Министерство образования и науки Российской Федерации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

Исследование азимутального гироскопа направления (гироагрегат ГА-6)

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Санкт-Петербург

Составители: В.К. Пономарев, Н.А. Овчинникова

Рецензенты: Кафедра компьютерного проектирования аэрокосмических измерительно-вычислительных комплексов

Приводятся методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы по исследованию азимутального гироскопа направления.

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлениям «Системы управления движением и навигация», «Приборостроение» и «Авиационная и ракетно-космическая техника» всех форм обучения.

Подготовлены к публикации кафедрой эксплуатации и управления аэрокосмическими системами по рекомендации методической комиссии факультета аэрокосмических приборов и систем.

Содержание

1. Принципы построения азимутальных гироскопов направления и элементы теории 4

2. Устройство и принцип действия гироагрегата ГА-6. 12

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА.. 20

4. Порядок выполнения и обработки результатов эксперимента. 25

4.1. Включение и подготовка стенда к работе. 25

4.2. Исследование характеристики остаточного дрейфа гироагрегата ГА-6. 26

4.3. Исследование работы широтной коррекции. 27

4.4. Исследование кардановой ошибки ГА-6. 28

4.5. Исследование ухода гироагрегата, вызываемых наклонами летательного аппарата. 29

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.. 30

Контрольные вопросы.. 31

Список литературы.. 32

Цель работы: ознакомление с принципом действия, устройством и электрической схемой азимутального гироскопа направления (гироагрегата ГА-6), а также экспериментальное исследование основных инструментальных погрешностей и методических ошибок прибора при работе в составе авиационной курсовой системы ГМК-1.

1. Принципы построения азимутальных гироскопов направления и элементы теории

Азимутальные гироскопы направления относятся к группе курсовых гироскопов и используются для измерения отклонений летательного аппарата по курсу относительно опорной системы координат. В авиации гироскопы направления применяются в качестве автономного измерителя или входят в состав курсовых авиационных систем, где работают совместно с другими датчиками курса. В первом случае их называют гирополукомпасами, во втором – именуют гироагрегатами.

Принцип действия азимутальных гироскопов направления основан на свойствах гироскопа с тремя степенями свободы сохранять положение оси вращения ротора неизменным в пространстве, а так же прецессировать под воздействием управляющих моментов относительно внутренней и наружной осей подвеса. Ось подвеса наружной рамки в гироскопах направления ориентируют по вертикальной оси летательного аппарата, при этом главная ось гироскопа с помощью специальных систем удерживается либо в плоскости горизонта (горизонтальная коррекция), либо перпендикулярно оси подвеса наружной рамки (межрамочная коррекция). Ориентация главной оси вращения ротора в координатах корпуса определяется углом поворота наружной рамки α и углом поворота внутренней рамки относительно наружной β. Базовая схема гироскопа направления и система отсчета углов показаны на рис. 1.

Основные характеристики гироскопа направления можно выявить на основе уравнений прецессии гироскопа, которые при учете введенных углов ориентации будут иметь вид [1].

, (1)

где Н - кинетический момент гироскопа ω _x, ω _y - проекции угловой скорости вращения корпуса прибора на оси ротора без учета его вращения (оси Резаля), M_x и M_y - моменты внешних сил, действующих вокруг осей карданова подвеса.

Принимая внимание расположение прибора на борту летательного аппарата угловые скорости ω _x и ω _y можно выразить через угловые скорости летательного аппарата в связанных осях

(2)

С другой стороны, вектор угловой скорости летательного аппарата является суммой вектора угловой скорости опорной системы координат (в связанных осях) и вектора вращения летательного аппарата относительно опорной системы координат.

		Рис. 1. Базовая схема гироскопа направления

где Р - матрица ориентации связанной с летательным аппаратом системы координат относительно опорной системы.

Компоненты матрицы Р находятся по формулам:

(3)

где ψ, υ, ϑ - углы рысканья, тангажа и крена летательного аппарата.

В качестве опорной системы координат обычно выбирают нормальную ортодромическую систему, в которой ось О ζ₀ - направлена по вертикали от центра Земли, а оси О ξ₀ и О η₀ - лежат в горизонтальной плоскости, причем О ξ₀ - направляется вдоль линии заданного пути (ЛЗП), то есть по касательной к ортодромическому экватору.

В этом случае:

;

;

(4)

где Ω_з- угловая скорость вращения Земли, φ- широта места, χ^*- угол поворота ортодромии относительно меридиана, R - радиус Земли, δ - ортодромическая широта.

