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时的高度。对于垂直速度指示仪，堵塞的静压系统产生一个持续的零指示读数。如图6-10
陀螺飞行仪表
有几个飞行仪表利用了陀螺仪的特性来运行。包含陀螺仪的最常见仪表是转弯协调仪，航向
指示仪，和姿态指示仪。为理解这些系统如何运行，需要仪表动力系统，陀螺的原理和每个
仪表的工作原理知识。
陀螺原理
任何旋转的物体都表现出陀螺的特性。利用这个特性设计和安装的轮子或者转子称为陀螺仪。
仪表陀螺的两个重要设计特性是其尺寸上的大重量，或者说密度大，和高速旋转时的低摩擦
力。
有两种通用类型的装配结构；使用哪种类型取决于利用了陀螺仪的哪个特性。自由安装的陀
螺仪能够自由的绕它的重心以任意方向旋转。这样一个轮子被称为有3 个自由度平面。轮
子或者转子在任何一个支架相关的平面内自由旋转，陀螺轮子在静止时也是平衡的，它会保
持在被放置的位置。受限的或者半刚性安装的陀螺仪是那些一个自由面被固定在相关支架上
的结构。
陀螺效应有两个基本的特性：空间内的刚度和进动。
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空间内的刚度
空间内的刚度是指陀螺仪保持在它所旋转平面内的固定位置这个原理。通过把这个轮子或者
陀螺仪安装在一组万象环上，陀螺仪能够在任何方向自由旋转。因此，如果万象环是倾斜的，
螺旋的，或者是移动的，陀螺仪还是会保持在它最初所旋转的平面内。如图6-11
进动
进动是陀螺对偏转力的反应形成的的倾斜或者旋转。对这个力的反作用不是发生在它所施加
的那个点上；而是发生在旋转方向90 度以后的点上。这个原理使陀螺能够通过检测方向变
化产生的压力大小来确定旋转的速度。陀螺进动的速度和旋转速度成反比，和偏转力大小成
正比。
进动在一些仪表上也会产生较小的误差。如图6-12
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动力源
在某些飞机上，所有陀螺仪是真空的，压力的或者是电力运作的；而其他飞机，真空系统和
压力系统为航向指示仪和姿态指示仪提供动力，而电力系统为转弯协调仪提供动力。大多数
飞机至少有两个动力源来确保一个动力源失效时至少有一个倾斜信息源。
真空或者压力系统通过吸入一个高速气流来冲击转子环来高速旋转转子这个方法来旋转陀
螺，很像水车或者涡轮机的运行。仪表运行所需的真空或者压力大小是变化的，但是通常位
于4.5-5.5 英寸汞柱范围内。
陀螺仪的真空源之一就是安装在发动机附件箱上的环形发动机驱动泵。不同飞机的泵容量不
同，取决于陀螺仪的多少。
典型的真空系统由发动机驱动的真空泵，减压阀，空气过滤器，量表和完成连接必要的管子
组成。量表安装在飞机的仪表面板内，指示系统内压力的大小(真空是用低于周围环境的英
寸汞柱度量的)。
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如图6-13 所示，空气被发动机驱动的真空泵抽进真空系统。首先经过一个过滤器，它能防
止外边的东西进入真空或压力系统。空气然后经过姿态指示仪和航向指示仪，这里它使陀螺
仪旋转。减压阀是防止真空压力或者抽气机超过指定的限制。之后，空气被排出系统或者用
在其他系统内，例如用于使充满空气的防冰罩膨胀。
飞行期间监视真空压力很重要，因为吸气压力低的时候姿态指示仪和航向指示仪可能不能提
供可靠的信息。真空，吸气或量表通常被标记来指示正常范围。一些飞机装配了告警灯，当
真空压力下降到预期水平的时候就发亮。
转弯指示仪
飞机使用两种转弯指示仪-转弯侧滑指示仪以及转弯协调仪。因为陀螺仪安装的方式，转弯
侧滑指示仪只以度每秒指示转弯的速度。由于转弯协调仪上的陀螺仪以一个角度安装，或者
说是倾斜的，开始它可以显示侧滚速度。一旦侧滚稳定后，它就指示转弯的速度。两个仪表
都显示转弯方向和质量(转弯协调性)，也可以用作姿态指示仪失效时倾斜信息的备用来源。
协调性是通过使用倾角计获得的，它由充满液体的弯管组成，其中有一个小球。如图6-14
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转弯侧滑指示仪
转弯侧滑指示仪中的陀螺仪在竖直平面内旋转，对应于飞机的纵轴。一个单极万向节限制了
陀螺仪可以在其中倾斜的平面，一个弹簧试图把它恢复到中心。由于进动，水平方向的偏转
力使得陀螺仪从飞行员座位看去是向左或者向右倾斜。转弯侧滑指示仪使用一个指针，称为
转弯指针来指示转弯的方向和速度。
转弯协调仪
转弯协调仪中的万向节是倾斜的；因此，它的陀螺仪可以检测侧滚速度和转弯速度。由于转
弯协调仪在训练飞机上更流行，这里的讨论就集中于这个仪表。当在转弯侧滚或者退出侧滚
时，仪表上的小飞机就会向飞机侧滚方向倾斜。快的侧滚速度导致小飞机比慢侧滚速度倾斜
的更陡。
转弯协调仪通过使小飞机的机翼和转弯指针对齐可以用于确定和维持标准速率转弯
(standard-rate-turn)。转弯协调仪只显示转弯的速度和方向；它不显示倾斜的具体角度。
【标准速率转弯：每秒3 度的转弯。完整的360 度转弯需要2 分钟。确定标准速率转弯所
需近似倾角大小的经验方法是转弯空速除以10，再加上结果的一半。例如120 节空速时，
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标准速率转弯大约需要18 度倾角(120/10=12;12+6=18),200 节时大约需要30 度倾斜
角来做标准速率转弯。】
倾角计
倾角计用于表示飞机的偏航，它是飞机机头的边对边运动。在协调转弯和平直飞行时，重力
使得小球位于弯管的参考线中间。协调转弯飞行是通过保持小球居中而维持的。如果小球没
有居中，它可以用方向舵来居中。为了这样，要在小球偏转的一边施加方向舵压力。使用简
单的规则，“脚踏球上”来记住应该踩哪边的脚舵。【译者注：小球在右边，就踩右边脚舵来
居中，否则踩左侧脚舵。】
如果副翼和方向舵在转弯时是协调的，球就会保持在弯管的中间。如果空气动力不平衡，球
就会离开弯管的中间。如图6-15 所示，内滑(slip)时，对应于这个倾斜角来说转弯速度太
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