[科普中国]-转弯、滑行指示器

原理

机械式转弯指示器的原理，是利用二自由度陀螺的进动性来测量飞机的转弯方向，粗略反映转弯的快慢程度。

机械式侧滑指示器的原理，是利用小球感受飞机的横向受力，并在横向合力下运动，显示侧滑。小球相当于单摆的摆锤，模拟飞机转弯时的受力。

组成机械式转弯指示器由二自由度陀螺，平衡弹簧、空气阻尼器和指示机构组成。其主要设计原则为：

1、自转轴和飞机横轴平行；

2、自转角速度矢量指向左机翼；

3、内框轴与飞机纵轴平行；

4、 测量轴与飞机立轴平行。

机械式侧滑指示器由小球、玻璃管和阻尼液等组成。小球相当于单摆的摆锤，玻璃管曲率半径为摆长，阻尼液对小球起阻尼作用；玻璃管一端有膨胀室，防止阻尼液容积增大。

分类电子式转弯、滑行指示器一、转弯指示器

转弯指示器，又称转弯速率指示器。通过转弯速率，间接给出了坡度指示。通常为洋红色的趋势指示器，能够向左、右指示二分之一标准转弯率及标准转弯率的转弯。转弯指示器通过从标准转弯率标志向外延伸洋红色线条，能够指示4°每秒以下的转弯率。如果转弯率超过了4°每秒，洋红色线条不能准确地指示下个6 秒的航向，洋红色线条固定不动，将有一个箭头显示。这警告飞行员已经超过了操纵的正常范围。

二、侧滑指示器

侧滑指示器是地平仪上被切割的三角形下部的一部分。它指示飞机的纵轴是否和相对风在一条线上。当尝试保持直线飞行时，飞行员必须经常记住交叉检查横滚的零指针和横滚指针。若航向保持不变，横滚指针和横滚的零指针不在一条线上，则飞机不协调飞行，需要进行修正。此时，飞行员应当踩舵使飞机回到协调飞行上1。

机械式转弯、滑行指示器中间的飞机向左（或右）倾表示飞机正在向左（或右）转弯。倾角越大表示转弯角速率越大。当小飞机的翼尖正好指向刻度“L”或“R”，表示飞机正进行“标准转弯”，此时飞机转弯稳定，易于控制。
在飞行中，当小球停在中央时，表示没有侧滑；小球偏左，表示有左侧滑，即飞行气流的方向来自左边；小球偏右，说明存在右侧滑。小球偏离中心越多，表示侧滑越严重，或是说侧滑角越大。由于没有数值刻度，所以不能具体指示侧滑角的数值，只能表示侧滑的程度。为了使飞行器无侧滑的飞行，只要保持小球在中心即可。

机械式转弯、侧滑指示器功能转弯指示器一、指示转弯方向

飞机转弯时，产生一个与飞机转弯角速度成比例的陀螺力矩，使陀螺绕内框轴进动，通过传动机构带动指针指示转弯方向和转弯角速度。飞机直线飞行时，转弯角速度为0，陀螺受到的进动力矩为0，平衡弹簧自然状态，无弹性力矩产生，内框停在初始位置，指针在刻度盘中央。飞机左转时，转弯角速度矢量向上，自转角速度矢量指向左机翼，内框顺时针进动，直到进动力矩和弹簧的反作用力矩相等。飞机右转时，转弯角速度矢量向下，自转角速度矢量指向左机翼，内框逆时针进动，直到进动力矩和弹簧的反作用力矩相等。

二、指示转弯快慢

三、指示飞机无侧滑转弯时的倾斜角

侧滑指示器一、协调转弯

转弯仪接通电源，等待陀螺转速正常，或按规定时间警告旗收起，以后正常工作。平飞时，指针和小球都停在中央位置；飞机倾斜角适当，指针在刻度盘左侧，小球处于玻璃管中央；倾斜角偏小，外侧滑，指针指左边，小球在玻璃管右侧；倾斜角偏大，内侧滑，指针指左边，小球在玻璃管左侧。

中国民用航空技术标准规范中国民用航空技术标准规范对转弯侧滑仪的标准，做出了明确的规定。该技术标准规定根据中国民用航空规章《民用航空材料、零部件和机载设备技术标准规定》（CCAR37）颁发。中国民用航空技术标准规定是对用于民用航空器上的某些航空材料、零部件和机载设备接受适航审查时，必须遵守的准则。2

适用性一、最低性能标准

技术标准规定（CTSO）规定了转弯侧滑仪为取得相应的CTSO标记所必须满足的最低性能标准。在CTSO-C3e生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的转弯侧滑仪应满足SAE航空航天标准AS8004《转弯侧滑仪最低性能标准》（1975年9月1日）。

1、功能性

CTSO标准适用于转弯侧滑仪，用于测量和显示航空器的垂直轴的转弯率，并包含一个滑动指示器。

2、失效条件分类

根据CTSO第1.1.（Ⅰ）段定义的功能故障是“次要”失效条件。系统设计保证等级应至少等同于这种失效条件分类。

3、功能品质 按照AS8004的试验条件进行规定的性能证明。

4、环境质量合格鉴定

设备（环境）试验应按照（美国）航空无线电技术委员会于2004年12月9日发布的文件RTCA/DO-160E《机载设备环境条件和试验程序》。

5、软件质量合格鉴定 如果该产品项目包含有数字计算机，则其软件开发按照1992年12月1日发布的RTCA/DO-178B《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》。软件设计保证等级应与第1.1.（Ⅱ）段中规定的失效条件分类一致。

6、电子硬件质量合格鉴定

如果该产品项目包含有复杂的可编程器件，开发这种部件的开发应按照美国联邦航空管理局咨询通报（AC）20-152，航空无线电技术委员会文件RTCA/DO-254《机载电子硬件设计保证指南》。其硬件设计保证等级应与本CTSO第1.1.（Ⅱ）段中的失效条件分类一致。

7、偏离

允许提出符合本标准规定的最低性能要求的替代或等效方法。如果引用这些方法，必须证明设备具有同等的安全等级。可依据CCAR-21第21.310条（二）提交偏离申请。

标记除了按《民用航空产品和零部件合格审定规定》（CCAR-21）第21.312条规定进行标记外，还应清晰永久地标出下列信息：

1、在主要设备部件上的零件号的标识应包括表明更改状况的方法（包括硬件和软件）。

2、计算机软件等级。

3、仪表类别。