Echipamente și Sisteme Giroscopice

I. Chestiuni teoretice

1.1. Chestiuni introductive

Pentru determinarea poziţiei aeronavei în raport cu planul orizontal local, la bordul acesteia se folosesc echipamente numite giroorizonturi, iar pentru formarea unor semnale electrice proporţionale cu unghiurile de ruliu şi de tangaj, se utilizează giroverticalurile.

Echipamentele giroscopice de verticală au în componenţă giroscoape astatic rapide în suspensie cardanică exterioară (GAR). Suspensia cardanică este formată din două cadre de suspensie, axa de rotaţie proprie (direcţia vectorului ) coincizând cu verticala locului.

Formarea indicaţiilor cu privire la unghiurile de ruliu şi de tangaj se realiează cu ajutorul unei machete a aeronavei şi a unei linii de referinţă, numită linia orizontului.

1.2. Ecuaţiile de mişcare ale giroorizontului

Schema cinematică a echipamentului giroscopic este prezentată în figura 1. in care sistemele coordonate utilizate sunt - triedrul orizontal legat de traiectoria de zbor, având axa - tangentă al traiectorie, - axa verticală, - axa perpendiculară pe cele două anterioare; oxyz – triadrul RESAL legat de cadrul interior al suspensiei cardanice.

Fig. 1

Dacă giroorizontul este neperturbat ( ), triedrul RESAL oxyz se suprapune peste Giroorizontul perturbat trece din poziţia în poziţia ox’y’z’ (rotaţie cu unghiul în jurul lui ) şi din poziţia ox’y’z’ în poziţia oxyz (rotaţie cu unghiul în jurul axei cadrului interior ox); - vitezele unghiulare absolute în jurul axelor triedrului

(1)

Utilizând forma vectorială a ecuaţiilor de precesie ( ; - momentul rezultant ce creează ), se obţin, pentru axele ox şi, respectiv, oy, ecuaţiile

(2)

Expresiile vitezelor unghiulare ωx şi ωz vor fi următoarele

(3)

Neglijând momentele exterioare şi de amortizare din axele celor două cadre de suspensie, momentele Mx , Mz au expresiile

(4)

unde şi sunt momentele de corecţie din axele ox şi oz, iar - momentele de frecare uscată din axele ox şi oz (Mfx şi Mfz – valorile acestor momente).

Înlocuind relaţiile (3) şi (4) în relaţiile (2) scrise scalar (Kωz=-Mx , Kωx=Mz) şi împărţind ecuaţiile la K se obţin

(5)

unde ωfz=Mfx/K şi ωfx=Mfz/K sunt vitezele unghiulare „de frecare” (datorate momentelor de frecare uscată din axele cadrelor suspensiei cardanice).

1.3. Ecuaţiile giroorizontului cu corecţii neliniare de tip releu ideal

Elementul sensibil folosit pentru sistemul de corecţie se foloseşte un comutator pendular cu lichid, acesta sesizând abatarea giroscopului faţă de direcţia verticalei locului şi furnizează semnale proporţionale cu abaterile veticalei locului în cele două plane. Aceste semnale se vor aplica unor motoare de corecţie dispuse după axele ox şi oz. Sistemul de corecţie acţionează asupra giroscopului prin canalul de corecţie transversală CT (ce creează un cuplu de corecţie după axa oz‘ ) şi canalul ce corecţie longitudinală CL ( ce creează un cuplu de corecţie după axa ox).

Pentru exprimarea momentelor de corecţie, se reprezintă giroorizontul numai prin girocameră, în planele (fig. 2). Acceleraţiile rezultante după axele ox şi oz vor avea expresiile

(6)

unde componentele acceleraţiei aparente au expresiile

(7)

Fig.2

Ţinând seama de relaţiile (7), expresiile (6) devin

(8)

unde sunt deiaţii suplimentare. Aceste acceleraţii generează forţele de inerţie , cu expresiile