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二、陀螺原理
陀螺主要有两个基本特性：稳定性和进动性。
1.定轴性
当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受
外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑
在万向支架上的陀螺仪自转轴指向惯性空
间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
定轴性
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
2.进动性
进动性
陀螺仪总是绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动，这一
特性称三自由度陀螺的进动性。
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进动性
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当陀螺受常值外力矩作用时，陀螺不在受力的平面上转动。
当外力矩M矢量沿内框轴方向时，陀螺绕外框轴转动；相反，
当外力矩M矢量沿外框轴方向时，陀螺绕内框轴转动。
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（1）地平仪（三自由度陀螺）
地坪仪的测量原理
三、陀螺仪表
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
功用：测量并指示飞机俯仰和倾斜角的姿态仪表。
原理：自转轴与当地地平面垂直，利用陀螺的定轴性稳定了
地平面，飞机相对该地平面的角度便是姿态角。
但三自由度陀螺只有
定轴性，并无自动定
向性，加上陀螺的漂
移，所以利用有自动
敏感地垂线的单摆，
作为敏感元件，控制
陀螺自转轴与当地地
垂线重合，即模拟了
地垂线。
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地平仪
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地平仪
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备用姿态仪（三自由度陀螺）
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（2）转弯协调仪（两自由度陀螺）
转弯仪
①转弯仪
指示飞机的转弯方向，粗略反映飞机转弯的快慢程度。
①指示转弯方向；
②指示转弯的快慢；
③V一定条件下无侧
滑转弯的倾斜角。
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②侧滑仪
用来及时发现侧滑。侧滑仪是用单摆原理制成的，其敏感部
分是一个小球，可在弯曲的玻璃管中自由滚动。管内装有透
明的阻尼液(如甲苯)，对小球的运动起阻尼作用。侧滑仪一
般与转弯仪安装在一起，配合使用。
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
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（3）姿态指引仪
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（4）陀螺罗盘
三自由度陀螺仪的在惯性空间具有定轴性，将陀螺
自转轴置于水平位置，并调整到指北方向，并以它作为
航向测量基准，可以指示出飞机的航向。
由于陀螺自转轴不能自动找北，只起到半个罗盘的
作用，故称为陀螺半罗盘。
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陀螺半罗盘
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航向指示器
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RMI
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陀螺磁罗盘
磁罗盘具有自动定向的特性，但稳定性差；陀螺半罗盘
有很好的稳定性，但不能自动定向。
将磁罗盘和陀螺罗盘结合在一起构成陀螺磁罗盘，可以
测量稳定的磁航向。
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磁罗盘
通过感受地磁场来测量飞机的磁航向。
磁罗盘的内部装有可以自由转动的磁条和固定在磁条
上的0 -360度刻度盘，而且刻度盘的0 (N)-180度(S)线与磁
条一致，让磁条的北极(N极)指向180度方向，南极(S极)指
向0度方向。
在磁罗盘的表壳上还固定有航向标线，它代表飞机的纵
轴线位置。当飞机航向改变后，磁条和刻度环不动，表壳上
的航向标线随飞机一起转动，相对于刻度盘转动一定角度。
这样，航向标线在刻度盘上所对的刻度读数就是磁子午线与
飞机纵轴在水平面上的夹角，即飞机的磁航向。
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磁罗盘
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
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优点：惯性导航系统不依赖任何外界信息来测量导航参
数，因此不受天气或人为的干扰，具有很好的隐蔽性，是
一种完全自由式导航系统。
缺点：定位误差随时间而积累，长时间工作会产生超出允
许范围的积累误差。此外，陀螺、加速度计、计算机的精
度要求高。
惯性导航系统的特点：
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
四、惯性基准系统
惯性基准组件IRU (2个)-导航计算
方式选择组件MSU( 1个公用的)-提供系统方式选择功能;
惯性系统显示组件ISDU(1个)-提供操作者与系统之间的联
系;
数模转换器DAA(2个)-将接收到的数字输入信号转换成模拟
信号输出;
在有的飞机上将惯导系统和大气数据系统综合到一起，形成
大气数据惯性基准系统(ADIRS)。
1.IRS组成
第十六章电子仪表系统-惯性导航系统
（1）惯性基准组件
完成惯导系统的角速度、加速度测量和导航解算任务。
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（2）方式选择组件
方式选择电门有：
OFF-断开；
ALIGN-对准；
NAV-导航；
ATT-姿态。
用于选择IRS的工作方式，并可显示其工作或故障状态。
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对准(ALIGN)通告牌（白色）——IRU在对准期间，该灯稳
亮。当系统存在一些情况需要提醒操作者注意时，
“ALIGN”灯闪亮；
直流供电(ON DC)通告牌（琥珀色）——当IRU失去115伏
400HZ交流电源，IRU使用28V备用电瓶供电时，该通告牌
亮。它只能向右IRU供电5分钟。
电瓶故障(DC FAIL)通告牌（琥珀色）——当飞机电瓶电
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A320飞机系统(29)
