横滚角

　　简介

　　运载体横轴与水平线之间的夹角叫横滚角。

　　指导航系统中用来标识目标的横向倾角，其值等于目标物体所在平面上与艏艉线垂直的线与其在水平面的投影间的夹角。

　　横滚（roll）：横滚又叫横摇，代表运载体绕纵轴的转动，绕纵轴轴向顺时针转动为正。

　　横滚影响因素

　　运载体最容易发生横滚且摇摆幅度很大，对运载体的使用和安全有严重影响，因此，运载体耐波性中首先要研究运载体横滚。

　　1)初稳性高对横滚的影响

　　在相同海况下，不同初稳性高的运载体其横滚特性差别很大，初稳性高越大，运载体横滚幅值越小，横滚加速度越低，横滚衰减越快，反之亦然。

　　2)运载体主要要素和运载体形状的影响

　　根据大量试验和理论分析，除初稳性高对横滚幅值的影响最大外，运载体主要要素及运载体形状对横滚幅值也有一定的影响。影响的原因是由于这些参数的不同引起了扰动力矩的变化，更重要的是横滚阻尼力矩有了变化。

　　3)其他因素

　　在运载体载货量一定时，从总布置上增大质量惯性半径，可以增大初稳性高对减小横滚有利。

　　横滚幅值标准

　　运载体的横滚幅值衡准，不少学者进行过研究，但大都是从运载体某个使用角度提出的，因而未能扶得一致的公认。通常，如下几种建议可作为设计参考：

　　(1)从运载体上人员的身体耐受力考虑，横滚幅值不超过10度，相应的横滚周期应大于5~6度。

　　(2)为保证直升飞机安全起飞和降落，应使横滚幅值小于3度。

　　横轴

　　横轴（transverse axis）垂直于纵轴（vertical axis），通常与对称平面垂直并通过设计重心的轴，沿纵轴方向向右取为轴向。

　　纵轴

　　沿运载体主体所规定的运动方向为轴向，并通过设计重心的轴。

　　俯仰角与横滚角、航向角

　　一般定义载体的右、前、上三个方向构成右手系，绕向前的轴旋转就是横滚角，绕向右的轴旋转就是俯仰角，绕向上的轴旋转就是航向角。

　　俯仰角：机体坐标系X轴与水平面的夹角。当X轴的正半轴位于过坐标原点的水平面之上时，俯仰角为正，按习惯，俯仰角θ的范围为：-π/2≤θ≤π/2。

　　借助一个三轴加速度计可以测得一个固定平台相对地球表面的运动方向，但是一旦平台运动起来，情况就会变得复杂的多。如果平台做自由落体，加速度计测得的加速度值为零。如果平台朝某个方向做加速度运动，各个轴向加速度值会含有重力产生的加速度值，使得无法获得真正的加速度值。例如，安装在60度横滚角飞机上的三轴加速度计会测得2G的垂直加速度值，而事实上飞机相对地区表面是60度的倾角。因此，单独使用加速度计无法使飞机保持一个固定的航向。

　　陀螺仪测量机体围绕某个轴向的旋转角速率值。使用陀螺仪测量飞机机体轴向的旋转角速率时，如果飞机在旋转，测得的值为非零值，飞机不旋转时，测量的值为零。因此，在60度横滚角的飞机上的陀螺仪测得的横滚角速率值为零，同样在飞机做水平直线飞行时，角速率值为零。可以通过角速率值的时间积分来估计当前的横滚角度，前提是没有误差的累积。陀螺仪测量的值会随时间漂移，经过几分钟甚至几秒钟定会累积出额外的误差来，而最终会导致对飞机当前相对水平面横滚角度完全错误的认知。因此，单独使用陀螺仪也无法保持飞机的特定航向。