相信每个人小时候都玩过陀螺，只要让陀螺不断的旋转，陀螺就不会倒下，那么陀螺旋转时不会倒的原理是什么呢？
一，陀螺原理
1，陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作"自转"，一面围绕垂直轴作"进动"。也即陀螺并非垂直立于地面之上，而是对地面法线有一定的偏离，向地面有一些倾斜。所以重力对陀螺的力矩不为零，而陀螺的进动角动量可以平衡重力矩的作用，所以陀螺在旋转时不会倒向地面。
陀螺围绕自身轴线作"自转"的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。
随着科学的发展，陀螺已经不单单是作为玩具这么简单了，科学家根据陀螺的力学特性研发了一种科学仪器-陀螺仪，广泛运用于航海、航空、科研和军事等领域中。
在航空领域，当飞机在飞行中出现重心偏移的时候，陀螺仪就会迅速将偏移信息传送给水平舵或垂直舵，调整俯仰或平飞姿态。
2，飞行陀螺仪的原理：
一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫做陀螺仪。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
陀螺仪（gyroscope）是一种基于角动量守恒的理论，用来感测与维持方向的装置。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。由于转子的角动量，陀螺仪一旦开始旋转，即有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统。
二，飞行陀螺仪的结构与特性
19世纪初期，刚刚诞生的飞机并没有陀螺仪。飞机飞上天空，如果看不到地平线是找不到水平参考物的。飞机遇到气流，机身会颠簸，姿态很难掌控，很容易坠机。如何找到空中参照物，掌握飞行姿态，保障飞机安全这个问题迫切需要解决，人们就想到了陀螺仪。
飞机陀螺仪表盘的度数就是飞机盘旋过程中的倾斜角度，角度越大，飞机盘旋的半径越小，速度越快。飞机的倾斜角度就是陀螺仪中陀螺的轴向和飞机倾斜方向的夹角。陀螺仪还能帮助机长找回机身平衡姿态，这就是陀螺仪被称为平衡神器的奥秘。
1，飞行陀螺仪的构造
陀螺仪是一种机械装置，其主要部分是一个对旋转轴以极高角速度旋转的转子，转子装在一支架内；在通过转子中心轴XX1上加一内环架，那么陀螺仪就可环绕平面两轴作自由运动；然后，在内环架外加上一外环架；这个陀螺仪有两个平衡环，可以环绕平面三轴作自由运动，就是一个完整的太空陀螺仪。
2，陀螺仪的种类：除了机械陀螺仪，现在更多用到的是振动陀螺仪、光学陀螺仪和激光陀螺仪。陀螺仪用途非常广泛。除了测量飞行姿态，只要是测量运动中的角度，并需要进行平衡校正的都用到了陀螺仪。比如我们熟悉的手持稳定器、手机体感游戏、平衡车、VR眼镜里都有陀螺仪。
3，陀螺仪的特性
陀螺仪是飞机最重要的仪表，具有两个基本特性。
-定轴性（inertia）：物体维持自身转动状态并对抗改变的能力称为转动惯量，其由相对于特定旋转轴的质量分布决定，对多质点物体转动惯量，概言之：质量越大、对轴距离越远，转动惯量越大。一方面陀螺转子的对轴对称性结构使得其具备了同质量物体较大的对轴转动惯量，意味着其在同阻力扭矩情况下能够更长时间保持原始运动状态；另一方面在轴的、小摩擦与无角自由度限制的支点使得外力无法借此产生较大且有效的阻力扭矩；因此当陀螺转子以极高速度旋转时，其转动得以维持并保持其轴指向一个相对固定的方向，这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或惯性。
在运转中的陀螺仪，如果外界施一力在转子上，此力对支点的力矩当可分解为顺轴方向和垂直于轴方向两个分力矩；前者使陀螺加速、减速，但不会改变转轴方向；后者的时间积分将会逐渐改变转动方向（通常是短时较小而随时间逐渐积累增大），并产生相对于原轴的章动（新的旋转轴原轴旋转，如转速降低时陀螺受重力作用时的非垂直旋转）。
