陀螺儀傳感器導(dǎo)彈能跨越千里準(zhǔn)確地?fù)糁心繕?biāo)，一定要有一系列感知位置和姿態(tài)的傳感器，其中角運(yùn)動(dòng)檢測裝置陀螺儀是必須具備的，雖然目前光纖陀螺儀，激光陀螺儀，靜電陀螺儀和MEMS陀螺儀等新型的陀螺儀應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但是在此之前機(jī)械陀螺儀才是導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中核心零件。今天我們就聊一聊機(jī)械式陀螺儀的原理。陀螺儀的基本原理我們玩的陀螺在靜止的時(shí)候是站不起來的，但是當(dāng)陀螺高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候他就能穩(wěn)定地站起來。而且在特定的條件下，它的轉(zhuǎn)軸能夠保持一個(gè)非常穩(wěn)定的角度。

更神奇的是，如果我們把陀螺放在一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的萬向節(jié)中，無論我們怎么擺動(dòng)萬向節(jié)，高速旋轉(zhuǎn)陀螺的旋轉(zhuǎn)軸仍能保持穩(wěn)定不變。

如果我們把陀螺儀放在兩個(gè)萬向節(jié)中，除了旋轉(zhuǎn)軸能保持一致以外，我們旋轉(zhuǎn)一個(gè)萬向節(jié)，另個(gè)一萬向節(jié)也會(huì)旋轉(zhuǎn)，并且方向是有規(guī)律的，當(dāng)推動(dòng)外框架或者內(nèi)框架改變動(dòng)量矩的方向時(shí)，陀螺儀會(huì)產(chǎn)生反作用力矩，其大小與外力矩相等，方向相反，遵循角動(dòng)量守恒。西安陀螺儀傳感器陀螺儀的發(fā)明歷史

機(jī)械陀螺儀是由讓-伯納德-萊昂·?？拢?Jean-Bernard-Léon Foucault），一位法國物理學(xué)家在1850年發(fā)明并命名的。他將陀螺儀命名為將高速旋轉(zhuǎn)的陀螺安裝在環(huán)形萬向節(jié)中，旋轉(zhuǎn)的陀螺的角度即使萬向節(jié)組件傾斜時(shí)也能保持其姿態(tài)的一種裝置。

在 1850 年代，福柯使用這種轉(zhuǎn)子進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，并證明了無論環(huán)形萬向節(jié)如何旋轉(zhuǎn)，中間的陀螺轉(zhuǎn)子軸都保持其原始方向，并且這個(gè)特性與地球自轉(zhuǎn)沒有關(guān)系。這就是陀螺儀的定軸性。

這種特性為陀螺儀作為方向指示器提供了許多應(yīng)用，并且在 1908 年第一個(gè)可行的陀螺羅盤是由德國發(fā)明家H. Anschütz-Kaempfe 開發(fā)并應(yīng)用于潛水器。

1909年美國發(fā)明家Elmer A. Sperry建造了第一個(gè)自動(dòng)駕駛儀使用陀螺儀保持飛機(jī)在航線上。1916 年，一家德國公司在一艘丹麥客船上安裝了第一臺船舶自動(dòng)駕駛儀，同年，陀螺儀被用于設(shè)計(jì)第一臺人工地平線飛機(jī)。

二戰(zhàn)期間，首次有了彈道導(dǎo)彈，即德國V-2導(dǎo)彈，首次將陀螺儀用在導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中。

陀螺儀的導(dǎo)航應(yīng)用

到這里是不是還是不太明白陀螺儀的應(yīng)用原理？不要緊，我們舉一個(gè)例子。

如上文提到的陀螺儀有兩個(gè)重要的特性，中心軸比較穩(wěn)定的特性我們稱之為定軸性，萬向節(jié)跟隨轉(zhuǎn)送的特性我們稱之為進(jìn)動(dòng)性。

應(yīng)用于導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中姿態(tài)控制的機(jī)械陀螺儀，就是利用陀螺儀的定軸性。簡單地講，飛行器在空中飛行過程中，不管姿態(tài)如何改變，陀螺儀的中心旋轉(zhuǎn)軸始終指向原始給定的垂直方向而不變，而這時(shí)旋轉(zhuǎn)的陀螺和兩個(gè)外面的環(huán)形萬向節(jié)就產(chǎn)生了角度偏差，這樣就提供了有關(guān)姿態(tài)角的信息。當(dāng)然，由于陀螺自身漂移和環(huán)境變化，需要修正裝置隨時(shí)校準(zhǔn)修正。彈道導(dǎo)彈的陀螺儀也十分復(fù)雜，一個(gè)制導(dǎo)陀螺儀的零件就有上萬個(gè)。

導(dǎo)彈中的機(jī)械陀螺儀

利動(dòng)性的典型應(yīng)用就是上文提到的陀螺儀羅經(jīng)。它利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力力矩的綜合作用，能夠使自轉(zhuǎn)軸自動(dòng)尋找真北，而不需要依靠地磁場。

陀螺儀羅經(jīng)的詳細(xì)工作原理太燒腦了，后面有時(shí)間再一起研究吧。