Если азимутальный гироскоп направления установлен неподвижно на земной поверхности, то , и

(5)

С учетом выражений (5) уравнения прецессии гироскопа направления (1) перепишутся в виде:

Отсюда

(6)

Как видно, под воздействием внешних возмущающих моментов и вращения Земли наблюдается непрерывное движение наружной и внутренней рамок гироскопа. При этом если вращение наружной рамки не отражается на функциональных способностях прибора, то вращение внутренней рамки ведет к опасности потери его работоспособности в результате сложения рамок (лишения одной степени свободы).

Для исключения возможности сложения рамок в гироскопах направления используют систему горизонтальной или межрамочной коррекции. Наибольшее распространение на практике получила система горизонтальной коррекции, которая реализуется путем установки на внутренней рамке (гироузле) чувствительного к отклонению от плоскости горизонта жидкостного маятникового переключателя и датчика момента размещенного по наружной оси подвеса. При наличии отклонения главной оси гироскопа от плоскости горизонта сигнал с маятникового переключателя подается на датчик момента вызывая прецессию гироскопа относительно внутренней оси. В ходе прецессии гироузел приходит в исходное положение, при котором β=0 и tgβ=0. Если это условие выполняется точно, то движение наружной рамки относительно корпуса будет описываться более простым уравнением:

.

Среди внешних возмущающих моментов наибольшее влияние на уход гироскопа направления по курсу оказывает остаточный момент несбалансированности М _нб и момент трения по внутренней оси подвеса М _тр. Для компенсации видимого ухода гироскопа и уходов инструментального характера в гироскопах направления применяют систему азимутальной коррекции, работа которой в одном из вариантов ее реализации основана на создании управляемой прецессии гироскопа в точности равной его уходу под воздействием возмущающих факторов. Управляемая прецессия создается с помощью датчика момента размещенного по внутренней оси подвеса гироскопа, а требуемая величина напряжения U _AK, подаваемого на датчик момента, в зависимости от широты места и суммарной величины момента несбалансированности и момента трения, вырабатывается в пульте управления гирополукомпаса или курсовой системы:

;

. (7)

При выполнении условия :

В реальных условиях эксплуатации точность компенсации ухода гироскопа по курсу, как показывают формулы (7), зависит от точности ввода широты места, стабильности кинетического момента H и питания системы азимутальной коррекции U _П, температурной зависимости крутизны характеристики датчика момента, стабильности момента трения и момента остаточной несбалансированности. Для уменьшения момента трения в гироагрегатах повышенной точности используют эффект "оживления" опор внутренней рамки карданова подвеса. На рис. 2 приведена схема азимутального гироскопа направления с элементами обеспечивающими работу горизонтальной и азимутальной коррекции.

При полете летательного аппарата у азимутальных гироскопов направления проявляется ряд погрешностей, которые объясняются чувствительностью гироскопа и систем коррекции к скорости перемещения в воздушном пространстве (скоростные ошибки), линейным ускорениям и пространственной ориентации летательного аппарата в полете. Часть этих погрешностей может быть выявлена в лабораторных условиях. К их числу, например, относится так называемые кардановые ошибки гироскопа направления, связанные с отклонением оси подвеса наружной рамки от вертикали места при произвольной ориентации летательного аппарата относительно плоскости горизонта.

При повороте летательного аппарата по тангажу и крену ось подвеса наружной рамы гироскопа направления отклоняется от вертикали места. Вследствие этого показания прибора будут отличаться от истинного отклонения ЛА по курсу. Возникающая методическая ошибка имеет чисто геометрическую природу и называется кардановой ошибкой. Для ее нахождения воспользуемся методом сравнения элементов матриц преобразования, систем координат, полученных разными путями [2].

Используя матрицу ориентации переход от опорной системы координат к осям связанной с летательным аппаратом системе координат можно описать уравнением:

(8)

Подобным образом можно описать и переход от связанных осей летательного аппарата к осям ротора гироскопа:

,

где

(9)

Обратное преобразование систем координат дает:

.

Предполагая, что ротор первоначально ориентирован по осям опорной системы координат и учитывая неизменность этой ориентации при всех эволюциях летательного аппарата в пространстве, можно записать:

, (10)

где

Сравнение выражений (8) и (10) дает:

P=B' или P'=B.