-逆动性（orecession）：在运转中的陀螺仪，如果外界施一作用或力矩在转子旋转轴上，则旋转轴并不沿施力方向运动，而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动，此现象即是逆动性。 逆动性的大小也有三个影响的因素： 外界作用力愈大，其逆动性也愈大； 转子的质量惯性矩（moment of inertia）愈大，逆动性愈小； 转子的角速度愈大，逆动性愈小。 而逆动方向可根据逆动性原理取决于施力方向及转子旋转方向。
三，飞行陀螺仪表的用途
飞行员在飞行时，特别是无外界视觉参考的仪表飞行时，必须参考飞行仪表的数据，才能顺畅地飞行。飞机的飞行仪表依原理，可分为动静压仪表及陀螺仪表：
动静压仪表包括高度表、空速表和垂直速率表，由皮托管控制。陀螺仪表则主要包括姿态仪表、航向指示仪表和转弯协调仪表。
1，姿态仪表（Attitude Indicator）也称姿态指示器、陀螺地平仪等，用于显示飞机相对于地平线的姿态，看姿态仪，飞行员能判断飞机姿态为偏左偏右，及偏上和偏下。姿态仪作用原理为一高度旋转的陀螺，不论飞机的姿态如何变化，此陀螺的定轴性在空间保持相同，因而能显示出飞机的俯仰及偏左偏右的姿态。姿态仪是仪表飞行时的重要仪表，在能见度差的飞行天气中，失去或不相信姿态仪，飞行员极易进入空间迷失。
2，航向指示仪表（heading Indicator）又称为陀螺方位仪，是利用陀螺特性制成的一种简易指向仪器。它只用重力控制和水平控制来分别克服由于地球自转而引起的陀螺主轴在方位上、高度上的视运动，从而使主轴相对于地球稳定不动。但是它本身不带阻尼设施，不具有自动阻尼找北的能力，故只能根据起始位置，稳定地指示地球上某个水平方向。如果在启动陀螺时，依靠别的指向仪器将其主轴调整到指北的方向上，它就可以象罗经一样，从刻度盘上读出舰船的航向，从复示器(也叫分罗经）上瞄测目标方位。
由于陀螺的进动性，航向指示表的指示会逐渐产生误生，因此飞行员必须时时依磁罗盘的指示，来校正航向指示表。
3，转弯协调仪表（Turn coordinatuor）也是陀螺仪表，指示转弯的方向及飞机转弯的速率。转弯协调表亦可显示飞机的转弯是否为协调转弯（CoordinatedTurn），转弯协调表可作为姿态仪的辅助仪表，在仪表飞行时，转弯协调表可指示应有的转弯速率（度/秒）。
-转弯指示器：指示转弯方向，指示转弯快慢，指示飞机无侧滑转弯时的倾斜角。
-侧滑指示器：协调转弯。
附录：据志愿军空联司部分资料记载：抗美援朝期间，我志愿军空军飞行员在参战初期，由于训练不足，对米格-15陀螺瞄准仪使用不熟练，导致射击精度不高。后来经过训练，飞行员基本掌握了陀螺瞄准仪的使用方法。
1，陀螺瞄准仪的原理：可以获得自己所在飞机的角速度，又有飞行员手动设置的目标大致距离。两者相乘即得出垂直于目标视线连线（LOS ）的速度分量。而这个速度分量和自己飞机所携带的机炮的子/炮弹的初速进行计算，就能大致的算出机炮轴线所需的前置角（提前量）；算出来后把准星往这个所需的前置角的反方向移动，这样飞行员在试图让准星扣上目标的时候，其实就等于把机炮轴线调整到了所需的方向。
2，陀螺瞄准仪的构造：一套完整的陀螺瞄准具，由两个主要组成部分：稳定器和瞄准具。稳定器实际上是一个利用陀螺仪保持水平的工作平台。在使用前，瞄准具必须和稳定器进行校准，这样才能保证瞄准具所瞄准的方向和飞机飞行方向一致。
3，如何使用陀螺瞄准仪：陀螺仪瞄具的作用是自动计算提前量，设置好以后，准星对上就能打中。但是计算提前量需要知道敌机距离。方法就是先设置敌机翼展，然后缩放瞄具里的圈到刚好套住敌机机翼，这时瞄具就能自动根据三角关系算出距离，并调整提前量。
具体操作就是飞行员只要将敌机翼展标尺定好，并用瞄准具反射镜上的光环套住敌机，并通过旋钮来调节光环大小与目标翼展一致，只要光环罩住敌机，就可以扣动扳机。That' it。
初生的志愿军空军似一只雏鹰，能够战胜强大的白头秃鹰，绝不仅仅靠的是宣传干事写的那几句不怕死的口号，而是从几千年中华文化的智慧积淀中汲取了精华，以及善于学习的精神。那一代人是中国人的骄傲，也是那个之前时代造就的，前有古人，但后无来者的一代。
（谢谢阅读）
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