосфере, магнитный компас может колебаться («рыскать’>). Тут приходят к нам на помощь более устойчивые показания гирополу — компаса. Повертывая кнопку, мы можем повернуть гироскоп вместе с картушкой в направлении, соответствующем направлению по ком­пасу. Рекомендуется согласовывать показания гирополукомпаса с маг­нитным компасом каждые 15—20 минут полета.

Рис. 239—247. На этих рисунках изображены положения, как их видит находящийся в самолете. Заметьте положение самолета относительно естественного горизонта. Положение маленького само­лета относительно авиагоризонта аналогично положению настоящего самолета относительно естественного горизонта.

Опыт учит нас, что аэронавигационные приборы на самолетах оправдывают себя лишь в тех случаях, когда их показания правильно учитываются.

Автопилот Сперри для автоматического управления самолетом, авиагоризонт и гирополукомпас указывают точное положение само­лета относительно земли, равно как и направление его движения. Если в положении происходит какая-либо перемена, вы учитываете показания этих приборов и действиями рулей приводите самолет в желаемое положение. В автоматическом полете отсчеты упо­мянутых приборов передаются непосредственно сервомоторам, воз­действующим на соответствующие органы управления так, как это делали бы вы сами.

Как мы теперь знаем, маленький быстро вращающийся гироскоп очень чувствителен. Поэтому мы и можем применять его для упра­вления самолетом. Но сила гироскопа слишком мала по сравнению с силой, необходимой для управления самолетом.

Поэтому сила самого гироскопа для управления рулями не исполь­зуется. Как мы знаем, гироскопы искусственного горизонта и полу — компаса удерживают свое постоянное положение не по отношению к пространству, а относительно земли. Когда самолет меняет свое положение, клапаны, выпускающие воздух, открываются и закры­ваются, — вот эти-то клапаны и приводят в действие сервомоторы, управляющие рулями и элеронами. Для ясности мы рассмотрим только работу элеронов, так как осталь­ные два органа управления действуют таким же образом.

Рис. 248. Самолет в горизонталь­ном положении. Открыты оба отверстия А и Ах.

Действие отверстий будет объяснено ниже.

Рис. 249. Если самолет примет 248.’ положение, указанное на рисунке, он переместится относительно воздуш­ных клапанов, и это заставит отверстие А закрыться. Если крен самолета будет меньше, то и клапан закроется частич­но. Как видите, поверхность гироско­па не связана с клапаном. Поэтому перемещение самолета и клапана от­носительно гироскопа не вызовет тре — 249.’

• постоянное положение относительно земли

‘ Управляемая *плоскость (элерон)

ния, которое могло бы прило­жить к гироскопу нежелательные внешние силы.

При первых попытках приме­рно. нить для автопилота принцип ги — 251′ роскопа Сперри засасывающая сила, необходимая для вращения гироскопа, получалась от трубки Вентури, один конец которой вы­ставлялся вне самолета навстречу воздушному потоку. Эго приспо­собление, хорошо действовавшее при полете в хорошую погоду, отказывало в плохую, когда ги­роскоп был гораздо нужнее. Бы­вали случаи, когда трубка Вен­тури забивалась ледяной коркой или водой, что прекращало ра­боту прибора.

В современных приборах вра­щение гироскопа происходит с по­мощью воздушной помпы, работа­ющей от мотора самолета. Помпа действует только во время работы рис — мотора. На больших многомо­торных транспортных самолетах применяется несколько помп, но так как для работы гироскопа достаточно одной, то остальные остаются в запасе. Тем не менее все это не избавляет от необходимости пользоваться трубкой

Вентури, как вспомогательным прибором на случай неисправ­ности помп.

Гироскопы в значительной степени увеличили безопасность поле­тов и позволили современным самолетам летать в такую погоду, когда даже птицы не решаются покинуть землю. Маленькие гиро­скопы весьма помогли наладить регулярные воздушные сообщения.

Рис. 250. Этот схематический рисунок позволяет выяснить связь между гироскопом и рулями самолета. Гироскоп А, как уже было сказано, вращается в своем кожухе, будучи окружен воздуш­ным клапаном В. Воздушный клапан В меняет свое положение относительно гироскопа вследствие изменения положения самолета относительно гироскопа. Диафрагма С выгибается в ту или другую сторону, в зависимости от разности поступающего из воздухопроводов давления. Она воздействует соответствующим стержнем на масля­ный золотник D (клапан), подающий масло под давлением в серво­мотор, как показано в Е. Давление масла поддерживается гидра­влическим насосом, работающим от мотора. Как вы видите, нужная для автоматического управления самолетом энергия берется от мотора самолета, причем некоторое ее количество расходуется гидравли­ческим насосом для поддерживания давления в 4,2 атмосферы в масло­проводах сервомоторов.

Рис. 251. На этом рисунке показано соединение между диа­фрагмой и маслораспределительным золотником в момент, когда диафрагма находится в нейтральном положении, что переводит масля­ный золотник так же в нейтральное положение. Отверстия, ведущие к сервомоторам, закрыты, а потому масло не приводит в действие сервомоторов. Диафрагма может перемещаться в обе стороны от нейтрального положения на 0,8 мм. Этого небольшого перемещения достаточно, чтобы перевести рычаг В в одно из крайних положений, дающих полный ход поршня масляного золотника.

Рис. 252. Следующее положение показано на этом рисунке. Диафрагма переместилась к левому впускному отверстию Р, впу­ская масло в одну сторону сервомотора, как показано в А. Поршень сервомотора выходит под этим давлением из нейтрального положе­ния. Перепускной клапан в А закрыт. Если он будет открыт, как по­казано в В, поршень сервомотора останется в нейтральном положении, так как масло будет проходить через открытый клапан и про­текать, как показано, по маслопроводам. Этот перепускной клапан закрывается, когда самолет переводится на управление автомати­ческим пилотом.

к сервомотору. Масло перемещает поршень сервомотора, как ска­зано выше, а последний передвигает элероны. Передвижение же элеронов возвращает самолет в нормальное горизонтальное поло­жение.

Передвижение элеронов может быть прекращено незадолго до того, как самолет придет в горизонтальное положение. Произво­дится это с помощью троса, соединяющего воздушный клапан с серво­мотором: воздушный клапан переводят обратно в нейтральное поло­жение, как показано в В, и таким образом останавливают сервомотор раньше, чем самолет примет горизонтальное положение. Этот цикл

повторяется все время, пока самолет отклоняется от требуемого положения относительно земли.

Рис. 254. Вы всегда можете проверить автоматический пилот, вследствие наличия на приборной доске искусственного горизонта и гирополукомпаса, указывающих положение самолета.

Если вы передаете управление автопилоту, вы можете менять курс и высоту полета самолета с помощью различных кнопок, пока­занных на рисунке, и заставлять его подниматься или опускаться, не трогая при этом рычагов управления. Это имеет важное значение, особенно при полете во время тумана и когда вам приходится сосредоточивать свое внимание на решении навигационных задач.

Рис. 255. На этом рисунке показано общее расположение при­боров автоматического пилота Сперри.

Скорость — один из лучших друзей прогресса.

Источник