В процессе поэлементного сравнения можно получить:

Отсюда

. (11)

Разность Δψ_п=α-ψ будет определять ошибку измерения отклонения по курсу. Эта ошибка имеет периодический характер по аргументу ψ с периодом π и исчезает при горизонтальном полете, когда ϑ=γ=0. График кардановой ошибки смещается вдоль оси абсцисс, если ось гироскопа в исходном положении повернута относительно опорной системы координат на угол α_н.

Помимо кардановой ошибки у гироскопов направления при наклонах летательного аппарата наблюдается уход по наружной оси подвеса, причиной которого является изменение величины проекции угловой скорости вращения Земли на ось 0Y корпуса прибора вследствие отклонения внутренней рамки относительно наружной на угол b. Величину угла b при наклонах летательного аппарата можно найти в ходе поэлементного сравнения матриц Р и В'. Например, можно воспользоваться равенством:

b ₁₂= р ₂₁,

из которого следует

.

Таким образом,

. (12)

Для получения выражений, описывающих уход гироскопа направления при наклонах летательного аппарата в аналитической форме, необходимо выполнить следующие математические операции:

- используя уравнение , найти проекции угловой скорости вращения опорной системы координат на оси связанной с летательным аппаратом координатной системы;

- используя формулы (10), (11) и (2) найти проекции угловой скорости переносного движения на оси Резаля гироскопа;

- подставив в формулу (1) найденные выражения для w _x и w _y, а также выражение M_x=H Ωcosφ, описывающего работу широтной коррекции, найти явную форму для уходов гироскопа по наружной и внутренней оси подвеса;

Следует отметить, что конечный результат этих вычислений имеет достаточно громоздкую форму, что затрудняет использование полученных решений на практике. Поэтому, целесообразным представляется разработка специальных программ, позволяющих проводить необходимые исследования на ЭВМ.

2. Устройство и принцип действия гироагрегата ГА-6

Гироагрегат ГА-6 является составным элементом авиационной курсовой системы ГМК-1, объединяющей в себе гироскопические, магнитные и астрономические средства определения курса и предназначенной для измерения и выдачи потребителям ортодромических, истинных или магнитных курсов. Курсовые системы ГМК-1 входят в состав пилотажно-навигационного оборудования самолета ЯК-40, вертолетов К-26 и МИ-8.

Основным режимом работы курсовой системы является режим гирополукомпаса, обеспечивающий определение ортодромического курса в любых условиях полета. Измерителем ортодромического курса и является гироагрегат ГА-6.

Чувствительным элементом гироагрегата ГА-6 является курсовой гироскоп с горизонтальным и свободным в азимуте расположением оси собственного вращения.

Кинематическая схема гироагрегата ГА-6 приведена на рис. 3, а электрическая – на рис. 4. Прибор содержит гироскопический узел, систему горизонтальной коррекции, двигатель широтной коррекции, сельсин-датчик курса, узел согласования большой скоростью, систему вращающихся подшипников, позволяющую снизить трение по внутренней оси подвеса гироузла.

Гироскопический узел (гиромотор ГМВ-524) представляет собой сдвоенный трехфазный асинхронный двигатель М 1 с короткозамкнутой роторной обмоткой. Гиромотор помещен в герметизированный корпус 11, заполненный водородом. На корпусе гиромотора закреплены балансировочные грузы и жидкостный маятник 13. Корпус гиромотора 11 выполняет функцию внутренней рамы карданова подвеса, а полуоси 12, закрепленные на корпусе, образуют ось внутренней рамы. Гироузел поворачивается на оси на вращающихся подшипниках 10, установленных на наружной раме 9. Повороты гироузла ограничены в пределах ±80° упорами, которые конструктивно совмещены с контактами 14, замыкающими минусовую цепь лампы сигнализации на пульте управления курсовой системы ГМК-1 при наличии завала гироузла.

Система горизонтальной коррекции состоит из чувствительного элемента и исполнительного устройства. Чувствительным элементом служит одноосный жидкостный маятник 13, а исполнительным устройством – моментный двухфазный асинхронный двигатель М 4, работающий в заторможенном режиме. Ротор 17 двигателя, на котором размещены две обмотки управления и обмотка возбуждения, укреплен на наружной раме 9, а короткозамкнутым статор 18 установлен в корпусе гироагрегата. Фрагмент электрической схемы гироагрегата, поясняющий работу

~

+27В

СП

	потр.{

Рис. 3. Кинематическая схема ГА-6

горизонтальной коррекции, приведен на рис. 5. Обмотки управления 0У 1 и 0У 2 двигателя горизонтальной коррекции подключены встречно к фазам 1 и 2 питающей сети через плечи электролитического маятника МПЖ. При горизонтальном положении гироузла сопротивления плеч маятника одинаковы и в обмотках 0У 1 и 0У 2 текут одинаковые токи, создающие одинаковые, но разнонаправленные моменты двигателя. Суммарный момент при этом равен нулю. При отклонении от плоскости горизонта сопротивление одного из плеч электролитического маятника увеличивается, а другого пропорционально уменьшается. В результате токи в обмотках управления оказываются разными, что приводит к появлению корректирующего момента. Фаза 3, питающая обмотку возбуждения поступает через нормально-замкнутый контакт выключателя коррекции ВК-53Б.

