THÍ NGHIỆM HÀNG KHÔNG 3 bài báo cáo bài THÍ NGHIỆM máy BAY mô HÌNH bài THÍ NGHIỆM đo LƯỜNG QUÁN TÍNH IMU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHƠNG THÍ NGHIỆM HÀNG KHƠNG BÀI BÁO CÁO TỔNG HỢP GVHD: Đặng Trung Duẩn Lớp: A01 - Nhóm 05 Danh sách thành viên: Diệp Giang Thủy Khương Huỳnh Anh Huy Trần Đình Phát Nguyễn Quốc Phú Phan Xuân Trường Thành phố Hồ Chí Minh, Thứ tư ngày tháng năm 2020 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI MỞ ĐẦU Thí nghiệm hàng khơng mơn thí nghiệm cuối ba mơn thí nghiệm thuộc chương trình đào tạo hàng khơng Bộ mơn Kỹ thuật Hàng không, Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Thơng qua ba mơn học này, nhóm ứng dụng cách kiến thức lý thuyết học lớp vào thực tế Đồng thời, việc thí nghiệm giúp nhóm hiểu sâu thêm kiến thức mơn học Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến Thạc sĩ Đặng Trung Duẩn cán giảng viên khoa Kỹ thuật Hàng không xây dựng hướng dẫn mơn Thí nghiệm để nhóm hồn thành tốt mơn học iii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG xiii CHƯƠNG BÀI THÍ NGHIỆM MÁY BAY MƠ HÌNH 1.1 MÔ TẢ BÀI THÍ NGHIỆM 1.1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 TIẾN HÀNH THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 1.3 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 1.3.1 Thông số thu được: 1.3.2 Xây dựng mơ hình 3D Solidworks: 1.4 TÍNH TỐN CÁC ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ỔN ĐỊNH .10 1.4.1 Ước lượng trọng lượng cất cánh mơ hình máy bay khảo sát : 10 1.4.2 Xác định trọng tâm: 13 1.4.3 Ước tính lực cản tồn thể mơ hình máy bay khảo sát từ thơng số hình học, thơng số khí động: 15 1.4.4 Xác định hệ số lực cản phận máy bay khảo sát 19 1.4.5 Tổng hợp hệ số lực cản phận tính Drag Polar cho mơ hình máy bay B-25 26 1.4.6 Mối quan hệ công suất yếu tố liên quan: 28 1.4.7 Quá trình chọn động cho mẫu máy bay thiết kế: 30 1.4.8 Mối quan hệ tương hỗ chong chóng động cơ: 31 1.4.9 Lực cản bay vân tốc 20 m/s: 32 1.4.10 Giải thích mối quan hệ động chong chóng: .32 i TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.4.11 Đ sát: 1.4.12 Th 1.4.13 T 1.4.14 T TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG BÀ 2.1 MÔ TẢ BÀI THÍ NGHIỆM 2.1.1 Yê 2.1.2 Bộ 2.2 GIỚI THIỆU BỘ THÍ NGHIỆM ĐO 2.2.1 Bà 2.2.2 IM 2.2.3 Th 2.2.4 Ng 2.2.5 RS 2.3 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆ 2.3.1 Lắ 2.3.2 Nạ 2.4 CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 2.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ƯỚC L 2.5.1 Trư 2.5.2 Trư 2.5.3 Trư ii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 2.5.4 Trường hợp làm thí nghiệm ước MIX 69 2.5.5 Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 3.1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 3.2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.3.MẪU THÍ NGHIỆM 3.4.DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 3.5.CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM 3.6.