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第五 飞机的神经系统航空仪表（第2页）

升降速度表（见图2-100）指示的是飞机单位时间内上升或下降的高度，又叫上升率或下降率。指针往上指表示飞机上升，数值就是上升率（ms或ftmin）；指针往下指表示飞机下降，数值就是下降率。

升降速度表结构类似空速表，不同的是金属膜盒内外都通静压，只是膜盒内部直接与静压相通，膜盒外部通过毛细管与静压相连。当飞机上升时静压降低，膜盒内的气压与空速管采集的静压同步降低，膜盒外部因毛细管的阻碍，气压降低会滞后，膜盒内外就有了压力差，使膜盒收缩，带动指针指示上升率；反之，飞机下降高度，膜盒内气压及时升高，膜盒外气压升高滞后，产生压力差使膜盒膨胀，带动指针指示下降率。飞机高度不再变化后，膜盒内外的气压逐渐平衡，指针恢复指零（见图2-101）。

图2-100升降速度表

图2-101升降速度表原理

小贴士

机动性强的战斗机在跃升时，上升率过大会使指针转到“下降”部分，俯冲时也可能转到“上升”部分。

二、陀螺仪表

（一）地平仪（姿态指示仪）

飞机的姿态是指飞机机体三条轴或飞机对称面与水平面的角度关系，包括俯仰、倾斜等，飞行员必须掌握飞机的姿态才能正确实施操纵。能见度好时，飞行员可通过飞机与天地线（地平线）之间的关系位置来判断飞机姿态，如果飞机在云中、夜间或是能见度较差的条件下飞行，飞行员不能通过目视判断飞机姿态，就需要参考仪表来判断。

指示飞机姿态的仪表叫地平仪，是所有航空仪表中最重要的仪表。为了正确反映飞机姿态，地平仪必需模拟出一条天地线——人工地平线，将飞机的各轴或对称面与这条人工地平线比较，显示出飞机的姿态。真实的天地线是不会发生倾斜的，而地平仪安装在飞机上，将会随飞机一起运动，地平仪里的人工地平线也随飞机一起运动。要让地平仪指示准确的关键，就是要让人工地平线在任何情况下都不发生倾斜。为达到这一目的，地平仪里采用了陀螺。

绕支点或转轴高速旋转的物体称为陀螺，陀螺具有进动性和定轴性的特性，在地平仪中主要利用陀螺的定轴性（见图2-102）。陀螺玩具是大家都比较熟悉的，陀螺玩具在斜坡上的情形就显示出了陀螺的定轴性，在斜坡上的陀螺转轴方向与在平面上一致，即无论坡道如何倾斜，转轴的方向都是固定不变的。

图2-102陀螺的定轴性

地平仪利用陀螺的定轴性，将人工地平线固定在陀螺上，这条线就不随飞机的姿态改变而改变方向了，和飞机的三条轴、对称面对比，就能指示出飞机的各种姿态。地平仪原理简单、结构复杂。

地平仪指示原理简单，可通过图2-103来了解。地平仪的核心是在陀螺外套一只环形刻度盘，刻度盘的上半圈涂成棕色表示大地，下半圈涂成蓝色表示天空，天地交接处就是人工地平线，垂直于人工地平线刻上一条人工子午线。以人工地平线为基准，沿着人工子午线将环形刻度盘分成360°，正对地平仪表面的前半圆上下各90°，背面也一样上下各90°，并刻上相应的数值。地平仪的外壳上画有一架可上下调节的小飞机，小飞机下方左右分别刻上指示坡度的角度数值。当飞机平飞时，地平仪上的小飞机在人工地平线上，人工子午线正对下方的三角指标（见图2-104）。飞行中，无论飞机姿态如何变化，地平仪内的环形刻度盘都在陀螺的固定下，人工地平线始终与天地线平行，人工子午线始终与天地线垂直。例如飞机向左倾斜，地平仪外壳随飞机一起倾斜，从飞行员的角度就看到环形刻度盘在向右转，人工子午线下端向左转，指示到相应的数值就是飞机坡度。再如机头上仰，地平仪外壳随飞机上仰，在飞行员位置上看，环形刻度盘向上转，小飞机指示蓝色部分，表示机头对向天空，小飞机对应的角度就是飞机的仰角。无论飞机做多么剧烈的运动，姿态都能通过地平仪准确反映出来。

图2-103地平仪原理

图2-104地平仪

如果说地平仪结构复杂，那是因为它要随飞机一起运动，飞机姿态改变就会造成陀螺相对于地平仪外壳产生转动，必须要完全保证这种相对转动不受到任何阻滞才能准确指示飞机状态，也就是说，地平仪的复杂之处是要在任何状态下，都要保证陀螺完全能够自由转动。