Рис. 4. Электрическая схема ГА-6

На вираже этот контакт размыкается и обмотка возбуждения запитывается от фазы 3 через ограничивающий резистор R, что ведет к уменьшению тока возбуждения и, соответственно, корректирующего момента. Тем самым достигается уменьшение виражной погрешности гироагрегата.

Двигатель широтной (азимутальной) коррекции М 5 обеспечивает создание момента относительно оси внутренней рамы гироскопа. Этот двигатель также асинхронный двухфазный с короткозамкнутым ротором. Ротор 21 посажен на полуось 12, а статор с обмотками 20 закреплен на наружной раме. Когда курсовая система работает в режиме гирополукомпаса (ГПК) на управляющую обмотку двигателя с датчика широтной коррекции пульта управления подается сигнал компенсации видимого ухода и разбаланса гироскопа. При работе ГА-6 совместно с магнитным корректором на управляющую обмотку статора 20 через усилитель подается сигнал рассогласования гироскопического и магнитного курсов. В результате возникает управляемая прецессия гироскопа относительно наружной оси подвеса, в процессе которой положение наружной рамы согласовывается с положением магнитного меридиана. Резисторы R2, R3 и R5, R6 обеспечивают температурную компенсацию характеристик двигателя широтной (азимутальной) коррекции.

Рис. 5. Схема горизонтальной коррекции гироагрегата ГА-6

Для выдачи курса потребителям служит сельсин-датчик М 7 (С265ВДП). Ротор сельсина 2 жестко закреплен на оси 1 наружной рамы 9 подвеса и стабилизируется гироскопом. Статор 3 сельсина 1 укреплен в корпусе 4, который свободно вращается в подшипниках относительно корпуса прибора и через шестерню 6 связан редуктором 7 с двигателем М 6. Механическая система, содержащая подвижный статор сельсина-датчика, редуктор 7 и двигатель М 6, образует узел согласования большой скоростью гироагрегата ГА-6. При работе в составе курсовой системы этот узел используется для быстрого согласования гироагрегата с магнитным корректором, а при работе гироагрегата в режиме гирополукомпаса используется для разворота шкалы указателя УГР-4УК на заданный ортодромический курс. В последнем случае напряжение на двигатель М 6 подается из пульта управления ПУ-26 при нажатии тумблера курсозадатчика в левую или правую сторону. Напряжение на обмотку возбуждения двигателя М 6 подается через замыкающие контакты реле Р 1, которое срабатывает при реализации указанных режимов работы узла.

В системе "оживления" опор средние обоймы 22 трехколечных подшипников внутренней оси подвеса приводятся во вращение двигателями М 2 и М 3 (ДИД-0ITA) с редуктором 15. Двигатели вращают опоры в разные стороны и через 73 с изменяют направление вращения на обратные. В системе реверса используются два кулачка, концевые микровыключатели В 2 и В 3 и реле Р 3 и Р 4, переключающие фазы питания одной из двух обмоток управления. Карданов подвес с подшипниками укреплен в корпусе прибора. Напряжение питания к нему подается через коллекторы неограниченного поворота 5 и 8.

В курсовой системе ГМК-1 гироагрегат ГА-6 работает совместно с пультом управления ПУ-26. На рис. 6 показана лицевая панель пульта, где цифрами обозначены: 1 – переключатель знака широтной коррекции, 2 – сигнальная лампа завала гироузла, 3 - переключатель выбора режима работы ГМК-1, 4 – лампы подсветки, 5 – тумблер со средним положением задатчика курса, 6 – ручка ввода широтной поправки, 7 – тумблер системы контроля азимутальной коррекции. Упрощенная электрическая схема пульта ПУ-26 приведена на рис. 7. Широтный компенсатор собран по мостовой схеме. Плечи моста образованы потенциометром R 3 компенсации собственного ухода ГА-6 и потенциометром R 6 компенсации видимого ухода. Мост запитывается через трансформатор Тр от сети переменного тока.

