转弯侧滑仪

一种陀螺仪表

在飞行器中用来指示转弯方向、转弯快慢及侧滑方向、侧滑程度的组合仪表称为转弯侧滑仪，由转弯仪和侧滑仪两部分组成。

侧滑仪简介

在飞行器中用来指示转弯方向、转弯快慢及侧滑方向、侧滑程度的组合仪表称为转弯侧滑仪。

转弯侧滑仪是由转弯仪和侧滑仪两个独立的仪器组合而成。由于转弯仪和侧滑仪的综合指示，对于驾驶员保持飞机平直飞行和作无侧滑的协调转弯具有重要作用，因此常把它们组装在一起。

转弯仪是一种陀螺仪表。指针偏转的方向，表示飞机转弯的方向，指示偏转角的大小，表示飞机转弯角速度的大小。侧滑仪由一个弯曲玻璃管和一个小黑球组成。当飞机平飞时，小球受重力的作用，停在管子的中央。飞机转弯时若无侧滑，由于没有侧向力作用，小球仍保持在管子的中央。若转弯动作不正确，发生侧滑，就产生侧向力，使小球滚向玻璃管的一端。所以，从小球偏离管中央位置的距离和方向，可以看出飞机侧滑的程度和方向。

典型的转弯侧滑仪的盘面如图1所示。图中，指针和刻度盘属于转弯仪，小球和玻璃管属于侧滑仪。

转弯仪的刻度盘左右各分三格，在最大刻度上标有“45”的字样。转弯角速度为零时，指针垂直向上，指在刻度中央；当飞机转弯时，指针向转弯的方向偏转。

刻度盘上还刻有“500公里/小时”几个字，它表示当飞机以500公里/小时的真空速做协调转弯时，指针所指的刻度数值，就是飞机当时的坡度。所谓协调转弯，就是无侧滑的转弯，即飞机在水平面内做等速圆周运动。例如，当飞机以500公里/小时真空速向右做协调转弯，指针正好指在右45的刻度上，则表示飞机向右倾斜（即右坡度）45°，此时的转弯角速度数值为45°/秒。

转弯仪

转弯仪是用来指示飞机转弯（或盘旋）的方向，并粗略反映转弯的快慢程度，有的转弯仪还能用来指示飞机在某一真空速时无侧滑转弯的倾斜角(坡度)。

转弯仪的基本组成如图2，它由单自由度陀螺、平衡弹簧、空气阻尼器和指示机构等组成。陀螺的自转轴与飞机横轴平行，自转角速度矢量指向左机翼，内框轴与飞机的纵轴平行，测量轴与飞机立轴平行。

指示转弯方向

转弯仪是利用单自由度陀螺进动性工作的。当飞机直线飞行时，内框在平衡弹簧作用下，稳定在初始位置，指针指在刻度盘中央，表示飞机没有转弯。

当飞机以一定的角速度向左转弯时，转弯角速度矢量向上。由于自转角速度矢量指向左机翼，所以内框顺时针进动，直到引起进动的力矩(这个力矩称为陀螺力矩)与平衡弹簧的反作用力矩相等为止。内框的转角通过拨杆传送机构传给指针，使指针偏向左方，表示飞机正在向左转弯。转弯停止后，陀螺力矩消失，内框在平衡弹簧作用下回到初始位置，指针指在刻度盘中央。

当飞机向右转弯时，内框反时针进动，带动指针向右偏离刻度盘中央，表示飞机正在向右转弯。

指示转弯快慢

如果飞机以恒定的角速度转弯，引起陀螺进动的力矩是恒定的，内框转角和指针偏转角也一定。飞机转弯角速度越大，引起陀螺进动的力矩也越大。因此内框转角和指针的偏转角也越大。这样，转弯仪也就可以反映飞机转弯的快慢程度。

转弯仪的内框转角不仅与飞机转弯角速度有关，而且还和飞机倾斜角有关。一般情况，飞机的倾斜角不是固定不变的，因此转弯仪只能粗略反映飞机转弯的快慢程度。

还有一种转弯仪，它的陀螺自转轴与飞机纵轴平行，内框轴与飞机横轴平行。由于这种转弯仪受飞机倾斜角影响更大，所以用得不多。

指示飞机无侧滑转弯时的倾斜角

有些转弯仪，除了能指示飞机的转弯方向以外，还能在一定条件下指示飞机的倾斜角。因此，这样的转弯仪还可以辅助地平仪指示飞机倾斜角。

飞机转弯时为了不使飞机发生侧滑，在飞行速度一定的条件下，飞机的转弯角速度越大，倾斜角也越大。可见，在飞机速度一定的条件下，飞机无侧滑转弯时的倾斜角，取决于转弯角速度。这样，测量飞机的角速度，就可以表示飞机的倾斜角。