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 3.6.1.Kết thí nghiệm 3.6.2.Xử lý số liệu nhận xét: CHƯƠNG LÊN LỰC PHÁ HỦY 4.1.Mục tiêu thí nghiệm: 4.2.Cơ sở lý thuyết 4.3.Mẫu thí nghiệm: 4.4.Dụng cụ thí nghiệm: 4.5.Chuẩn bị thí nghiệm: 4.6.Tiến hành thí nghiệm: 4.7.Nhận xét giải thích: 4.8.Kết thí nghiệm, nhận xét giải thích kết 4.8.1 Kết thí nghiệm: 4.8.2 Nhận xét kết giải thích iii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG BÀ 5.1.Mơ tả thí nghiệm 5.1.1 Mụ 5.1.2.Cơ sở lý thuyết 5.1.3.Mô tả thiết bị 5.1.4.Tiến hành thí nghiệm 5.2.XỬ LÝ SỐ LIỆU 5.2.1.Mẫu cánh số 5.2.2.Mẫu cánh số 5.2.3.Mẫu cánh số TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG BÀ 6.1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 6.2.CẤU TẠO BỘ THÍ NGHIỆM 6.2.1.Nguyên lý hoạt động động 6.2.2.Cấu tạo động turbine: 6.3.CÁC LOẠI CẢM BIẾN 6.3.1.Cảm biến nhiệt độ loại K – EGT 6.3.2.Cảm biến hiệu ứng tốc độ Hall Effect 6.3.3.Cảm biến xác định lưu lượng khơng khí 6.3.4.Cảm biến đo lực đẩy động – cảm biến load cell 6.4.XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGH 6.4.1.Nhiệt độ theo tốc độ quay 6.4.2.Công suất theo tốc độ quay iv TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 6.4.3 Áp suất theo tốc độ quay 175 6.4.4 Các thông số nhiên liệu 177 TÀI LIỆU THAM KHẢO 180 v TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Mơ hình máy bay B-25 Hình 1-2: Thơng số kỹ thuật máy bay B-25 Hình 1-3: Cánh máy bay B-25 Hình 1-4: Thân mơ hình máy bay B-25 Hình 1-5: Bản vẽ máy bay B-25 Hình 1-6: Bản vẽ 3D nhìn từ xuống Hình 1-7: Bản vẽ 3D nhìn từ đằng trước Hình 1-8: Bản vẽ 3D nhìn từ bên cạnh Hình 1-9: Nhóm đo đạc để tìm vị trí trọng tâm Hình 1-10: Vị trí trọng tâm tìm Solidworks Hình 1-11:Dữ liệu thiết kế máy bay B-25 Mitchell Hình 1-12: Giản đồ xác định hệ số hiệu suất cánh e Hình 1-13: Đồ thị hệ số lực ma sát bề mặt theo Reynolds Hình 1-14: Kết xác định thơng số NACA 23017 XFLR5 Hình 1-15: Các thơng số ước lượng hệ số lực cản hình dạng động Hình 1-16: Đồ thị thay đổi đặt tính khí động theo góc từ phần mềm Xfoil Hình 1-17: Đồ thị Drag-Polar hiệu suất nâng theo thay đổi lực nâng CL Hình 1-18: Đồ thị đặc tính cơng suất động với cơng suất cất cánh 300kW, hệ số thực nghiệm k=12 Hình 1-19: Đồ thị đặc tính cơng suất động với cơng suất cất cánh 300kW,công suất cực đại 330kW cao độ danh nghĩa 3km, hệ số thực nghiệm k=12 Hình 1-20: Các loại động Hình 1-21: Hình chiếu máy bay khảo sát vi TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1-22: Hình chiếu cạnh máy bay khảo Hình 1-23: Mơ hình cánh Hình 2-1: Giới thiệu thiết bị IMU Hình 2-2: Bàn xoay ba trục Hình 2-3: IMU Pololu CHR-6dm Hình 2-4: RF Xbee Hình 2-5: Nguồn 3.3V Hình 2-6: RS 232 Hình 2-7: Gắn RS232 vào máy tính Hình 2-8: Kiểm tra xem IMU kết nối hay chưa ? Hình 2-9: Khởi động giao diện IMU Pololu CHR-6dm Hình 2-10: Lưu liệu thí nghiệm Hình 2-11: Nối dây nạp chương trình vào RS232 Hình 2-12: Nối dây nạp chương trình vào IMU Hình 2-13: Sau nạp chương trình cho IMU xong (1) Hình 2-14: Sau nạp chương trình cho IMU xong (2) Hình 2-15 Xbee gắn vào RS232 Hình 2-16 Màn hình chương trình X-CT, thực thao tác Hình 2-17: Đồ thị tương quan thơng số nhà sản xuất thực nghiệm đo góc Roll (Thay đổi góc Roll) Hình 2-18: Đồ thị tương quan thông số nhà sản xuất thực nghiệm đo góc Pitch (Thay đổi góc Pitch) Hình 2-19 Đồ thị tương quan thông số nhà sản xuất thực nghiệm đo góc Yaw (Thay đổi góc