Рис. 6. Передняя панель пульта управления ПУ-26

		Рис. 7. Схема ввода широтной поправки в пульте управления ПУ-26

Сигнал снимаемый с другой диагонали (движки потенциометров R 3 и R 6) является алгебраической суммой вносимых поправок на собственный и видимый уходы гироскопа. Этот сигнал поступает по электрической линии на двигатель М 5 гироагрегата. Резистор R 2 и потенциометр R 1 используются для настройки чувствительности мостового датчика при работе с разными экземплярами гироагрегатов. С помощью потенциометра R 5 осуществляется регулировка моста при установке R 6 в положение j=0. При эксплуатации курсовой системы в южном полушарии знак широтной поправки должен быть изменен. Это достигается с помощью переключателя S 1.

Отображение курсов, в том числе и ортодромического, осуществляется в курсовой системе ГМК-1 с помощью указателя УГР-4 УК. Кинематическая схема указателя УГР-4 УК приведена на рис. 8.

		СД АРК
	СД ГА

Рис. 8. Кинематическая схема УГР-4УК

В системе передачи ортодромического курса в указателе участвуют три элемента: сельсин-приемник М 2 (С65ВПЭП) усилитель У1 и отрабатывающий двигатель М 3 (ДИД-0,5). Синхронизирующие обмотки сельсина М 2 связаны электрическими цепями с синхронизирующими обмотками сельсина-датчика, установленного на наружной раме карданова подвеса ГА-6. Сигнал с роторной обмотки поступает на вход усилителя У1 и после усиления на обмотку управления двигателя М 3. В результате вращения двигателя дистанционная следящая система согласовывается. При этом двигатель разворачивает полую ось 6 со шкалой 3, по которой относительно неподвижного индекса 4 отсчитывается гироскопический курс. Вокруг полой оси 6 с помощью кремальеры 8 разворачивается курсозадатчик 2 и устанавливается по шкале 3 на заданное значение курса. При полете с курсом равным заданному, курсозадатчик 2 находится против индекса 4. В указателе сельсин-приемник М 1 служит для передачи радиопеленга от АРК. Стрелка по подвижной шкале 3 показывает радиопеленги, а по неподвижной 5 – курсовые углы.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд (рис. 9) в своем составе содержит: рабочий стол оператора 1, поворотный кронштейн 2 с установленным на его платформе гироагрегатом ГА-6, специализированный блок питания СБП-1 3, блок управления и регистрации 4, соединительный кабель 5.

Блок питания 3 кабелем через розетку, установленную на его тыльной стороне, подключается к сети 220В 50Гц. Поворотный кронштейн используется для изменения пространственной ориентации гироагрегата по азимуту и наклону. Общий вид кронштейна с размещенным на нем гироагрегатом ГА-6 представлен на рис. 10. Основание кронштейна имеет три регулируемые по высоте опоры 1, позволяющие установить азимутальную платформу 2 кронштейна в горизонтальное положение. Регулировка опор по высоте осуществляется маховиками 3, а контроль положения горизонта платформы обеспечивается с помощью жидкостного уровня 4.

Рис. 9. - Общий вид лабораторного стенда

Азимутальная платформа 2 установлена на основании через подшипниковый узел и имеет возможность поворачиваться относительно вертикальной оси кронштейна. Поворот платформы на заданный угол по азимуту достигается с помощью маховика 5, а контроль угла поворота при этом производится по шкале на торцевой стороне платформы относительно индекса 6. На азимутальной платформе установлены два кронштейна 7, в которых размещены опоры платформы 8 наклонного канала. На платформе 8 через амортизаторы укреплен гироагрегат 9. Разворот платформы наклонного канала на заданные углы осуществляется с помощью ручки 10 через червячную пару. Контроль поворота осуществляется по шкале 11 с нониусной (точной) шкалой 12. Лимб со шкалой 11 можно установить в нулевое положение, если предварительно отпустить гайку 13. После установки лимба в нужное положение гайка должна быть вновь зажата.

