相信每個(gè)人小時(shí)候都玩過(guò)陀螺殊鞭，只要讓陀螺不斷的旋轉(zhuǎn)，陀螺就不會(huì)倒下尼桶，那么陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)倒的原理是什么呢操灿？
一，陀螺原理
1泵督，陀螺在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候趾盐，不但圍繞本身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還圍繞一個(gè)垂直軸作錐形運(yùn)動(dòng)小腊。也就是說(shuō)救鲤，陀螺一面圍繞本身的軸線作"自轉(zhuǎn)"，一面圍繞垂直軸作"進(jìn)動(dòng)"秩冈。也即陀螺并非垂直立于地面之上本缠，而是對(duì)地面法線有一定的偏離，向地面有一些傾斜入问。所以重力對(duì)陀螺的力矩不為零丹锹，而陀螺的進(jìn)動(dòng)角動(dòng)量可以平衡重力矩的作用，所以陀螺在旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)倒向地面芬失。
陀螺圍繞自身軸線作"自轉(zhuǎn)"的快慢楣黍，決定著陀螺擺動(dòng)角的大小。轉(zhuǎn)得越慢棱烂，擺動(dòng)角越大租漂，穩(wěn)定性越差；轉(zhuǎn)得越快，擺動(dòng)角越小哩治，因而穩(wěn)定性也就越好秃踩。
隨著科學(xué)的發(fā)展，陀螺已經(jīng)不單單是作為玩具這么簡(jiǎn)單了业筏，科學(xué)家根據(jù)陀螺的力學(xué)特性研發(fā)了一種科學(xué)儀器-陀螺儀憔杨，廣泛運(yùn)用于航海、航空驾孔、科研和軍事等領(lǐng)域中芍秆。
在航空領(lǐng)域，當(dāng)飛機(jī)在飛行中出現(xiàn)重心偏移的時(shí)候翠勉，陀螺儀就會(huì)迅速將偏移信息傳送給水平舵或垂直舵妖啥，調(diào)整俯仰或平飛姿態(tài)。
2对碌，飛行陀螺儀的原理：
一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)荆虱，是不會(huì)改變的。人們根據(jù)這個(gè)道理朽们，用它來(lái)保持方向怀读，制造出來(lái)的東西就叫做陀螺儀。陀螺儀在工作時(shí)要給它一個(gè)力骑脱，使它快速旋轉(zhuǎn)起來(lái)菜枷，一般能達(dá)到每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，可以工作很長(zhǎng)時(shí)間叁丧。然后用多種方法讀取軸所指示的方向啤誊，并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。
陀螺儀（gyroscope）是一種基于角動(dòng)量守恒的理論拥娄，用來(lái)感測(cè)與維持方向的裝置蚊锹。陀螺儀主要是由一個(gè)位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。由于轉(zhuǎn)子的角動(dòng)量稚瘾，陀螺儀一旦開(kāi)始旋轉(zhuǎn)牡昆，即有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導(dǎo)航摊欠、定位等系統(tǒng)丢烘。
二，飛行陀螺儀的結(jié)構(gòu)與特性
19世紀(jì)初期凄硼，剛剛誕生的飛機(jī)并沒(méi)有陀螺儀铅协。飛機(jī)飛上天空，如果看不到地平線是找不到水平參考物的摊沉。飛機(jī)遇到氣流，機(jī)身會(huì)顛簸痒给，姿態(tài)很難掌控说墨，很容易墜機(jī)骏全。如何找到空中參照物，掌握飛行姿態(tài)尼斧，保障飛機(jī)安全這個(gè)問(wèn)題迫切需要解決姜贡，人們就想到了陀螺儀。