Yaw) vii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat p+ Áp dụng phương trình Bernoulli cho mặt trước mặt sau ta có: - p1 + V = constant V12 = p2 + V2 = 2 V22 p − p Vậy ta có lưu lượng khơng khí qua tubin là: m = A p − p2 6.3.4 Cảm biến đo lực đẩy động – cảm biến load cell 6.3.4.1 Nguyên lí hoạt động cảm biến load cell: Hoạt động cách chuyển đổi lực học thành giá trị kỹ thuật số mà đọc ghi lại Khi có lực tác động lên thân load cell làm cho load cell bị biến dạng, dẫn đến thay đổi giá trị điện trở strain gauges Sự thay đổi dẫn tới thay đổi điện áp đầu Nói cách khác, load cell chuyển đổi lực tác dụng thành tín hiệu điện Từ quy giá trị lực cần xác định Cảm biến đo lực đẩy động load cell dùng thí nghiệm động phản lực loại dây kết hợp với cầu điện trở cân Wheatstone 166 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 6-22: Hệ thống cảm biến load cell dây 6.3.4.2 Đặt tính kỹ thuật động Turbojet J800R thu nhỏ Trong thí nghiệm làm việc với động Turbojet J800R thu nhỏ với thông số kỹ thuật sơ đồ làm việc sau: Thơng số kỹ thuật động Kích thước: Đường kính ngồi: 92 mm, chiều dài: 260 mm với khởi động Khối lượng: J800R – 1.2 Kg Đầu ra: J800R – Lực đẩy lớn nhất: 8.0 kg 153,000 vịng/phút Lực đẩy khơng: 0.3 kg 55,000 vịng/phút Ống xả: Nhôm 7075 Buồng đốt: Inconel + Ống bay thép khơng gỉ 316 Inconel Ổ trục: Vịng bi đỡ chặn tiếp xúc ceramic GRW 167 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Trục: Trục bậc thép EN24 NGV: Thép không gỉ đúc chân không PST Turbine: Inconel đúc chân không PST 713 ❖ Được chứng nhận theo AMS-STD-2175 Grade B Aerospace Standard Máy nén: Hợp kim nhôm cao cấp xử lý Garrett Khởi động motor: Hộp nhôm, khớp ly hợp đồng, ổ bi 280 Công nghệ: CAD/CAM & phay tiện CNC, cân số hồng ngoại Những thành phần khác: Thép không gỉ cao cấp Phụ tùng: Bệ động vỏ trước thép khơng gỉ anot hóa Đường ống lọc khí/nhiên liệu cao cấp Dây dẫn điện silicon giác nối mạ vàng Các sơ đồ làm việc: 168 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 6-23: Sơ đồ thiết lập nhiên liệu khí 169 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 6-24: Sơ đồ bên hộp thiết lập nhiên liệu khí Hình 6-25: Sơ đồ thiết lập bồn bồn dầu 170 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 6-26: Sơ đồ tiết diện động turbojet J800R 6.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Do số liệu bao gồm 100 vận tốc quay khác xuất file Excel, nên file báo cáo nhóm đưa bảng số liệu 10 mẫu để đại diện phần đo đạc tính tốn nhóm 6.4.1 Nhiệt độ theo tốc độ quay 171 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Sp Row (R 43 49 54 56 56 58 72 82 86 86 10 86 172 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1200 1000 Nhệt độ (C) 800 600 400 200 74 Temp T1 (C) Temp T2 (C) Temp T3 (C) Temp T4 (C) Temp T5 (C) Hình 6-27: Đồ thị nhiệt độ theo tốc độ quay Nhận xét: Nhìn chung, nhiệt độ vị trí khơng đổi tăng tốc độ vòng quay Mặt khác, biến động nhiệt độ nhiều nằm vị trí 3,4 Khi tăng số vịng quay nhiệt độ T1 T2 thay đổi ít, gần khơng đổi suốt trình thay đổi vận tốc Tuy nhiên, nhiệt độ T3, T4 T5 lại có thay đổi đáng ý Trong đó, T4 T5 có hình dạng biến động tương tự nhau, nhiệt độ vị trí ln lớn vị trí suốt q trình