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作用平面相垂直的平面内运动
进动方向
陀螺受外力矩作用时，自转角速度矢量沿最短的路
线向外力矩矢量运动
将外力矩矢量沿转子自转方向转90度
进动特点
进动
进动方向
三自由度陀螺进动角速度
进动角速度大小：
α为转子轴从与外框轴垂直的位置向上或向下偏离的角度；
M为外加力矩，JΩ为转动惯量
决定进动角速度大小的因素
转子自转角速度越大，进动角速度越小
转子对自转轴的转动惯量越大，进动角速度越小
外力矩越大，进动角速度越大
cos
J
M
进动的特点
进动的特点
运动不是发生在力矩作用的方向，而是发生在
和它垂直的方向
进动角速度，在角动量一定时，对应于一个力
矩只有一个进动角速度
外力矩停止作用时，进动运动停止
飞转
陀螺力矩实验
物体同时绕两个互不平行的轴旋转时，会产生陀螺
力矩
陀螺力矩的矢量垂直于两个转轴所组成的平面
陀螺力矩
陀螺力矩的方向
陀螺力矩的方向
牵连角速度矢量沿转子
自转轴的方向转动90度
陀螺力矩大小
cos
cos
L H
L J
二自由度陀螺运动特点（一）-----
进动
二自由度陀螺以角速
度Ω自转，同时内框
又带着转子绕Z轴转
动，在自转角速度和
牵连角速度的共同作
用下，二自由度陀螺
产生绕内框轴的陀螺
力矩，在此力矩作用
下，陀螺绕内框轴进
动
二自由度陀螺与三自由度陀螺进
动区别
三自由度陀螺在常值外力矩作用下是等速进动，
二自由度陀螺在牵连角速度作用下是加速进动
三自由度陀螺在外力矩消失后立即停止进动，二
自由度陀螺在牵连角速度消失后自转轴维持等速
进动
二自由度陀螺运动特点（二）------
受迫运动
当二自由度陀螺沿内框轴
有外力矩作用时，由于陀
螺不能绕Z轴转动，因而也
就不能绕内框轴产生陀螺
力矩，来同外力矩平衡。
因此，在外力矩的作用下，
陀螺将像普通物体一样，加
速转动；外力矩消失后，
陀螺维持等速转动。
地平仪工作原理-----飞机姿态角
地平仪的主要任务是在飞机上模拟一个人工水
平面，也即模拟一条当地地垂线。
备用姿态指示器
航空地平仪-----基本组成
三自由度陀螺和摆式地垂修正器相互配合来模拟地
垂线，摆式地垂修正器包括敏感元件和执行元件。
控制机构可分为摆的控制机构和陀螺的控制机构，
飞机有加速度时，摆的控制机构可以自动断开摆对
陀螺的修正，避免地平仪产生误差。陀螺控制机构
可以保持陀螺三轴相互垂直，或在地面时将陀螺上
锁。
航空地平仪-----修正系统
修正系统定义
由敏感元件和力矩器组成的系统，能够把偏离地垂线的陀螺
转子返回到地垂线上来。
修正系统分类（按敏感元件分）
常值式、比例式、复合式
修正系统组成
敏感元件、执行元件
航空地平仪-----修正系统工作原理
（二）
陀螺自转轴偏离地垂线的原因：
陀螺仪内外轴承上的摩擦力矩和不平衡力矩
地球自转
飞机的飞行速度
飞机的机动飞行（加、减速，盘旋，转弯等）
航空地平仪-----修正系统工作原理
（一）
当陀螺转子偏左(或前倾)时，液体摆内的气泡向右(或向后)移
动，改变控制电路的电流分配比例。左电极(或前电极)电路电流
增大，使横向(或纵向)线圈筒内铁芯向后(或向左)移动，造成横
向(或纵向)修正线圈筒的重心后移(或左移)，产生横向(或纵向)
修正力矩，使陀螺转子向右(或向后)进动，直到自转轴回到地垂
线方向为止。
姿态系统-----功用和组成
功用
感受飞机俯仰、倾斜角，通过同步器输出与姿态成
比例的电信号，一方面送指引指示器显示飞机俯
仰、倾斜角，同时将信号送自动驾驶、飞行指引和
雷达稳定系统。
组成
垂直陀螺组件
三自由度陀螺，纵、横向修正电动机，纵、横向液体电
门，纵、横向修正切断开关，俯仰、倾斜同步传感器，轴
端间隙限制器等。
电子监控组件
监控电压，陀螺转子转速，修正电机的控制和激磁，快慢
修正，直立和切断，俯仰、倾斜同步器等。
姿态系统-----垂直陀螺工作原理
（2）姿态系统的结构
ADI的信号由位于电子舱的垂直陀螺提供。当陀螺
以正常速度工作时，有效的陀螺信号传送到ADI。
正副驾驶都有自己独立的ADI，因此需要两套独立
的垂直陀螺。如果两个陀螺之中有一个出现故障，则
第三套备用陀螺工作，提供姿态指示。
姿态基准系统还有一个姿态比较功能，可以比较两
个指示器输出的姿态信息。如果两个俯仰或横滚指示
器之差大于3度，则通过仪表警告系统触发警告。在
安装有PFD的飞机上，在两台PFD的顶端显示
“CHECK ATTITUDE”.
3.7陀螺仪表
3.7陀螺仪表
姿态指引仪
2.姿态指示系统
（1）姿态指示器（ADI）
在较早期的大型商业
飞机上，主要的姿态
指示都是在姿态指示
器（ADI）上的，在
现代屏幕显示的飞机
上，则在主飞行显示
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仪表系统(5)
