いくつかの飛行計器は、その動作にジャイロスコープの特性を利用しています。 ジャイロスコープを含む最も一般的な計器は、ターンコーディネーター、ヘディングインジケータ、および姿勢インジケータです。 これらの計器の動作を理解するためには、計器の動力系、ジャイロの原理、各計器の動作原理に関する知識が必要です。
ジャイロの原理
回転する物体はすべてジャイロの特性を示します。 この性質を利用するために設計され、取り付けられた車輪や回転子をジャイロスコープと呼ぶ。 装置ジャイロの設計上の重要な特徴は、大きさの割に重量があること、つまり密度が高いこと、そして低摩擦ベアリングで高速に回転することの2点である
マウントには一般的に2種類あり、ジャイロのどの特性を利用するかによって使用するタイプが異なる。 フリーマウント、ユニバーサルマウントのジャイロは、重心を中心にどの方向にも自由に回転することができる。 このようなホイールは、3つの自由度を持つと言われています。 ホイールやローターは、ベースに対してどの平面にも自由に回転でき、ジャイロホイールが静止した状態で、それが置かれた位置に留まるようにバランスが取られています。 制限された、または半剛性に取り付けられたジャイロスコープは、自由な平面の1つがベースに対して固定されるように取り付けられています。
ジャイロ作用には、空間における剛性および歳差運動の2つの基本的な特性があります。 空間における剛性の例として、自転車の車輪の例があります。 自転車の車輪は速度が上がると、回転している平面内で安定するようになる。 5518>
この車輪、つまりジャイロスコープをジンバル・リングのセットに取り付けることで、ジャイロはどの方向にも自由に回転することができるようになります。 そのため、ジンバル・リングを傾けたり、ひねったりしても、ジャイロはもともと回転していた面にとどまる。
Precession
Precessionとは、偏向力に応じてジャイロが傾いたり回ったりすることで、ジャイロは基部の位置に関係なく、一定の方向に回転軸を向けて、空間的に固いままである。 この力の反作用は、力が加えられた点ではなく、回転方向に対して90°遅れた点で発生する。 この原理により、ジャイロは方向転換によって生じる圧力の大きさを感知することで、回転数を決定することができる。 ジャイロが歳差運動をする速度は、ローターの速度に反比例し、偏向力に比例する。
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また、歳差運動は一部の計器に小さな誤差を生じさせることがある。
歳差運動はまた、いくつかの計器に多少の誤差を生じさせる。歳差運動は、自由に回転するジャイロがベアリング摩擦などによって意図した回転平面から変位する原因となりうる。
Sources of Power
いくつかの航空機では、すべてのジャイロは、真空、圧力、または電気的に操作されます。 また、方位計や姿勢計は真空や圧力のシステムで、ターン・コーディネーターは電気システムで駆動している航空機もあります。 ほとんどの航空機は、片方の電源が故障してもバンク情報が得られるように、少なくとも2つの電源を持っています。 真空・加圧システムは、水車やタービンと同じように、ローターの羽根に空気の流れを当ててローターを高速回転させ、ジャイロを回転させるシステムです。 5518>
ジャイロの真空源としては、エンジンのアクセサリーケースに取り付けられたベーンタイプのエンジン駆動ポンプがある。 5518>
一般的な真空システムは、エンジン駆動の真空ポンプ、リリーフバルブ、エアフィルター、ゲージ、接続に必要なチューブで構成されています。
図8-20に示すように、空気はエンジン駆動の真空ポンプによって真空システムに吸い込まれる。 空気はまずフィルターを通過し、異物が真空系や圧力系に入るのを防ぐ。 その後、空気は姿勢・方位指示計を通過し、ジャイロを回転させる。 リリーフバルブにより、真空圧（吸引力）が規定値を超えないようにする。 その後、空気は船外に排出されるか、空気式解氷ブーツを膨らませるなど、他のシステムで使用される
吸引圧が低いと姿勢や方位計が信頼できる情報を提供できないことがあるので、飛行中に真空圧を監視することが重要である。 真空計は通常、正常な範囲を示すマークがついています。 航空機によっては、真空圧が許容範囲を下回ると警告灯が点灯するものもあります。
真空圧が正常な動作範囲を下回ると、ジャイロ計器が不安定になり、不正確な表示になる場合があります。
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