导弹能跨越千里准确地击中目标,一定要有一系列感知位置和姿态的传感器,其中角运动检测装置陀螺仪是必须具备的,虽然目前光纤陀螺仪,激光陀螺仪,静电陀螺仪和MEMS陀螺仪等新型的陀螺仪应用已经十分广泛,但是在此之前机械陀螺仪才是导弹制导系统中核心零件。今天我们就聊一聊机械式陀螺仪的原理。
陀螺仪的基本原理我们玩的陀螺在静止的时候是站不起来的,但是当陀螺高速旋转的时候他就能稳定地站起来。
旋转中的陀螺
而且在特定的条件下,它的转轴能够保持一个非常稳定的角度。
更神奇的是,如果我们把陀螺放在一个可以旋转的万向节中,无论我们怎么摆动万向节,高速旋转陀螺的旋转轴仍能保持稳定不变。
如果我们把陀螺仪放在两个万向节中,除了旋转轴能保持一致以外,我们旋转一个万向节,另个一万向节也会旋转,并且方向是有规律的,当推动外框架或者内框架改变动量矩的方向时,陀螺仪会产生反作用力矩,其大小与外力矩相等,方向相反,遵循角动量守恒。