На лицевой панели блока управления и регистрации (рис. 11) размещены: предохранитель 1 сети постоянного тока, сигнальная лампа 2 и тумблер 3 подключения потребителей к сети постоянного тока, предохранители сети переменного тока 4, сигнальные лампы 5 и тумблер 6 подключения потребителей сети переменного тока, вольтметр 7 и переключатель 8 системы контроля напряжений питающих сетей переменного и постоянного тока, индикатор 9 цифрового секундомера, кнопка включения 10, кнопка остановки 11, кнопка сброса 12 секундомера, тумблер 13 и контрольная лампа 14 включения системы широкой коррекции, пульт управления курсовой системы15, указатель курсов УГР-4 УК или УГА-1У курсовой системы 16, тумблер 17, контрольная лампа 18 включения дистанционной системы передачи курсовых углов на указатель, цифровой индикатор отклонений по курсу 19, переключатель диапазонов измерений 20, аналоговый 21 и цифровой 22 выходы сигналов отклонения по курсу, штепсельный разъем 23 для подключения гироагрегата ГА-6 к блоку управления и индикации.

Рис. 10. Поворотный кронштейн КП9 с гироагрегатом ГА-6

На рис. 12 приведена функциональная схема системы согласования указателя УГР-4 УК с гироагрегатом ГА-6 и системы индикации отклонений по курсу. Если тумблер "Согласование УГА-1У" на пульте блока управления и индикации находится в положении "Включено", то реле Р1 обесточено и система согласования указателя с гироагрегатом работает в штатном режиме. Сигнал с роторной обмотки сельсина – приемника поступает на усилитель рассогласования и далее на двигатель отработки, который вращает ротор сельсина-приемника и шкалу курсовых углов указателя до согласованного с гироагрегатом положения. Сигнал ошибки, снимаемый с ротора сельсина-приемника, после окончания процесса согласования приблизительно равен нулю. При выключении тумблера "Согласование УГА-1У" реле Р1 запитывается от сети 27В и срабатывает. Контакты 1Р1 и 2Р2 переключаются. Цепь согласования системы дистанционной передачи угла разрывается, а выход сельсина-приемника соединяется с электронной схемой измерения и индикации отклонений по курсу. Дистанционная система передачи угла работает при этом в трансформаторном режиме без отработки. Электронная схема содержит усилитель-аттенюатор, фазочувствительный выпрямитель, фильтр второй гармоники питающей сети, аналого-цифровой преобразователь с шифратором и светодиодный цифровой индикатор. Коэффициент усиления усилителя-аттенюатора устанавливается переключателем пределов измерения, расположенном на пульте блока управления и индикации. В первом положении переключателя сигнал на мониторе цифрового индикатора отображается в милливольтах, во втором и третьем положениях – в вольтах.

Специализированный блок питания СБП-1 предназначен для выработки необходимых для работы гироагрегата ГА-6, пульта управления ПУ-26Э, указателя УГР-4 УК (УГА-1У), а также электронных схем блока управления и индикации, питающих напряжений постоянного и переменного тока. В состав блока входят три конвертора, преобразующие переменное напряжение 220В 50 Гц в постоянное, и инвертор, формирующий сеть трехфазного переменного тока авиационного стандарта 36В 400Гц. Один из конверторов используется в качестве источника напряжений постоянного тока номиналами 27В и 5В, а два других обеспечивают двуполярным питанием схему инвертора.

Рис. 12. Функциональная схема системы измерения и индикации

курсового угла ГА-6

На лицевой панели специализированного блока питания расположены предохранитель, сигнальная лампа и тумблер включения блока в сеть 220 В 50 Гц.

4. Порядок выполнения и обработки результатов эксперимента

4.1. Включение и подготовка стенда к работе

1. Установить органы управления лабораторной установкой на блоке управления и индикации в исходное положение;

2. тумблер включение потребителей сети 27В постоянного тока в положение "Выключено";

3. тумблер включения потребителей сети 36В 400Гц в положение "Выключено";

4. тумблер включения широтной коррекции в положение "Включено";

5. тумблер согласования УГА-1У в положение "Включено";

6. переключатель пределов измерения индикатора уходов ГА-6 в положение "Выключено";

7. рукоятку широтной коррекции на пульте ПУ-26 установить в положение 60°.

8. Включить тумблер "сеть 220В" на специализированном блоке питания СБП-1. Проконтролировать поступление напряжения 220В в блок питания по контрольной лампе. Если лампа не горит, проверить соединение стенда с розеткой питающей сети.

9. Используя вольтметр И-1 и переключатель "Контроль напряжений" на пульте блока управления и регистрации проконтролировать значения питающих установку напряжений. Отклонение от номиналов не должно превышать ±5%.

10. Включить тумблеры потребителей сети 27В и 36В 400 Гц.

