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항공기 자이로 계기 일반

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by

동현 김

on 14 June 2016

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Transcript of 항공기 자이로 계기 일반

자이로 계기 일반
목차
13156003 김동현
14132004 박희재

1. 자이로의 정의와 원리

1-1. 세차운동

2. 자이로 계기 일반

3. 선회 경사계

4. 방향 자이로 지시계

5. 자이로 수평 지시계

6. 레이저 자이로

7. 자이로의 실생활 응용

8. 질의응답
2. 자이로 계기 일반
2. 선회 경사계
5. 자이로 수평 지시계
4. 방향 자이로 지시계
7. 자이로의 실생활 응용
7. 레이저 자이로
자이로 - 강직성과 섭동성 이용
기수방위/분당선회량/자세 지시
강직성
섭동성
The Rigidity Of Gyroscope
The Gyroscopic Precession
자이로가 회전하고 있을때 회전자에 힘을 가하면
가한 점으로 부터 회전방향으로 90도 진행된 방향에 작용을 하는 성질
외력이 가해지지 않았을때 회전자의 축 방향이 일정 방향으로 유지하려는 성질

회전자의 질량이 클수록, 회전속도가 빠를수록 강직성은 강하게 나타난다.
편위
The Drift
지구의 중력과 관계없이 자세를 유지하기 때문에 지구
자전에 의해 생기는 자이로의 각변위
1시간에 15도씩 기울어지며 회전자의 불평형과
마찰등의 이유로 생기기도 함
1. 자이로의 정의와 원리
자이로의 동력원

1. 진공계통

2. 공기압 계통

3. 전기계통
1개의 케이스 안에 선회계와 경사계가 들어있는 계기이며 선회계는 항공기의 분당 선회율을, 경사계는 정상비행시의 경사도를 나타낸다.
Turn And Slip Indicator
선회계
자이로의 섭동성을 이용한 계기로 자이로가 X축과 Y축에 대하여 자유롭게 회전할수 있게 되어있고 항공기와 연결된 케이스가 움직여 선회율을 지시한다.
지시 방법은 두가지가 있는데 한가지는 1바늘폭에 180/min인 2분계와 1바늘폭에 90/min인 4분계가 있다.
경사계
구부러진 유리관 내부에 댐핑역할을 하는 케로신과 강철 볼을 넣어 원심력을 이용한 선회의 상태를 표시해주는 계기이다.
원심력과 중력이 균형을 이루면 강철 볼이 중앙에 있으며 선회 방향에 따라 강철볼의 위치가 변화한다.
자이로의 강직성을 이용해서 항공기의 기수
방위와 선회비행을 할 때 선회각을 지시하는
계기이다. 비슷한 역할을 하는 계기는
자기 컴퍼스가 있지만 보다 적은 오차를
가지는 자이로의 특성으로 인해
주 계기로 사용되어진다.
방향 자이로 지시계는 자이로의 회전축을 기수방향에
수평으로 놓아 3축 운동 자이로의 강직성에 따라 일정방향을 유지하는 성질로 방위를 표시한다.
자이로를 이용해 방위 기준을 잡는다는 말과 같다. 자이로는 지구 자전의 영향이나 마찰에 의해 오차가 발생함으로 15분마다 자기 컴퍼스를 기준으로
오차를 수정해 주어야 한다.
한편 지구의 자전에 의하여 자이로 회전자의 축이 기울어져 방향 강직성이 감소하게 되면 방위 측정은 불가능 해진다.
그러므로 자이로 회전자의 회전축은 항상 수평을 유지해야 하고 이를 유지시키기 위해 자립장치를 사용한다.
자립장치는 공기구동식과 전기구동식 두가지 종류를 사용한다.
진공 계통 동력원
전기 계통 동력원
1)공기구동식 자이로의 자립 장치
섭동성을 이용하여 자립시키는 위한 방법으로서, 공기 받침대를 이용한다. 자이로가 기울
어지면 공기 기류가 받침대의 한면으로 치우쳐 비균형된 힘이 외부 짐벌을 움직이게 한다.
공기구동식 방향 자이로 지시계의 정상 작동 범위는 피치와 경사가 모두 55도 이다.
2)전기구동식 자이로의 자립 장치
외부 짐벌 위에 위치한 토큐모터에 의하여 수평이 된다. 이 모터의 회전으로 수직 짐벌에
토크가 가해지면 섭동에 의하여 자이로 회전자의 회전축은 수평으로 되돌아온다.
전기구동식 방향 자이로 지시계의 정상 작동 범위는 피치와 경사가 85도 이다.
- 회전 관성을 가진 자이로스코프

