Trang 1 NGUYỄN HOÀNG SƠNB GIÁO DỘỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I ỌỘ--- NGUYỄN HOÀNG SƠN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỤCNGHIÊN CỨU TIẾNG ỒN KHÍ ĐỘNG TRÊN MÁY BAY TRỰC THĂNG Trang
Trang 1NGHIÊN CỨU TIẾNG ỒN KHÍ ĐỘNG
TRÊN MÁY BAY TRỰC THĂNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Trang 2B GIÁO DỘ ỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ
-
NGUYỄN HOÀNG SƠN
NGHIÊN CỨU TIẾNG ỒN KHÍ ĐỘNG
TRÊN MÁY BAY TRỰC THĂNG
Chuyên ngành : K thuỹ ật Cơ khí Động lực
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
K Ỹ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NGƯỜI HƯỚNG D N KHOA HẪ ỌC:
PGS.TS HOÀNG TH KIM DUNG Ị
HÀ NỘI - 2019
Trang 3C NG HÒA XÃ H I CH Ộ Ộ Ủ NGHĨA VIỆT NAM
Độ ậ – ực l p T do H nh phúc – ạ
B N XÁC NH N CHẢ Ậ ỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
H và tên tác gi ọ ả luận văn: Nguyễn Hoàng Sơn
Đề tài lu n ậ văn: Nghiên c u tiứ ếng ồn khí động trên máy bay trực thăng
Chuyên ngành: K thuỹ ật Cơ khí động l cự
Mã số HV: CBC18005
Tác giả, Người hướng d n khoa h c và Hẫ ọ ội đồng ch m luấ ận văn xác nhận tác
gi ả đã sửa ch a, b sung luữ ổ ận văn theo biên bản h p Họ ội đồng ngày 17 / 10 /2019
với các nội dung sau:
- B c c l i luố ụ ạ ận văn gồm 3 chương Chương 2 được đổi thành:” Cơ sở lý thuyết xác định ti ng ế ồn khí động” Chương 4 đổi thành mục :”Kết luận”
- S a các lử ỗi đánh máy, chính tả, đánh số trang m c l c, b ng trích d n ở ụ ụ ổsu ẫtài liệu tham kh o ả
- Chỉnh sửa chương 1 – ổ T ng quan v ề MBTT và MBTT không người lái đểlàm n i bổ ậ ấn đề ầt v c n nghiên c u.ứ
- B sung gi i thích ph n chuyổ ả ầ ển đổ ừi t áp suất khí động sang áp su t âm.ấ
- B sung thông s mô hình hình h c, thông s làm vi c c a MBTT.ổ ố ọ ố ệ ủ
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi – Nguyễn Hoàng Sơn ọ, h c viên l p Cao h c K ớ ọ ỹthuật Cơ khí Động l c khóa ựCLC2018B Trường Đạ ọi h c Bách khoa Hà Nội – cam k t luế ận văn này là công trình nghiên c u c a bứ ủ ản thân tôi dướ ự hưới s ng d n c a PGS.TS Hoàng Th Kim Dung ẫ ủ ị –Viện Cơ khí Động l c i h c Bách khoa Hà N i Các s ự – Đạ ọ ộ ốliệu, kết quả nêu trong lu n ậvăn là trung thực và chưa từng được ai công b trong b t k công trình nào khác ố ấ ỳ
Tác giả ận văn xin chị lu u trách nhi m vềệ nghiên c u c a mình ứ ủ
Hà Nộ i, ngày 25 tháng 10 năm 2019
Tác gi ả
Nguyễn Hoàng Sơn
Trang 5Xác nhậ ủn c a giáo viên hư ng d n v m c đ hoàn thành c a luận văn thạc sĩ ớ ẫ ề ứ ộ ủ khoa h c và cho phép b o v : ọ ả ệ
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Giảng viên hướng d n ẫ
PGS.TS Hoàng Th Kim Dungị
Trang 6Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Thị Kim Dung đã nhiệt tình và tận tâm hướng d n tôi trong thẫ ời gian qua để tôi có th hoàn thành t t lu n án này ể ố ậ
Tiếp theo, tôi xin bày t lòng biỏ ết ơn đố ới gia đình, bố ẹi v m , anh ch em, b n bè ị ạ
và người b n rạ ất đặc biệt đối v i tôi H ớ ọ đã tôi niềm tin, ngh lị ực để vượt qua nh ng khó ữkhăn, thử thách, cho tôi nh ng lữ ời động viên, chia s k p th i Xẻ ị ờ in được cảm ơn mọi người đã cho tôi sức m nh tinh th n trong th i gian qua ạ ầ ờ
Do bi n tri th c là vô t n, nên trong quá trình tìm hi u, nghiên c u tôi không ể ứ ậ ể ứtránh kh i nhỏ ững h n ch , thi u sót Vì v y, tôi r t ạ ế ế ậ ấ mong nhận được nh ng ý kiữ ến đóng góp quý báu c a quý Th y Cô và các bủ ầ ạn đọc thông qua hòm thư cá nhân để tôi có th ểhoàn thiện hơn hiểu biết của mình v ề lĩnh vực này