Bên cạnh đó, nhiệt độ vị trí ban đầu có giá trị gần với vị trí 5, tăng tốc độ vịng quay lên nhiệt độ cao quay tốc độ cao vị trí có nhiệt độ lớn so với điểm lại 6.4.2 Công suất theo tốc độ quay 173 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Row 10 174 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 35.000 30.000 25.000 Công suất (kW) 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 -10000 -5.000 Wt (kW) Wc (kW) Wt by T Wc by T Hình 6-28: Đồ thị cơng suất theo tốc độ quay Nhận xét: Công suất động tăng tăng tốc độ vịng quay, cơng suất máy nén (Wc) công suất tua bin (Wt) Giá trị công suất máy nén tua bin giống theo hai cách tính (tính theo nhiệt độ đo nhiệt độ tồn phần) Có thể thấy từ đồ thị, cơng suất máy nén tăng nhẹ khồng tốc độ từ khoảng 3000 – 90000 RPM, sau tăng nhanh tốc độ vòng quay lớn, có số dao động nhỏ khơng đáng kể Về cơng suất tua bin, có tăng đáng ý công suất từ đến 15 kW khoảng tốc độ 3000 – 50000 RPM Sau đó, đường cơng suất tua bin biến động dội có xu hướng lên tốc độ sau đó, cuối đạt đỉnh điểm cơng suất gần 30 kW tốc độ gần 150000 RPM 6.4.3 Áp suất theo tốc độ quay 175 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Speed (RPM) 43800 49800 54660 56580 56340 58200 72780 82140 86460 86760 86880 176 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 6-29: Áp suất_RPM Nhận xét đồ thị bên Khi tăng số vịng quay: - Áp suất P1 có xu hướng giảm nhẹ tăng tốc độ quay - Áp suất P2, P3 P4 không thay đổi 20,000 rpm, bắt đầu tăng qua 20,000 rpm - Áp suất P5 có xu hướng tăng chậm, độ dốc đường đồ thị nhỏ - Ở số vịng quay (tính từ 20,000 rpm), áp suất tăng theo thứ tự: P1, P5, P4, P3, P2 P1 thấp P2 cao 6.4.4 Các thông số nhiên liệu 177 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Fuel Speed Flow (RPM) Rate (mL/Min) 43800 80 49800 87 54660 91 56580 93 56340 98 58200 101 72780 115 82140 128 86460 142 178 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 6-30: Đồ thị thơng số nhiên liệu theo tốc độ quay Nhận xét: Khi tốc độ quay tăng thì: ˗ Lưu lượng nhiên liệu (Fuel flow rate) vận tốc dòng chuyển động đầu (C6) tăng nhanh ˗ Hiệu suất tiêu hao nhiên liệu (s.f.c) giảm dần ˗ Tỉ số khơng khí nhiên liệu (A/F) giảm ˗ Lưu lượng khối lượng khơng khí (Air flow rate) lưu lượng khối lượng hỗn hợp khí đốt (m) có tăng nhẹ khơng đáng kể ˗ Lực đẩy (F) tăng 179 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÀI LIỆU THAM KHẢO HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TURBOJET J800R THU NHỎ 180 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... skknchat1 23@ gmail.com moi nhat DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Mơ hình máy bay B-25 Hình 1-2: Thơng số kỹ thuật máy bay B-25 Hình 1 -3: Cánh máy bay B-25 Hình 1-4: Thân mơ hình máy bay B-25 Hình 1-5:... khảo Hình 1- 23: Mơ hình cánh Hình 2-1: Giới thiệu thiết bị IMU Hình 2-2: Bàn xoay ba trục Hình 2 -3: IMU Pololu CHR-6dm Hình 2-4: RF Xbee Hình 2-5: Nguồn 3. 3V Hình 2-6: RS 232 Hình 2-7: Gắn RS 232 ... thực thí nghiệm phá hủy giấy Hình 3- 4: Mẫu thí nghiệm ảnh hưởng hình dạng vết cắt Hình 3- 5: Mẫu thí nghiệm ảnh hưởng hình dạng vết cắt Hình 3- 6: Mẫu thí nghiệm ảnh hưởng độ mở góc với vết cắt hình