* \5 r) n" U+ D " t9 y% ?7 O+ \' ^" i1 k如果你對現代戰爭有一點了解，就一定對制導武器尤其是制導導彈有深刻的印象。而制導技術中的一個關鍵設備就是陀螺儀，陀螺儀是在動態中保持相對跟蹤狀態的裝置，由于其原理的復雜性，我們借助于圖來看看陀螺儀的原理。6 c1 b1 U# f a! d' Y A6 B+ E0 m
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我們不用一個完整的輪框，我們用四個質點ABCD來表示邊上的區域，這個邊對于用圖來解釋陀螺儀的工作原理是很重要的。軸的底部被托住靜止但是能夠各個方向旋轉。當一個傾斜力作用在頂部的軸上的時候，質點A向上運動，質點C則向下運動，如其中的子圖1。因為陀螺儀是順時針旋轉，在旋轉90度角之后，質點A將會到達質點B的位置。CD兩個質點的情況也是一樣的。子圖2中質點A當處于如圖的90度位置的時候會繼續向上運動，質點C也繼續向下。AC質點的組合將導致軸在子圖2所示的運動平面內運動。一個陀螺儀的軸在一個合適的角度上旋轉，在這種情況下，如果陀螺儀逆時針旋轉，軸將會在運動平面上向左運動。如果在順時針的情況中，傾斜力是一個推力而不是拉力的話，運動將會向左發生。在子圖3中，當陀螺儀旋轉了另一個90度的時候，質點C在質點A受力之前的位置。C質點的向下運動現在受到了傾斜力的阻礙并且軸不能在傾斜力平面上運動。傾斜力推軸的力量越大，當邊緣旋轉大約180度時，另一側的邊緣推動軸向回運動。* a" D* v5 Y2 G8 G T3 L
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4 V) {# G; y2 c; H# `( h萬向節陀螺儀 ) W4 C/ x- ]! k0 G: V# y$ K 7 ~% K0 T8 R% m/ d9 t3 B( s
0 R' o9 R6 E# z1 @9 {2 w. I 實際上，軸在這個情況下將會在傾斜力的平面上旋轉。軸之所以會旋轉是因為質點AC在向上和向下運動的一些能量用盡導致軸在運動平面內運動。當質點AC最后旋轉到大致上相反的位置上時，傾斜力比向上和向下的阻礙運動的力要大。 7 W' |; ]& r$ D+ H& ? v5 H# x# B: {* ~" ^4 B, z* g 陀螺儀運動的特性是它拐彎的時候能夠保持單軌設備的直上直下。比如說，有必要的話，消防汽缸壓在一個很重的陀螺儀的軸上，就能保持其穩定。陀螺儀和萬向節結合起來組成的萬向節陀螺儀則是實際中最經常應用的。8 l' _. E7 z0 K C% A
8 U! B! ~( i2 c a% G& \( L4 C7 J' e7 @各模上的陀螺儀 0 E; O8 f( X( g/ L0 e+ |, D 2 ~4 i9 _6 n" D$ `( A
從上面我們可以看到，陀螺儀的關鍵是軸的不變性。這樣的特性，看起來雖然簡單，但能使用在許多不同的應用上。制導武器就是陀螺儀的最關鍵應用之一。在慣性制導中，陀螺儀是控制武器飛行姿態的重要部件，在劇烈變化的環境中，沒有精心設計的陀螺儀用來保證穩定性和準確性，再好的控制規律也無法命中目標。除了制導之外，陀螺儀還能夠應用在其他的尖端的科技上。比如說，著名的哈勃天文望遠鏡的3個遙感裝置中每個都裝有一個陀螺儀和一個備份。3個工作的陀螺儀是保證望遠鏡指向所必不可少的。 1 S9 @6 d8 Y- [% T2 ]; h! g ?4 E* u# c& ]" b
陀螺儀正是因為它的平衡的特性，已經成為了飛行設備中關鍵的部件，從航模、制導武器、導彈、衛星、天文望遠鏡，無處沒有它的身影，陀螺儀默默的工作保證了這些飛行設備能按照指定的方式去工作。0 U' z- i; P& o6 k! u
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& k/ C. K+ d! J Z - T/ e( ]8 _5 Z% H 我們不用一個完整的輪框，我們用四個質點ABCD來表示邊上的區域，這個邊對于用圖來解釋陀螺儀的工作原理是很重要的。軸的底部被托住靜止但是能夠各個方向旋轉。當一個傾斜力作用在頂部的軸上的時候，質點A向上運動，質點C則向下運動，如其中的子圖1。因為陀螺儀是順時針旋轉，在旋轉90度角之后，質點A將會到達質點B的位置。CD兩個質點的情況也是一樣的。子圖2中質點A當處于如圖的90度位置的時候會繼續向上運動，質點C也繼續向下。AC質點的組合將導致軸在子圖2所示的運動平面內運動。一個陀螺儀的軸在一個合適的角度上旋轉，在這種情況下，如果陀螺儀逆時針旋轉，軸將會在運動平面上向左運動。如果在順時針的情況中，傾斜力是一個推力而不是拉力的話，運動將會向左發生。在子圖3中，當陀螺儀旋轉了另一個90度的時候，質點C在質點A受力之前的位置。C質點的向下運動現在受到了傾斜力的阻礙并且軸不能在傾斜力平面上運動。傾斜力推軸的力量越大，當邊緣旋轉大約180度時，另一側的邊緣推動軸向回運動。 5 ~+ t3 A6 b. }) w) W, m D6 y+ F' r: b; W& ]' R9 S* o
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8 ~. h0 @% n3 Z' U. g# R7 U2 n, M8 L# d0 { ) [. h! j" h5 Z' n! r0 p 實際上，軸在這個情況下將會在傾斜力的平面上旋轉。軸之所以會旋轉是因為質點AC在向上和向下運動的一些能量用盡導致軸在運動平面內運動。當質點AC最后旋轉到大致上相反的位置上時，傾斜力比向上和向下的阻礙運動的力要大。, Z$ U8 N: n" o
1 d" B! z3 ]- P 陀螺儀運動的特性是它拐彎的時候能夠保持單軌設備的直上直下。比如說，有必要的話，消防汽缸壓在一個很重的陀螺儀的軸上，就能保持其穩定。陀螺儀和萬向節結合起來組成的萬向節陀螺儀則是實際中最經常應用的。 * Z: Y: n& r0 X3 t * d. I4 j5 O% b. m2 m8 t 1 h6 G/ l$ c0 D4 Z" u' H1 b! a各模上的陀螺儀9 c7 ^. ^/ x2 e2 X. h) _: ?