飛機(jī)陀螺儀表盤(pán)的度數(shù)就是飛機(jī)盤(pán)旋過(guò)程中的傾斜角度棺棵，角度越大楼咳，飛機(jī)盤(pán)旋的半徑越小，速度越快烛恤。飛機(jī)的傾斜角度就是陀螺儀中陀螺的軸向和飛機(jī)傾斜方向的夾角母怜。陀螺儀還能幫助機(jī)長(zhǎng)找回機(jī)身平衡姿態(tài)，這就是陀螺儀被稱為平衡神器的奧秘缚柏。
1苹熏，飛行陀螺儀的構(gòu)造
陀螺儀是一種機(jī)械裝置，其主要部分是一個(gè)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子币喧，轉(zhuǎn)子裝在一支架內(nèi)轨域；在通過(guò)轉(zhuǎn)子中心軸XX1上加一內(nèi)環(huán)架，那么陀螺儀就可環(huán)繞平面兩軸作自由運(yùn)動(dòng)杀餐；然后干发，在內(nèi)環(huán)架外加上一外環(huán)架；這個(gè)陀螺儀有兩個(gè)平衡環(huán)史翘，可以環(huán)繞平面三軸作自由運(yùn)動(dòng)枉长，就是一個(gè)完整的太空陀螺儀。
2恶座，陀螺儀的種類：除了機(jī)械陀螺儀搀暑，現(xiàn)在更多用到的是振動(dòng)陀螺儀、光學(xué)陀螺儀和激光陀螺儀跨琳。陀螺儀用途非常廣泛自点。除了測(cè)量飛行姿態(tài)，只要是測(cè)量運(yùn)動(dòng)中的角度脉让，并需要進(jìn)行平衡校正的都用到了陀螺儀桂敛。比如我們熟悉的手持穩(wěn)定器、手機(jī)體感游戲溅潜、平衡車术唬、VR眼鏡里都有陀螺儀。
3滚澜，陀螺儀的特性
陀螺儀是飛機(jī)最重要的儀表粗仓，具有兩個(gè)基本特性。
-定軸性（inertia）：物體維持自身轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)并對(duì)抗改變的能力稱為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其由相對(duì)于特定旋轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量分布決定借浊，對(duì)多質(zhì)點(diǎn)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量塘淑，概言之：質(zhì)量越大、對(duì)軸距離越遠(yuǎn)蚂斤，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大存捺。一方面陀螺轉(zhuǎn)子的對(duì)軸對(duì)稱性結(jié)構(gòu)使得其具備了同質(zhì)量物體較大的對(duì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，意味著其在同阻力扭矩情況下能夠更長(zhǎng)時(shí)間保持原始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)曙蒸；另一方面在軸的捌治、小摩擦與無(wú)角自由度限制的支點(diǎn)使得外力無(wú)法借此產(chǎn)生較大且有效的阻力扭矩；因此當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以極高速度旋轉(zhuǎn)時(shí)纽窟，其轉(zhuǎn)動(dòng)得以維持并保持其軸指向一個(gè)相對(duì)固定的方向肖油，這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或慣性。
在運(yùn)轉(zhuǎn)中的陀螺儀师倔，如果外界施一力在轉(zhuǎn)子上构韵，此力對(duì)支點(diǎn)的力矩當(dāng)可分解為順軸方向和垂直于軸方向兩個(gè)分力矩；前者使陀螺加速趋艘、減速疲恢，但不會(huì)改變轉(zhuǎn)軸方向；后者的時(shí)間積分將會(huì)逐漸改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向（通常是短時(shí)較小而隨時(shí)間逐漸積累增大）瓷胧，并產(chǎn)生相對(duì)于原軸的章動(dòng)（新的旋轉(zhuǎn)軸原軸旋轉(zhuǎn)显拳，如轉(zhuǎn)速降低時(shí)陀螺受重力作用時(shí)的非垂直旋轉(zhuǎn)）。