11. Выждать время порядка 7-10 мин, необходимое для разгона гиромотора ГА-6 и вхождения в температурный режим электронных и электромеханических приборов и устройств установки, и приступить к выполнению экспериментов.

Примечание. Во время вхождения установки в рабочий режим вращая маховики опор поворотного кронштейна установить азимутальную платформу в плоскость горизонта. Контроль осуществляется по уровню. Установить платформу наклонного канала в горизонтальное положение. Установить в нулевое положение лимб наклонного канала.

4.2. Исследование характеристики остаточного дрейфа гироагрегата ГА-6

1. Произвести калибровку системы измерения уходов ГА-6. Для этого необходимо выполнить следующие операции:

- установить с помощью маховика поворотного кронштейна азимутальную платформу в нулевое положение;

- установить ручку переключателя пределов индикатора уходов ГА-6 в положение 2В;

- установить тумблер согласование УГА-1У в положение "выключено";

- записать показания индикатора уходов;

- с помощью маховика поворотного кронштейна повернуть азимутальную платформу с гироагрегатом ГА-6 на 5°;

- записать показания индикатора уходов;

- вычислить масштабный коэффициент индикатора уходов гироагрегата ГА-6 по формуле

.

2. Установить азимутальную платформу поворотного кронштейна в исходное состояние

3. Повторить операции по калибровке еще два раза и усреднить результаты вычисления масштабного коэффициента.

4. Нажав на кнопку "Сброс" обнулить показания секундомера.

5.Переключить ручку установки пределов измерения индикатора уходов ГА-6 в положение 0,2 В.

6. Записать показания индикатора.

7. Нажав на кнопку "Пуск" включить секундомер.

8. Через t _к=300…400 с нажав на кнопку "Останов" остановить секундомер и записать показания индикатора уходов ГА-6.

9. Обнулить показания секундомера.

10. Вычислить остаточный (нескомпенсированный) уход ГА-6 по формуле

.

4.3. Исследование работы широтной коррекции

1. Установить рукоятку широтной коррекции на пульте ПУ-26 в положение 50°;

2. Определить уход ГА-6 по пунктам 2.6 ¸2.10;

3. Повторить операции по определению уходов при установке рукоятки широтной коррекции в положение 40°, 30°, 20°, 10° и 0°;

4. Вернуть рукоятку широтной коррекции на пульте ПУ-26 в положение j=60°;

5. Вычислить теоретические значения "видимого ухода" на широтах 0°,10°, 20°, 30°, 40°, 50° и 60° по формуле:

.

6. Вычислить теоретические значения ухода ГА-6 по формуле:

.

7. Результаты эксперимента и вычислений свести в таблицу 1.

Таблица 1 – Данные эксперимента и результаты оценки работы широтной коррекции

			Широта	(град)

8. Построить графики и сделать выводы о работе широтной коррекции и точности юстировки мостовой схемы широтной коррекции.

4.4. Исследование кардановой ошибки ГА-6

1. Установить азимутальную платформу поворотного кронштейна в нулевое положение.

2. Включить режим согласования ГА-6 с УГА-1У.

3. Повернуть ручку переключателя пределов измерения индикатора уходов ГА-6 в положение 20В.

4. Поворачивая азимутальную платформу поворотного кронштейна последовательно через 5° в пределах ±90° зафиксировать показания указателя УГА-1У и занести их в таблицу 2.

5. Вернуть азимутальную платформу в исходное положение.

6. По согласованию с преподавателем, используя ручку 10 и шкалу 11 поворотного кронштейна отклонить гироагрегат ГА-6 от плоскости горизонта на угол g, равный 30°-40°.

7. Записать показания указателя УГА-1У в таблицу 2.

8. Последовательно поворачивая азимутальную платформу через 5° в диапазоне ±90° зарегистрировать показания УГА-1У и занести их в таблицу 2.

9. Вернуть платформу с ГА-6 в исходное положение по азимуту и наклону.

Таблица 2 – Данные эксперимента и результаты расчета кардановой ошибки

	Показания указателя УГА-1У
Угол поворота платформы				…			-5	-10	…	-90
g=0
g=30°-40°
Djп

10. Вычислить величину кардановой ошибки в исследуемом диапазоне курсовых углов и по формуле:

.

11. Построить график зависимости кардановой ошибки от курсового угла.

12. Вычислить теоретические значения кардановой ошибки для исследуемого диапазона изменения угла y, используя формулу (11). Построить график зависимости кардановой ошибки от курсового угла.

Примечание. Вследствие ухода гироагрегата по курсу при его наклонах рекомендуется выполнять эксперименты по оценке кардановой ошибки по возможности быстро.

