ПРИБОРОВ

Для измерения магнитного курса самолета с использованием магнитного поля Земли необходимо в заданной точке знать на­правление магнитного меридиана. Оно определяется с помощью чувствительного элемента. В магнитных курсовых приборах ис­пользуются чувствительные элементы двух типов: магнитная кар­тушка и индукционный элемент.

В основу работы первого из них положен принцип магнитной стрелки, в основу работы второго — индукционный принцип изме­рения напряженности горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Рассмотрим основные характеристики этих чувстви­тельных элементов.

Магнитная картушка представляет собой систему укрепленных на вращающемся основании постоянных магнитов, позволяющих фиксировать направление магнитного меридиана. От этого направ­ления производится отсчет курса самолета. Чтобы исключить влия­ние вертикальной составляющей магнитного поля Земли, центр тя­жести картушки смещают к югу относительно точки ее подвеса. При отклонении картушки от направления магнитного меридиана на угол а возникает пара сил, которая стремится вернуть картуш­ку в исходное положение (рис. 4.9). Так как сила, действующая на каждый магнитный полюс, равна произведению горизонтальной составляющей магнитного поля Земли Н на магнитный заряд т, то выражение механического момента картушки будет иметь вид

Мвр = 2т,1Н sin а, (4.4)

где т—магнитный заряд магнитов;

/—расстояние между зарядами;

а—угол отклонения картушки от плоскости меридиана.

Величина 2ml называется магнитным моментом диполя, а мак­симальная величина механического момента—-направляющей си­лой компаса.

Направляющая сила характеризует устойчивость картушки. Ввиду малой величины направляющей силы (т. к. а = 0) под дей­ствием различных причин картушка легко отклоняется от плоско-

сти магнитного меридиана и совершает постоянные колебания около некоторого среднего положения.

Направляющая сила изменяется с изменением магнитной ши­роты, принимая наибольшее значение на магнитном экваторе и.

обращаясь в нуль на магнитных полюсах Земли. Для увеличения направляющей силы компаса, а следовательно, и для повыше­ния устойчивости картушки используется не один, а несколько постоянных, магнитов, дающих в сумме большой магнитный мо­мент. Однако увеличение магнитного мо­мента картушки за счет использования не­скольких пар магнитов не позволяет полно­стью избавиться от колебательных движе­ний картушки компаса в полете. Для умень­шения колебаний применяется демпфиро­вание. С этой целью картушку компаса по­мещают в жидкость или окружают анти­магнитным металлическим кольцом.

Магнитную картушку принято характе­ризовать декрементом затухания, временем успокоения, застоем и увлечением.

Декрементом затухания называется от­ношение величин двух последовательных амплитуд колебания. У магнитной картушки он обычно составляет 3—5 (рис. 4.10).

Временем успокоения картушки называется время,’ прошедшее с момента отклонения картушки от направления меридиана на угол 90° до момента, когда ее движение перестанет быть заметным на глаз. Для картушек авиационных компасов оно составляет 15—30 с.

Угол недохода картушки до начального положения при ее от^ клонений на 3-—5° называется застоем. Он возникает за счет тре­ния в точке опоры картушки. Величина застоя не должна превы­шать Г.

Увлечение картушки возникает при разворотах самолета. При­чиной увлечения является или образующиеся при развороте само­лета вихревые токи в кольце, окружающем картушку, или разница в угловых скоростях разворота металлического корпуса прибора, в котором размещается картушка, и окружающей ее жидкости. Увлечение зависит от угловой скорости разворота самолета и ука­зывается в паспорте прибора.

Принцип измерения курса компасом с магнитной картушкой прост и надежен. Однако наличие колебаний и увлечения кар­тушки снижает точность измерения курса в полете. Поэтому в на­стоящее время этот принцип используется не в основных, а во вспо­могательных магнитных курсовых приборах, позволяющих грубо (с точностью 3—5°) определять направление полета.

Индукционный чувствительный элемент отчасти свободен от не­достатков магнитной картушки. Он представляет собой электро­магнитное устройство, основой которого является магнитный зонд (рис. 4.11). Магнитный зонд состоит из двух одинаковых стерж­ней 1 и двух обмоток: первичной 2 и вторичной (индукционной) 3. Первичная обмотка нанесена на каждый стержень в отдельности, а ее секции на стержнях соединены последовательно и встречно. Вторичная обмотка охватывает сразу оба стержня.

Стержни изготовлены из пермаллоя (сплава железа с никелем), который имеет большую величину коэффициента магнитной прони­цаемости и обладает свойством полностью размагничиваться по прекращении действия магнитящего поля.

Благодаря большой величине коэффициента магнитной прони­цаемости вокруг пермаллоевых стержней, намагниченных магнит­ным полем Земли, образуется постоянное магнитное поле, напря­женность которого во много раз больше напряженности земного поля. Это позволяет оценить степень намагниченности стержней по величине индуктируемой ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС за­висит от углового положения стержней относительно горизонталь­ной составляющей магнитного поля Земли. Данное свойство и ис­пользуется для определения направления магнитного меридиана.

Для того чтобы постоянное магнитное Поле, образующееся. вокруг стержней сделать переменным, по. первичной обмотке зон­да пропускают переменный ток напряжением ии который периоди­чески намагничивает и размагничивает пермаллоевые стержни. Ввиду того что токи в обмотках стержней находятся в противо­фазе, результирующий магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, будет равен нулю. В то же время пульсирующий магнит­ный поток Ф3 будет направлен в обоих стержнях одинаково и соз­даст электродвижущие силы с одинаковой фазой. Результирующая ЭДС и2 измеряется между концами вторичной обмотки.

Ее величина будет пропорциональна количеству витков вторич­ной обмотки и скорости изменения магнитного потока в сердечни­ках, то есть

и2 — — а> ~~ • 10~8, (4.5)

где ш —количество витков вторичной обмотки;

ДФо

—скорость изменения магнитного потока.

Следовательно, по величине напряжения (или тока) во вторич­ной обмотке можно судить о магнитном курсе самолета.

В индукционном элементе используется не один, а три магнит­ных зонда, соединенных в треугольник. Это позволяет стабильно и однозначно определять магнитный курс до широт, где напряжен­ность горизонтальной составляющей составляет 0,06 Э. Зонды рас­полагаются на одной платформе под углом 60° друг к другу.

Индукционный чувствительный элемент по сравнению с магнит­ной картушкой имеет ряд преимуществ. Он является более чув­ствительным, практически безынерционен, легко обеспечивает ди — станционность передачи сигналов от чувствительного элемента на указатель, имеет малый вес и габариты. Благодаря этим качествам он стал основным в магнитных курсовых приборах и системах.