图说陀螺舵原理、陀螺的进动性

发布时间:2018-07-01 04:19:09





刚才在一个F22的视频贴里,很多朋友对AIM-9M在发射中的蛇形轨迹有疑问,我去搜索9M所用的陀螺舵的原理图却发现网上没有。(因为文字叙述比较费解,效果肯定不好)

在自己画完这个图解之后,考虑到那帖子可能已经沉底,我就新开个帖子进行说明了。字难看啊,拍砖别打脸 

这个知识是从航模相关的地方学到的(后来花钱多不玩了,汗...)。



很多朋友可能觉得导弹有飞行轨迹控制就可以了,但导弹的滚转对控制和寻的都有影响。对于控制系统采用直角坐标系的AIM-9M来说,以及对所有采用直角坐标系、两对相互垂直的控制面的导弹譬如霹雳xx来说,滚转都是需要摈除的。它们都和最早的响尾蛇导弹一样用了陀螺舵来抑制滚转。陀螺舵是个纯粹机械的设备,滚转抑制是独立于导弹制导控制的。

而旋转弹体的导弹譬如拉姆(它的名字RAM就是那个意思),采用极坐标控制,需要一对控制面,每一圈滚转,气动面动作两次。



AIM-9M沿袭了梯形尾翼和陀螺舵,而且陀螺舵轴倾斜,它在飞行中靠这个陀螺舵处在一个不断地抵抗自己在导弹轴向的滚转、在纵向和航向阻尼俯仰和偏转的过程。



陀螺是一圆金属饼,上有锯齿,锯齿垂直的一面迎向前面承接气流导致其绕轴高速旋转。陀螺效应也就是人们常说的陀螺稳定,其原因有进动性和定轴性两个。

进动性是--陀螺自转时,如若陀螺受到一个在某作用平面内的力,给予主轴这力矩,主轴的运动方向并不发生在力的作用平面内,而是与力垂直,主轴的运动平面与力的作用平面垂直。

依照这个情况,一旦导弹滚转,陀螺舵的运动将导致其突出尾翼翼面,成为一个气动面而带来抑制滚转的控制力。在连续的滚转倾向和滚转抑制中,导弹可以基本安定。这对于不能塞进姿态传感器进行伺服控制的格斗弹来说是个简洁明快的处理方法。

然后如果把轴做成一个夹角,让它在进动时向外撇,它产生的气动效果就不光抑制滚转,还能阻尼俯仰和偏转。

大型导弹应该是靠滚转角速度传感器发出信号,以一对舵面的差动来抑制滚转,把姿控写进飞控了。



综上,AIM-9M的蛇形尾迹并不代表其弹体有螺旋状的运动,而仅仅是受到气流而颠簸,在开始转向攻击之前“摆尾巴”修正自己的姿态,抑制弹体的旋转倾向。在寻的和攻击的过程中,响尾蛇仍然保持滚转角1弧度每秒以下的近似不旋转状态。

图说陀螺舵原理、陀螺的进动性

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