什么是万向节(Gimbal)？

万向节，也称为万向节环，是一种机械装置，由两个或两个以上的环以直角安装在轴上。安装在三环框架上的物体将保持水平悬挂在环之间的平面上，而不考虑底座的稳定性。万向节有广泛的实际用途，从航天飞机轨道飞行器在发射过程中...

万向节，也称为万向节环，是一种机械装置，由两个或两个以上的环以直角安装在轴上。安装在三环框架上的物体将保持水平悬挂在环之间的平面上，而不考虑底座的稳定性。万向节有广泛的实际用途，从航天飞机轨道飞行器在发射过程中使用万向节来控制主发动机的推力。万向节可用于在不稳定的环境中保持物体水平——例如，许多安装在仪表板上的杯托都是万向节。在船上和飞机上的环境中，当测量仪器（如计时器和罗盘）必须与水平面保持水平时，万向节也非常有价值。万向节也可用于航空航天导航，因为它们可以被设置为从一个特定的参考点（如地球或太阳）提供稳定的测量，而不管它们在空间中的实际位置。用于航空航天导航的万向节利用欧拉角来确定物体（如航天器）的方位。当用于航空航天导航时，万向节由三个测量俯仰、横摇和偏航的陀螺仪组成。俯仰是指飞行器绕横轴旋转。在飞机的例子中，飞机的机头朝上是为了增加俯仰，向下是为了降低俯仰。横滚，也称为倾斜，是飞机沿纵轴，而偏航是指围绕质心旋转。万向节与基座（例如月球）定向，万向节角度测量飞行器相对于基座的位置。有时，会出现所谓的万向节锁定，当可能超过万向节系统的测量能力时，需要操作员重置万向节当沿一个轴旋转时会产生另一个轴，例如当飞机垂直上升到空中时，使偏航的任何读数变得毫无意义，因为两个轴在同一个方向上对齐。可以通过增加一个冗余的陀螺仪来克服万向节锁。因为万向节允许物体在三维空间中移动，它们经常被用于电影中重现湍流或汹涌海面引起的突然运动。万向节也出现了在物体需要大范围旋转或旋转的情况下，像电影摄影机或火箭发动机一样，万向节在许多行业都是非常有用的工具

发表于 2020-09-06 21:05
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分类：科学教育

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