4.5. Исследование ухода гироагрегата, вызываемых наклонами летательного аппарата.

1. Используя ручку 10 и шкалу 11 поворотного кронштейна, отклонить гироагрегат ГА-6 от плоскости горизонта на угол g, равный 30-40°;

2. Переключить ручку установки пределов измерения индикатора уходов ГА-6 в положение 0,2В;

3. Установить тумблер "Согласование УГА-1У" в положение "выключено";

4. Нажав на кнопку "Пуск", включить секундомер;

5. Через t _к=300-400 с, нажав на кнопку "Останов", остановить секундомер и записать показания индикатора уходов ГА-6;

6. Обнулить показания секундомера и установить тумблер "Согласование УГА-1У" в положение "Включено";

7. Повернуть азимутальную платформу поворотного кронштейна на угол +45°;

8. Повторить операции по измерению ухода по п. 5.3-5.6 и записать показания индикатора уходов ГА-6;

9. По п. 5.7 и 5.8 произвести измерения уходов ГА-6 при установке азимутальной платформы поворотного кронштейна в положения +90°, +45°, -90°;

10. Произвести вычисления уходов для перечисленных условий эксперимента, используя формулу, приведенную в п. 2.10.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

В отчете по лабораторной работе должны быть отражены:

- цель выполнения лабораторной работы;

- назначение гироагрегата ГА-6 и область его применения;

- принципиальная схема гироагрегата и краткое описание его работы;

- описание работы контуров азимутальной и горизонтальной коррекции;

- уравнения, описывающие движение гироагрегата на неподвижном основании и при установке прибора на летательном аппарате;

- перечень возмущающих факторов, влияющих на характеристики точности измерения отклонений летательного аппарата по курсу и доступных выявлению в лабораторных условиях;

- таблицы и данные экспериментальных данных;

- результаты и графики обработки экспериментальных данных;

- выводы по результатам выполнения работы.

Контрольные вопросы

1. Где и для каких целей используются азимутальные гироскопы направления?

2. Какой прибор используется в качестве базового при построении азимутальных гироскопов направления? Какие недостатки имеет базовая схема?

3. Для каких целей в гироскопах направления используется система горизонтальной коррекции? Какие элементы входят в состав системы, и как она работает?

4. Какие задачи решает система азимутальной коррекции? Как практически реализуется в азимутальных гироскопах направления азимутальная коррекция?

5. Почему иногда азимутальные гироскопы направления называют указателями ортодромии?

6. Как влияет трение в осях подвеса на характеристики гироскопов направления? Какие конструктивные меры используются для уменьшения моментов трения?

7. Каким образом на практике решаются задачи передачи измеренных углов отклонения по курсу? Как выглядит и работает дистанционная система передачи угла?

8. Что следует отнести к инструментальным погрешностям и методическим ошибкам азимутальных гироскопов направления?

9. Какой системой уравнений описывается движение гироскопа направления? Какой физический смысл имеют компоненты уравнений?

10. В чем особенность движения азимутального гироскопа направления при работе на неподвижном основании и при установке на летательный аппарат?

11. Что понимается под термином "кардановая ошибка"? От каких параметров зависит величина кардановой ошибки?

12. В чем причина ухода азимутального гироскопа направления при наклонах летательного аппарата? Как решить задачу вычисления этих уходов аналитически?

13. Каков состав лабораторного стенда? Каково назначение его основных элементов?

14. Что понимается под определением «остаточный дрейф» гироскопа направления? Какая методика используется для оценки остаточного дрейфа?

15. Какая методика используется для оценки работоспособности и характеристик широтной коррекции в экспериментальных исследованиях?

16. Как в процессе экспериментальных исследований выявляется креновая ошибка? Как вычислить величину креновой ошибки аналитическим путем?

17. Какая методика используется в лабораторных условиях для оценки уходов гироскопа направления при наклонах летательного аппарата?

Список литературы

1. Богданченко Н.М. Курсовые системы и их эксплуатация на самолетах: Учебник для авиационно-технических училищ. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Транспорт, 1983. – 224 с.

2. Северов Л.А. Механика гироскопических систем. М. МАИ, 212 с.

3. Фридлендер Г.О., Козлов М.С. Авиационные гироскопические приборы. – М.: Оборонгиз, 1961.- 390 с.

4. Данилин В.П. Гироскопические приборы. – М.: Высшая школа, 1965 – 539 с.

Дата добавления: 2015-11-04