3 курс / єгоров бортові / 1 семестр / тема 2
.4.docКонтрольне завдання до теми 2.4
Які закони фізики є базовими для описання руху ПС у тривимірному повітряному просторі?
Базовими законами фізики для опису руху ПС у тривимірному повітряному просторі є: закон збереження кількості руху, закони Ньютона.
Для чого призначені датчики кутової швидкості?
Датчики кутової швидкості призначені для: визначення координат місцерозташування ПС; для формування сигналів зворотнього зв’язку, пропорційних кутовим швидкостям.
Які типи датчиків кутової швидкості існують в авіації?
Датчики кутової швидкості (гіроскопи) підрозділяють на: механічні, волоконно-оптичні (оптичні), лазерні.
Які властивості гіроскопу полягають в основі принципу дії механічного датчика кутової швидкості?
В основі принципу дії механічного триступеневого датчика кутової швидкості (гіроскопа) полягає властивість зберігати незмінним направлення своєї головної осі в світовому просторі; механічного двоступеневого датчика кутової швидкості – гіроскопа полягає властивість поєднувати по найкоротшому шляху вектор власного обертання гіроскопа з вектором змушеного обертання – властивість прецессії.
Який ефект полягає в основі принципу дії оптичного датчика кутової швидкості?
В основі принципу дії оптичного датчика кутової швидкості (гіроскопа) полягає ефект Саньяка – зміщення інтерференційних смуг в кільцевому інтерферометрі, що крутиться, який виник внаслідок залежності часу обходу світлом контура, що крутиться від швидкості обертання і направлення обходу.
У чому полягає принцип дії лазерного датчика кутової швидкості?
Принцип дії лазерного датчика кутової швидкості (гіроскопа) заснований на залежності різності власних частот кільцевого оптичного резонатора для зустрічних хвиль від швидкості його обертання відносно інерційної системи відліку.
Розкажіть про основи побудови механічного двоступеневого гіроскопу.
Механічний двоступеневий гіроскоп складається з ротора; рамки; основи (корпуса), яку умовно можна прийняти за корпус літака.
Поясніть роботу механічного двоступеневого гіроскопу.
Робота механічного двоступеневого гіроскопа: ротор гіроскопа має 2 ступеня свободи руху відносно основи: обертання ротора навколо бокової осі ПС відносно рамки з власною кутовою швидкістю; обертання разом з рамкою навколо повздовжньої осі ПС відносно основи з кутовою швидкістю.
Розкажіть про основи побудови оптичного датчика кутової швидкості.
Датчик кутової швидкості містить в собі 2 основних модуля:
чутливий оптичний модуль – волоконний оптичний інтерферометр, що включає: 100-метровий чутливий контур (котушку), 2 зварних оптично-волоконних відгалужувача, волоконно-оптичний поляризатор, п’єзокерамічний фазовий модулятор, модуль суперлюмінесцентного діода, фотоприймальний (фотоприйомний) модуль;
електронний модуль – печатна плата, виконана в технології поверхневого монтажу, яка конвертує сигнал оптичного блока в напругу, пропорційну кутовій швидкості.
Поясніть роботу оптичного датчика кутової швидкості.
Чутливим елементом оптичного датчика кутової швидкості являється багатовиткова котушка зі спеціальним волоконним світловодом, який забезпечує стабільність поляризації і різності фаз інтерферуючих хвиль. Робота оптичного датчика кутової швидкості заснована на ефекті Саньяка – зміщення інтерференційних смуг в кільцевому інтерферометрі, що крутиться, який виник внаслідок залежності часу обходу світлом контура, що крутиться від швидкості обертання і направлення обходу.
Розкажіть про основи побудови лазерного датчика кутової швидкості.
Чутливим елементом (джерелом інформації про обертання) лазерного датчика кутової швидкості (гіроскопа) служить кільцевий оптичний резонатор, в якому генеруються 2 незалежні протилежно направлені оптичні хвилі. Резонатор кільцевого лазера складається з 3 або 4 відбивачів (дзеркал або призм), що встановлені на жорсткій основі і забезпечують замкнуту траекторію (трикутник або прямокутник) для зустрічних хвиль. Кільцевий лазерний гіроскоп виготовляється подібно газовому лазеру: в кварцовому блоці шляхом розплавлення створюється порожнина (канал) в формі трикутника і заповнюється сумішшю гелію і неону.
Поясніть роботу лазерного датчика кутової швидкості.
Чутливим елементом (джерелом інформації про обертання) лазерного датчика кутової швидкості (гіроскопа) служить кільцевий оптичний резонатор, в якому генеруються 2 незалежні протилежно направлені оптичні хвилі. Робота лазерного датчика кутової швидкості заснована на залежності різності власних частот кільцевого оптичного резонатора для зустрічних хвиль від швидкості його обертання відносно інерційної системи відліку.
Які переваги та недоліки притаманні механічним, оптичним і лазерним датчикам кутової швидкості?
Переваги механічного датчика кутової швидкості: здатність зберігати в просторі незмінне направлення осі обертання за відсутності дії на неї моментів зовнішніх сил. Недоліки механічного датчика кутової швидкості: великі габарити і маса, тривалий запуск і вихід на робочий режим, низька експлуатаційна надійність, великі похибки вимірювання на певних етапах (режимах) польоту, висока вартість.
Усіх цих недоліків позбавлені оптичні датчики кутової швидкості. Отже, переваги оптичного датчика кутової швидкості: невеликі габарити і маса, швидкий запуск і вихід на робочий режим, висока експлуатаційна надійність (завдяки відсутності механічних елементів), великий діапазон вимірювання кутових швидкостей, висока стійкість, незначні похибки вимірювання. Недоліки оптичного датчика кутової швидкості: дрейф вихідного сигналу через газові потоки, зміна довжини оптичного шляху під впливом теплового розширення, при малих кутових швидкостях зменшується різність частот світлових хвиль, що генеруються, а це призводить до синхронізації і неможливості виявлення обертання.
Переваги лазерного датчика кутової швидкості: малі габарити і маса, швидкий запуск, висока експлуатаційна надійність (завдяки відсутності механічних елементів), великий діапазон вимірювання кутових швидкостей, висока стійкість. Недоліки лазерного датчика кутової швидкості: на точність датчика негативно впливає зворотнє розсіювання.