这样的地平仪指示原理简单易懂，任何复杂的姿态都能指示，但地平仪上方是棕色的大地，下方是蓝色的天空，不够直观，因此主要用于战斗机。民用飞机和军用的运输机、轰炸机等不做剧烈的特技动作，空中姿态变化小，为了显示直观，通常是用上蓝下棕的地平仪，上仰和下俯是通过地平仪内部的人工地平线在表盘上移动来显示，左右倾斜是靠表盘上的小飞机倾斜指示出来。这样的地平仪指示原理和前面所讲的一样，但结构更为复杂（见图2-105）。

图2-105民用飞机地平仪构造

（二）协调转弯仪（转弯侧滑仪）

协调转弯仪由指示转弯的指针或小飞机（转弯仪）和指示侧滑的小球（侧滑仪）两部分组成，飞行员常形象地称之为“针球仪”（见图2-106）。协调转弯就是指飞机不带侧滑的转弯，要求飞行员在操纵飞机转弯时手脚要协调一致。

转弯仪内有一个陀螺，主要是利用陀螺的进动性特点来工作。表面如果是指针，陀螺转轴就是与指针垂直的，表面如果是小飞机，陀螺转轴与飞机机翼方向平行（见图2-107）。陀螺内框和指针（或小飞机）连在一起，外框连接仪表壳，内框轴与飞机机体纵轴有一定夹角（一般是30°）。当飞机倾斜或偏转运动时，陀螺转轴就会受到转弯带来的外来力矩，这个力矩的反作用力矩作用在内框上，使内框带动指针（或小飞机）转动，指示出转弯角速度。

在航线飞行中，空中交通管制要求转弯要使用规定的转弯角速度，这个角速度为每秒3°（盘旋一圈2分钟），转弯仪上的刻度标志就是这个角速度。在转弯中，只要指针向转弯方向偏斜到刻度上，或是小飞机倾斜机翼指到刻度，飞机就是以标准转弯角速度在转弯。

图2-106协调转弯仪

图2-107转弯仪构造

侧滑仪是一个密封的弯管，管内充满用于润滑的**和一个小球。当飞机平飞时，由于重力的作用，小球处在弯管中最下方位置，也就是中央位置。飞机转弯时，如果不带侧滑（协调转弯），飞机倾斜使弯管倾斜，小球重力的分力和离心力大小相等，小球就仍处在中央位置。如果操纵不协调，飞机带侧滑转弯，小球重力的分力和离心力大小不等，小球就会偏向侧滑的方向，飞行员可根据小球的指示操纵飞机协调转弯。大多数地平仪下方也有一个侧滑仪。

三、航向仪表

航向仪表用于飞机在飞行中指示航向，是帮助飞行员按预定航线飞往目的地的仪表。

（一）磁罗盘

磁罗盘源自我国古人的四大发明之一——指南针。磁针两端能够指向地磁南北两极，磁罗盘就是将一根磁针固定在圆形刻度环上，再将此带有磁针的刻度环放入罗盘表盒内，为了让刻度环能自由转动，在表盒内加有**使刻度环漂浮起来。刻度以正北为起点，顺时针方向将刻度环360等分，正北为0°，以N表示；正东为90°，以E表示；正南为180°，以S表示；正西为270°，以W表示。由于刻度环尺寸有限，罗盘一般都每隔30°标一数字，此数字为航向的110（还是空间有限，少刻一个0°），磁罗盘表盘面上刻有一条基准线，飞行中此线正对的数字就是飞机航向（见图2-108）。

图2-108磁罗盘

飞机转弯中，罗盘随飞机一起转弯，由于磁针固定指向地磁南北极，将带动刻度环转动，飞行员就会看到罗盘里的刻度环在转动，还能看到跟着流动的**，飞行员形象地将磁罗盘称为“水罗盘”。

（二）陀螺磁罗盘

飞行中最需要参考罗盘操纵飞机是在转弯的时候，以便准确判断改出转弯的时机。而飞机转弯时带有坡度，罗盘中的磁针会发生倾斜，不能准确指示方向，飞机转弯的加速度也会导致罗盘指示不准。为了解决这一问题，人们又想到了陀螺的定轴性，它不受飞机转弯时加速度的影响，可以迅速准确地指示飞机转弯的角度，便于掌握改出转弯的时机。但陀螺仪不能主动指示方向，把罗盘和陀螺结合起来，制成陀螺磁罗盘，就能很好地解决这一问题。

小贴士

地磁极与地理极不完全重合，就造成罗盘指示的方向有一定偏差，这个偏差叫磁差。

陀螺磁罗盘表面由刻度盘和小飞机组成，小飞机机头指示的方向就是飞机的航向。罗盘下方有一个航向调整钮，可将任意刻度调到表盘上方的刻度线上，如图2-109中最上方就不是0°（N）而是162°。飞行中将要较长时间保持的航向调到最上方，小飞机指向最上方的刻度线，就表示航向保持准确；小飞机指向刻度线左侧，就表示飞机的航向比预定的航向小，偏向预定航线的左侧，需要向右转弯修正；同理，小飞机指向刻度线右侧，表示飞机航向偏向预定航线右侧，需要向左转弯修正。这样就使陀螺磁罗盘使用起来非常直观、方便。