- 자동 항해와 비행을 가능하게 하는
자이로컴퍼스

- 지구는 자전하는 자이로스코프
“Gyroscope” 는 그리스어로, ‘회전’이라는 의미의 “Gyro”와 ‘본다’는 의미의 "Skopein"의 합성어
자이로는 짐벌에 고속 회전자를 장착한 구조로
동체의 운동에 영향을 받지 않고 일정한 자세 유지 팽이를 빠르게 회전시키면 외부에서 충격이
가해져도 쓰러지지 않고 쉽게 자세를 바꾸지 않음
인공 수평의 또는 줄여서 수평의라고 부르는 3축 자이로이다. 항공기 기수 방향에 대하여
수직인 자이로 축을 가지고 있으며, 다시 말하면 지구 수평면과 수직인 축을 회전하는
자이로를 가진다. 강직성과 섭동성을 이용한 직립 장치를 사용하여 자이로의 회전축이 지구 중심을 향하게 함으로써 항공기의 피치와 경사를 알 수 있게 하는 계기다.
세차운동
회전체는 회전축을 건드리지 않는 한, 자세를 그대로
유지하려는 성질이 있습니다. 팽이를 생각해보면,
회전하는 팽이는 넘어지지 않고 똑바로 잘 서 있습니다.

힘을 가해서 회전축의 방향을 바꾸려고 하면 회전체는 힘을 가한 방향으로 움직이는 것이 아니라 90도 회전한 방향으로 그 힘이 적용됩니다 이런 현상을 자이로스코프의 세차운동이라고 합니다.








세차운동
자이로 로터를 구동시켜 회전축이 지구 중심을 향하도록
하는 방법에 따라서 이름이 달라지는데 진공압을 사용하면
자이로 수평(gyro horizon) 교류전원을 사용하면 자이로수직(vertical gyro),
또한 자세를 나타내기 때문에 자세 자이로 (Attitude Gyro)라고도 불린다.
공기 구동식 자이로의 직립 장치
회전자축이 비행 자세의 변화와 지구의 자전 등의 영향에 구애됨이 없이 지구 중심을 향해 자이로가 기울어지게 되면 베인을 중력은 중력에 의하여 움직여 공기 흐름이 변화하며 공기의 반작용력에 의해 외력이 생기고 이 힘에 의한 섭동은 90° 전진한 힘으로 나타나므로 자이로 축은 다시 수직으로 복귀한다.
레이저 자이로는 기존의 기계식
자이로에 비해 복잡한 짐벌이나
자이로 구조가 없고 신뢰성이 높은
광측정 장비를 이용한다.
레이저 자이로는 레이저 광선,
반사경, 프리즘 , 광검출기 등으로
구성되어 있으며 고장시간이
상당히 늘어났으며 무게, 체적,
소비전력도 대폭개선 되었다.
또한 가속도에 의해 짐벌이 악영향
을 받는 경우도 줄어들었기
때문에 더욱 정확한측정이 가능해졌다.
케이스 무회전
케이스 회전
레이저 자이로는 서로 다른 방향으로 동일 속도의 레이저를 조사해 반사경으로 반사되어진 레이저의 속도를 측정하는 방식으로 작동된다.

만약 항공기의 상태가 변해 레이저 자이로의 케이스가 회전한다면 두 레이저의 각속도와 가속도는 차이를 보일것이고 그 차이를 측정해
정확한 출력값으로 변환시켜 표시한다.
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