某通用航空陀螺机构常见故障分析与维修策略

陈兰英

摘 要：介绍了陀螺机构的功能，结构及工作原理，从日常维护工作中总结出相应的维修措施。可为通用飞机使用的类似陀螺机构的维修提供技术参考。

关键词：陀螺机构；结构；故障类型；检修

中图分类号：TK407 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0078-02

陀螺機构又称方位陀螺[1]，是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的核心部件，飞机陀螺机构航向姿态系统是一种测量、显示飞机航向角、俯仰角和滚转角的飞行仪表，是某型通用飞机航向系统[2][3]的一个重要组成部分，对于保障飞行安全起到了非常重要作用。陀螺机构按驱动陀螺轮运转的分类方式有：电动和气动。按姿态角测量分类方式有：摩擦式电位器（通过测量模拟电压的大小来计算出姿态角）和非接触式容栅传感器。陀螺机构由于工作于高转速，高振动环境，系统故障率较高，需要定期校验及检修。本文在介绍陀螺机构基本工作原理基础上，对某型陀螺姿态仪表常遇到的故障了进行分析与介绍，可以为同类陀螺姿态仪表维修提供参考借鉴。

1 结构及工作原理

图1为某陀螺机构的实物图。陀螺机构由两大部分组成，分别是陀螺部分和电源部分，中间由插头连接。

陀螺机构的两部分有明确的分工。首先，陀螺部分：它的核心是一个电驱动的二自由度陀螺，当电源部分给转子提供一个交流26v，400hz的电源时，转子高速运转，利用陀螺的稳定性特性达到稳定基准航向的目的。陀螺的外框上固定有光盘，当飞机改变航向时，陀螺转子稳定基准航向，而光盘则输出飞行航向改变的相对方位角。

陀螺机构的电源部分：它负责将飞机上的28v（14v）直流电源转换成整个航向系统所需的各种电源，包括：15v，5v的直流电源，和供陀螺机构本身使用的26v，400hz的交流电源。

2 常见故障及检修

陀螺机构的故障由其结构决定了，主要有两大类：一类故障是由陀螺部分引起的，多为机械故障，主要变现为HSI警告旗不收，或航向误差大（漂移）[4]或不工作。另一类故障则是电源部分故障，它将直接导致整个航向系统无法正常工作。我们将从常见的故障中来分析修理方法。

2.1 陀螺

如图2所示，陀螺是陀螺机构的心脏，是陀螺机构稳定航向的基础。陀螺故障一般表现在转子卡死或者转子抖动上，我们可以通过清洗转子轴承和对转子进行动平衡来保证转子的正常运转。在工作中反映的航向误差大，且在试验中为一致性误差，则可能是由于陀螺房的静平衡不好导致的。我们可以通过调整陀螺房上面的配重螺杆来对误差进行修正。若试验中航向误差不是一致性的误差，就需要检测陀螺内外框的摩擦，需要检查内外框轴承的清洁度，导电环和电刷的摩擦是否太大等。

2.2 电源

陀螺机构的电源系统，作为整个航向系统的供电部分，在修理中我们需要检查各项电源输出的正确。

由图3电路图可以看出，陀螺机构的电源转变流程有以下几步：直流电源28v（14v）——震荡电路——变频电路——放大电路——变压器——整流器——输出电源。

输入的直流电源28v（14v）经过前端的振荡电路后，将直流电源转换成交流电源，在振荡器I201后输出800HZ交流信号，此800HZ交流信号一端输出到解调电路板，供解调电路使用，而另一端通过Q202，CR201，和Q203，CR202组成的分频电路进行分频，分频后输出400HZ交流信号。此400HZ交流信号经过末端放大管[5]Q205，Q207进行放大，放大信号传输到T201变压器[6]的前端，经变压器变压后输出26v，400HZ的交流信号，给陀螺转子供电。变压器的其它几路输出分别通过几个整流器，将对应的交流信号整流为航向系统所需的几种直流电源信号。由于陀螺转子的运转需要较大的电流带动，现在很多通用飞机上使用的直流电源为14v直流，陀螺机构启动电流高达2A。这就对电源变压器前端的放大管Q205，Q207造成压力。在修理中陀螺机构不工作，就需要重点检测放大管Q205，Q207的好坏，并对击穿或短路的放大管进行更换。

3 结语

综上所述，通用飞机上安装的陀螺机构，结构相对简单。但其故障发生的原因也多方面的，有的故障明显，排除简单，有的故障隐蔽，排查困难。只有搞清其工作原理和内部结构，弄懂各组成结构可能导致的故障现象，才能有的放矢，比较顺利地排除故障，完成修理工作。

参考文献

[1]郝振海，黄圣国.高精度气压高度表的研制[J].南京航空航天大学报，2009，41（01）：134-138.

[2]杨建国.膜盒气压高度表系统分析与优化方法[J].北京航空航天大学学报，1992，（01）：106-111.

[3]朱岩.膜盒自动检测系统的设计与实现[J].航空精密制造技术，2011，47（02）：26-29+44.

[4]薛惠芳.国外仪表宝石轴承工业概况[J].仪器制造，1978，（04）：1-8.

[5]李永德.仪表宝石轴承的滞环问题及缩小方法[J].仪表技术与传感器，1990，（04）：15-21.

[6]畅世聪，李建英.气压高度表及其校准方法[J].气象水文海洋仪器，2002，（02）：36-39.