这就说明，当飞机的飞行速度(真空速)一定时，陀螺内框转角只取决于飞机无侧滑转弯时的倾斜角。飞机作无侧滑转弯时的倾斜角越大，内框和指针转角也越大；反之，倾斜角越小，内框和指针转角也越小。

侧滑仪

飞行中，空速矢量与飞机对称面不平行的飞行状态，称为侧滑。空速矢量与飞机对称面之间的夹角称为侧滑角。飞机转弯时，空速矢量偏向转弯内侧叫内侧滑；偏向转弯外侧叫外侧滑。直线飞行时，空速矢量偏向对称面左侧叫左侧滑；偏向对称面右侧叫右侧滑。

侧滑仪是用来指示飞机有无侧滑和侧滑方向的仪表，常与转弯仪配合，供驾驶员操纵飞机协调转弯。

基本结构

侧滑仪由小球、玻璃管和阻尼液等组成。小球是敏感元件，相当于单摆的摆锤，能在玻璃管中自由滚动。玻璃管的曲率半径相当于摆长。阻尼液对小球起阻尼作用。玻璃管的一端有很小的膨胀室，以便阻尼液因温度升高，容积增大时占用。

工作原理

飞机在原来没有横向运动的情况下，只要在转弯时保持沿横轴方向的合力为零，就不会发生横向运动，即不会发生侧滑。

飞机作无侧滑转弯时，沿横轴方向的作用力有惯性离心力在横轴方向的分力和重力在横轴方向上的分力，这两个分力的方向是相反的。因此，只要这两个分力大小相等，其合力便基本上等于零（忽略方向舵偏转后产生的空气动力、螺旋桨扭转气流作用力等），飞机不会侧滑；反之，若这两个分力大小不等其横向合力便不等于零，飞机就会发生侧滑。因此，测量飞机转弯时的横向合力，便可知道飞机的侧滑情况。

直接测量飞机飞行时的受力状况是比较困难的。如果我们在飞机上悬挂一个单摆，在飞行时，摆锤可以模拟飞机的受力状况，摆锤的位移就反映了飞机的侧滑。侧滑仪就是利用单摆模拟飞机承受的横向合力，根据摆锤在横向合力作用下的运动状态指示飞机的侧滑。下面具体分析飞机飞行时，侧滑仪的工作情况。

直线飞行

飞机平直飞行时，侧滑仪的小球受重力作用，停在玻璃管中央的两条标线中间。

飞机带坡度产生侧滑时，重力使小球偏离中央。飞机左侧滑，小球偏向左边；飞机右侧滑，小球偏向右边。

转弯飞行

当飞机以角速度作无侧滑转弯时，飞机的立轴相对于地垂线倾斜了角。此时，作用在飞机上的横向合力为零，飞机没有侧滑。由于侧滑仪的玻璃管也跟着飞机倾斜了角，作用在小球上的横向合力（沿玻璃管的切线方向）也等于零，故小球处在玻璃管中央，表示飞机没有侧滑。

若飞机转弯时的倾斜角过小或转弯角速度过大，则在横向合力作用下，飞机要发生外侧滑。此时，作用在小球上的横向合力大于零，小球在横向合力作用下偏离玻璃管中央向右（外）侧运动。由于玻璃管是弯曲的，所以随着小球向右（外）运动，作用在小球上的惯性力离心力分力和重力分力都要改变。惯性力离心力分力不断减小，重力分力不断增大。当这两个分力相等时，小球停止运动。

反之，若飞机发生内侧滑，作用在小球上的横向合力小于零，使小球偏离玻璃管中央而向左（内）侧运动。若飞机横向合力越大，侧滑越严重；小球横向合力越大，则偏离中央位置越远。因此，小球偏离中央位置的方向和距离，可以表示飞机侧滑的方向和严重程度。

综上所述，如果飞机转弯时，横向合力等于零，小球便停在玻璃管中央，表示无侧滑；横向合力大于零，小球便偏向玻璃管外侧，表示外侧滑；横向合力小于零，小球便偏向玻璃管内侧，表示内侧滑。横向合力越大，小球偏离中央位置越远，表示侧滑越严重。

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