-逆動(dòng)性（orecession）：在運(yùn)轉(zhuǎn)中的陀螺儀搓萧，如果外界施一作用或力矩在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸上杂数，則旋轉(zhuǎn)軸并不沿施力方向運(yùn)動(dòng)，而是順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)向前90度垂直施力方向運(yùn)動(dòng)瘸洛，此現(xiàn)象即是逆動(dòng)性揍移。 逆動(dòng)性的大小也有三個(gè)影響的因素： 外界作用力愈大，其逆動(dòng)性也愈大反肋； 轉(zhuǎn)子的質(zhì)量慣性矩（moment of inertia）愈大那伐，逆動(dòng)性愈小石蔗； 轉(zhuǎn)子的角速度愈大罕邀，逆動(dòng)性愈小。 而逆動(dòng)方向可根據(jù)逆動(dòng)性原理取決于施力方向及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向养距。
三诉探，飛行陀螺儀表的用途
飛行員在飛行時(shí)，特別是無(wú)外界視覺(jué)參考的儀表飛行時(shí)棍厌，必須參考飛行儀表的數(shù)據(jù)肾胯，才能順暢地飛行竖席。飛機(jī)的飛行儀表依原理，可分為動(dòng)靜壓儀表及陀螺儀表：
動(dòng)靜壓儀表包括高度表阳液、空速表和垂直速率表怕敬，由皮托管控制揣炕。陀螺儀表則主要包括姿態(tài)儀表帘皿、航向指示儀表和轉(zhuǎn)彎協(xié)調(diào)儀表。
1畸陡，姿態(tài)儀表（Attitude Indicator）也稱姿態(tài)指示器鹰溜、陀螺地平儀等，用于顯示飛機(jī)相對(duì)于地平線的姿態(tài)丁恭，看姿態(tài)儀曹动，飛行員能判斷飛機(jī)姿態(tài)為偏左偏右，及偏上和偏下牲览。姿態(tài)儀作用原理為一高度旋轉(zhuǎn)的陀螺墓陈，不論飛機(jī)的姿態(tài)如何變化，此陀螺的定軸性在空間保持相同第献，因而能顯示出飛機(jī)的俯仰及偏左偏右的姿態(tài)贡必。姿態(tài)儀是儀表飛行時(shí)的重要儀表，在能見(jiàn)度差的飛行天氣中庸毫，失去或不相信姿態(tài)儀仔拟，飛行員極易進(jìn)入空間迷失。
2飒赃，航向指示儀表（heading Indicator）又稱為陀螺方位儀利花，是利用陀螺特性制成的一種簡(jiǎn)易指向儀器。它只用重力控制和水平控制來(lái)分別克服由于地球自轉(zhuǎn)而引起的陀螺主軸在方位上载佳、高度上的視運(yùn)動(dòng)炒事，從而使主軸相對(duì)于地球穩(wěn)定不動(dòng)。但是它本身不帶阻尼設(shè)施蔫慧，不具有自動(dòng)阻尼找北的能力挠乳，故只能根據(jù)起始位置，穩(wěn)定地指示地球上某個(gè)水平方向藕漱。如果在啟動(dòng)陀螺時(shí)欲侮，依靠別的指向儀器將其主軸調(diào)整到指北的方向上，它就可以象羅經(jīng)一樣肋联，從刻度盤(pán)上讀出艦船的航向威蕉，從復(fù)示器(也叫分羅經(jīng)）上瞄測(cè)目標(biāo)方位。
由于陀螺的進(jìn)動(dòng)性橄仍，航向指示表的指示會(huì)逐漸產(chǎn)生誤生韧涨，因此飛行員必須時(shí)時(shí)依磁羅盤(pán)的指示牍戚，來(lái)校正航向指示表。
3虑粥，轉(zhuǎn)彎協(xié)調(diào)儀表（Turn coordinatuor）也是陀螺儀表如孝，指示轉(zhuǎn)彎的方向及飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的速率。轉(zhuǎn)彎協(xié)調(diào)表亦可顯示飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎是否為協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎（CoordinatedTurn）娩贷，轉(zhuǎn)彎協(xié)調(diào)表可作為姿態(tài)儀的輔助儀表第晰，在儀表飛行時(shí)，轉(zhuǎn)彎協(xié)調(diào)表可指示應(yīng)有的轉(zhuǎn)彎速率（度/秒）彬祖。
