Указатель поворота
Указатель поворота (Turn Indicator, Turn Coordinator) — гироскопический прибор, измеряющий угловую скорость разворота ЛА относительно вертикальной оси инерции.
Очень часто этот прибор объединён в одном корпусе с другим, указывающим скольжение ЛА. Указатель скольжения (Inclinometer), как правило, выполняется в виде металлического шарика, помещённого в запаянную стеклянную трубку. Шарик представляет собой физический маятник, который реагирует на соотношение поперечных сил, действующих на самолёт. Если силы сбалансированы, то полёт называется координированным, и шарик находится между двумя вертикальными линиями. Перемещение шарика за пределы области, обозначенной вертикальными линиями, говорит о скольжении ЛА, для устранения которого лётчику следует отклонить руль направления в ту же сторону, с которой находится шарик.
Существует два несколько различающихся типа указателя поворота: (а) указатель угловой скорости разворота и (б) координатор разворота[1]
В обоих случаях гироскоп не является свободным: это скоростной гироскоп, т. е. плоскость его вращения более или менее жёстко связана с ЛА, у него нет кардановых подвесов. Он вынужден изменять ориентацию в пространстве, когда ЛА разворачивается относительно вертикальной оси инерции. Прибор измеряет величину крутящего момента[2], необходимого для смещения гироскопа.
Иногда гироскоп указателя поворота вращается в продольной плоскости (ZX) ЛА, в этом случае движение ЛА относительно вертикальной оси требует крутящего момента в плоскости крена (YZ). В других моделях гироскоп вращается в плоскости крена (YZ), что при возникновении движения относительно вертикальной оси инерции требует крутящего момента в продольной плоскости (ZX) ЛА. В принципе, плоскость вращения гироскопа и направление крутящего момента могут лежать в двух любых плоскостях перпендикулярных друг к другу и перепендикулярных к плоскости рыскания (XY). (Для определения плоскостей см. рисунок.)
Величина требуемого крутящего момента пропорциональна (а) скорости смещения гироскопа и (б) угловому импульсу гироскопа. Следовательно, чтобы гироскоп указателя поворота был точен, он должен вращаться со строго определённой частотой: не быстрее и не медленнее. (В отличие от гироскопов авиагоризонтов и гирокомпасов, которым нужно просто вращаться достаточно быстро.)
Во многих гироскопах применён хитрый приём. Они вращаются в продольной плоскости (ZX) так, что верх ротора движется против направления полёта. Кроме того, возвратная пружина специально ослаблена, чтобы допускать небольшую прецессию в плоскости крена (YZ). Благодаря этому, при развороте влево прецессия будет несколько отклонять гироскоп вправо и наоборот. Это означает, что во время разворота наклон гироскопа компенсирует погрешность, возникающую от крена, совмещая, таким образом, гироскоп с вертикалью места. Цель этого, очевидно, в том, чтобы создать прибор, который более точно указывает угловую скорость разворота ЛА относительно плоскости земли, а не просто угловую скорость вращения в плоскости рыскания (XY) ЛА, которая не горизонтальна в процессе разворота. Однако поскольку соотношение угла крена и угловой скорости разворота зависит от воздушной скорости, величины нормальной перегрузки и других параметров, этот приём позволяет достичь цели только при постоянных внешних условиях.
Координатор разворота очень схож с указателем поворота. Для индикации на нём используется символ самолёта, а не стрелка. Ключевое отличие его работы в том, что он чувствителен не только к угловой скорости разворота, но и к угловой скорости крена. Чтобы создать такой прибор, нужно всего лишь наклонить весь механизм на 20-30 градусов вверх относительно поперечной оси ЛА и, конечно, изменить индикацию.
Преимущество координатора разворота в том, что он помогает пилоту действовать на упреждение, т. е., если в горизонтальном полёте возникает момент по крену вправо, это значит, что, скорее всего, скоро начнётся правый разворот, и пилот имеет возможность заранее отреагировать отклонением элеронов. Недостаток этого становится очевиден при полёте в турбулентной атмосфере. Неспокойный воздух приводит к тому, что символ самолёта только и болтается влево-вправо. Угловая скорость крена может достигать больших значений, даже если не развивается большой крен. Такое поведение мало сказывается на курсе самолёта, но в таких условиях старый и простой указатель поворота даёт гораздо более устойчивые показания, чем координатор разворота.
Также очень неудачно выбран вариант индикации в виде силуэта самолёта, который накреняется влево-вправо. Это приводит некоторых людей к неверной мысли, что прибор указывает угол крена, что совсем не так, и это можно продемонстрировать с помощью несложного манёвра.
________________________________________________
