基本介紹
- 中文名：航向姿態系統
- 外文名：heading and attitude system
- 組成部分：全姿態陀螺儀、磁感應感測器
- 作用：測量、顯示和提供飛機航向角
基本概念,組成,全姿態陀螺儀,全姿態指示器,發展與套用,
基本概念
航向姿態系統是測量、顯示和提供飛機航向角和姿態角信號的飛行儀表，它能向飛行人員指示導航所需要的航向角和駕駛所需要的傾側角、俯仰角，還能為自動駕駛儀、火力控制系統、雷達天線、航空照相機等其他機載設備提供統一的航向角和姿態角信號。
組成
航向姿態系統主要由全姿態陀螺 儀、磁感應感測器或天文羅盤以及全姿態指示器組成。
全姿態陀螺儀
由裝在隨動環內的航向陀螺和垂直陀螺組成。航向陀螺由磁感應感測器（見磁羅盤）或天文羅盤修正，輸出航向參考信號（見航向陀螺儀）；垂直陀螺輸出俯仰和傾側姿態參考信號（見陀螺地平儀）。飛機作機動飛行時，為保證全姿態正常工作垂直陀螺輸出姿態角信息，通過伺服系統帶動相應的隨動環。因此，它既能使航向陀螺的測量軸始終保持在當地垂線方向上，從而消除其傾側支架誤差，又能使垂直陀螺的外環軸與自轉軸始終保持正交，從而使垂直陀螺正常工作。為保證全姿態陀螺儀的測量精度，航向陀螺有保持自轉軸水平(與測量軸正交)的水平修正裝置和按緯度補償地球自轉影響和其他因素引起方位漂移的方位修正裝置。垂直陀螺有保持自轉軸與當地垂線一致的垂直修正裝置。此裝置受盤旋切斷開關的控制避免盤旋誤差。為了降低支架軸承摩擦力矩對方位測量精度的影響，可以採取專門的技術措施（如旋轉軸承等）。
全姿態指示器
航向姿態系統的指示裝置綜合顯示飛機的航向角、俯仰角和傾側角，顯示部分主要由球形刻度盤、小飛機標誌和刻度指標等組成。球形刻度盤上有經線和緯線。經線上有航向刻度讀數，緯線上有俯仰刻度。刻度盤上半球塗成淺色，以示天空，下半球塗成深色，以示地面。上下半球之間的分界線是人工地平線。小飛機標誌固定在表殼上。全姿態陀螺儀輸出的航向角、俯仰角和傾側角信號通過全姿態指示器內的三套交流伺服系統使球形刻度盤和傾側指標轉動。飛機全姿態以小飛機標誌的中點（A點）作為判讀點，由相對於刻度盤經線的位置讀取航向角，相對於刻度盤緯線的位置讀取俯仰角；根據傾側指標相對於殼體面板上傾側刻度的位置讀取傾側角。此外，指示器還接受速率陀螺輸出的飛機轉彎速率信號，根據轉彎指標相對於轉彎刻度的位置判讀飛機有無轉彎、轉彎方向和速率大小，並根據側滑儀判讀飛機有無側滑。這個部分的工作原理與轉彎傾斜儀相同。用面板上的俯仰調整旋鈕可以適當調整球形刻度盤相對小飛機標誌的俯仰角度。航向姿態系統的航向角信號由全姿態陀螺儀中航向陀螺測量軸上的同步器提供，其精度約 1.5°。俯仰角信號由全姿態陀螺儀的垂直陀螺與傾側隨動環間的同步器提供，傾側角信號由傾側隨動環與殼體之間的同步器提供。姿態角的精度在水平飛行時約為1°，機動飛行時約為2.5°。
發展與套用
基於MEMS器件的航向姿態系統
捷聯慣導系統是慣性感測器（主要指陀螺和加速度計）直接固連在運載體上的慣導系統，捷聯式姿態航向系統是基於捷聯慣導系統原理，通過陀螺儀和加速度計測量載體的角運動和加速度，得到載體姿態和航向信息的系統，目前已成為慣性技術發展的一個重要方向。然而無論是國內還是國外較先進的AHS 系統由於感測器因素導致體積和重量都較大，成本昂貴，這在一定程度上限制了航向姿態測量系統的套用。隨著微電子技術的發展而出現的微電子機械系統（MEMS，Micro Electro Mechanical System）由於具有尺寸小、重量輕、成本低、功耗小和動態範圍寬等優點，被廣泛套用於測量領域。
小型固態航向姿態系統