-轉(zhuǎn)彎指示器：指示轉(zhuǎn)彎方向茁瘦，指示轉(zhuǎn)彎快慢，指示飛機(jī)無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)彎時(shí)的傾斜角储笑。
-側(cè)滑指示器：協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎甜熔。
附錄：據(jù)志愿軍空聯(lián)司部分資料記載：抗美援朝期間，我志愿軍空軍飛行員在參戰(zhàn)初期突倍，由于訓(xùn)練不足腔稀，對(duì)米格-15陀螺瞄準(zhǔn)儀使用不熟練，導(dǎo)致射擊精度不高羽历。后來(lái)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練焊虏，飛行員基本掌握了陀螺瞄準(zhǔn)儀的使用方法。
1窄陡，陀螺瞄準(zhǔn)儀的原理：可以獲得自己所在飛機(jī)的角速度炕淮，又有飛行員手動(dòng)設(shè)置的目標(biāo)大致距離。兩者相乘即得出垂直于目標(biāo)視線連線（LOS ）的速度分量跳夭。而這個(gè)速度分量和自己飛機(jī)所攜帶的機(jī)炮的子/炮彈的初速進(jìn)行計(jì)算涂圆，就能大致的算出機(jī)炮軸線所需的前置角（提前量）；算出來(lái)后把準(zhǔn)星往這個(gè)所需的前置角的反方向移動(dòng)币叹，這樣飛行員在試圖讓準(zhǔn)星扣上目標(biāo)的時(shí)候润歉，其實(shí)就等于把機(jī)炮軸線調(diào)整到了所需的方向。
2颈抚，陀螺瞄準(zhǔn)儀的構(gòu)造：一套完整的陀螺瞄準(zhǔn)具踩衩，由兩個(gè)主要組成部分：穩(wěn)定器和瞄準(zhǔn)具。穩(wěn)定器實(shí)際上是一個(gè)利用陀螺儀保持水平的工作平臺(tái)贩汉。在使用前驱富，瞄準(zhǔn)具必須和穩(wěn)定器進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣才能保證瞄準(zhǔn)具所瞄準(zhǔn)的方向和飛機(jī)飛行方向一致匹舞。
3褐鸥，如何使用陀螺瞄準(zhǔn)儀：陀螺儀瞄具的作用是自動(dòng)計(jì)算提前量，設(shè)置好以后赐稽，準(zhǔn)星對(duì)上就能打中叫榕。但是計(jì)算提前量需要知道敵機(jī)距離浑侥。方法就是先設(shè)置敵機(jī)翼展，然后縮放瞄具里的圈到剛好套住敵機(jī)機(jī)翼晰绎，這時(shí)瞄具就能自動(dòng)根據(jù)三角關(guān)系算出距離寓落，并調(diào)整提前量。
具體操作就是飛行員只要將敵機(jī)翼展標(biāo)尺定好荞下，并用瞄準(zhǔn)具反射鏡上的光環(huán)套住敵機(jī)伶选，并通過(guò)旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)光環(huán)大小與目標(biāo)翼展一致，只要光環(huán)罩住敵機(jī)锄弱，就可以扣動(dòng)扳機(jī)考蕾。That' it。
初生的志愿軍空軍似一只雛鷹会宪，能夠戰(zhàn)勝?gòu)?qiáng)大的白頭禿鷹，絕不僅僅靠的是宣傳干事寫(xiě)的那幾句不怕死的口號(hào)蚯窥，而是從幾千年中華文化的智慧積淀中汲取了精華掸鹅，以及善于學(xué)習(xí)的精神。那一代人是中國(guó)人的驕傲拦赠，也是那個(gè)之前時(shí)代造就的巍沙，前有古人，但后無(wú)來(lái)者的一代荷鼠。
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