Trang 7MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT N I DUNG LUỘ ẬN VĂN
M Ở ĐẦU 3
Chương 1 - T NG QUAN V MÁY BAY TRỔ Ề ỰC THĂNG VÀ MÁY BAY TRỰC THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁI 7
1.1 Giới thiệu chung 7
1.2 C u t o chung c a máy bay trấ ạ ủ ực thăng 8
1.3 Cơ chế ho t đ ng c a máy bay trạ ộ ủ ực thăng 9
1.4 Sơ lược v máy bay trề ực thăng không người lái 13
1.4.1 Ưu nhược điểm của máy bay không người lái 15
1.4.2 M t s m u UAV trộ ố ẫ ực thăng phun thuốc tr ừsâu trên thế ớ gi i 15
1.4.2.1 Máy bay Rmax 15
1.4.2.2 Máy bay Fazer 16
1.4.2.3 Máy bay HY-B-15L ( Trung Qu c ) 18ố 1.5 Gi i thi u UAV trớ ệ ực thăng phun thuốc tr ừsâu của nhóm nghiên c u 19ứ Chương 2 – CƠ S LÝ THUYỞ ẾT XÁC ĐỊNH TI NG Ế ỒN KHÍ ĐỘNG 22
2.1 Âm thanh 22
2.1.1 Định nghĩa 22
2.1.2 Các đại lượng đặc trưng của âm thanh 22
2.1.2.1 Bước sóng, chu k ỳ dao động, và v n t c âm 22ậ ố 2.1.2.2 Độ cao c a âm, âm s c c a âm 23ủ ắ ủ 2.1.2.3 Áp su âm, mất ức áp suất âm 24
2.1.2.4 Cường độ âm, m c cưứ ờng độâm 24
2.1.2.5 S truy n âm 25ự ề 2.1.2.6 Ph m vi âm nghe th y cạ ấ ủa con người 27
2.2 Ti ng n 28ế ồ 2.2.1 Định nghĩa tiếng n 28ồ 2.2.2 Phân loại tiếng n 28ồ 2.2.3 Tác hại của tiếng n 29ồ 2.2.4 Ti ng n có ngu n gế ồ ồ ốc khí động 30
Trang 82.2.4.1 Định nghĩa 30
2.2.4.2 Tính toán ti ng n có ngu n gế ồ ồ ốc khí động 30
2.2.5 Ti ng n trên máy bay trế ồ ực thăng 33
Chương 3 - MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QU 36Ả 3.1 Cơ sở lý thuy t tính toán 36ế 3.2 Mô phỏng khí động cánh máy bay trực thăng 36
3.2.1 Xây d ng mô hình hình h c 36ự ọ 3.2.2 Chia lưới mô hình 38
3.2.3 Thi t lế ập các điều ki n biên 39ệ 3.2.4 Phân tích và tính toán kết quả 42
3.3 Mô ph ng âm h c cánh máy bay ỏ ọ trực thăng 48
3.3.1 Phương pháp các mô hình nguồn trên d i t n s r ng 48ả ầ ố ộ 3.3.1.1 Lý thuy t chung 48ế 3.3.1.2 Các bước thi t l p trong Ansys Fluent 49ế ậ 3.3.1.3 K t qu mô ph ng v i cánh máy bay trế ả ỏ ớ ực thăng 50
3.3.2 Phương pháp tương tự âm h c 51ọ 3.3.2.1 Lý thuy t chung 51ế 3.3.2.2 Các bước thiế ật l p trong Ansys Fluent 53
3.2.2.3 Phương pháp xuất ra k t qu tín hi u âm thanh trong Ansys ế ả ệ Fluent 57
3.2.2.4 K t qu mô ph ng v i cánh máy bay trế ả ỏ ớ ực thăng 58
3.4 Nghiên c u s ứ ự thay đổi biên dạng cánh chong chong mang tớ ặi đ c tính khí động và âm h c c a nó 67ọ ủ 3.4.1 Các đặc điểm chung 67
3.4.2 Các đặc trưng hình học 68
3.4.2.1 Đường kính c a CCM 68ủ 3.4.2.2 Hình d ng cánh trên mạ ặt bằng 68
3.4.2.3 Profil của cánh 69
3.4.2.4 Góc đặt của phân t ốcánh 70
3.4.2.5 Độ xo n hình hắ ọc của cánh 71
3.4.2.6 Độ ứ c ng 72 3.4.2.7 Diện tích quét c a CCM 72ủ 3.4.2.8 Phụ ả t i riêng trên di n tích quét 72ệ
Trang 93.4.2.9 H s ệ ố điền đầy 733.4.3 Mô phỏng đặc tính chong chóng mang với các biên dạng khác nh 73au
KẾT LUẬN 78TÀI LIỆU THAM KH O 79Ả
Trang 10Danh m c các ký hi u, các ch vi t t t ụ ệ ữ ế ắ
MBTT : Máy bay trực thăng
CCM : Chong chóng mang
CCL : Chong chong lái
Sound Pressure : Áp su t âm ấ
SPL Sound Pressure Level Áp su t âm : – ấ
DNS : Direct Numerical Simulation – Phương pháp tính toán rối tr c ti p b ng ự ế ằphương trình Navier-Stokes
LES : Large Eddy Simulation Tính toán các xoáy l n b ng vi c trung bình – ớ ằ ệhóa phương trình Navier-Stokes theo không gian
RANS Reynolds Averaged Nav -Stokes Simulation Tính toán r i b: ier – ố ằng
việc trung bình hóa phương trình Navier-Stokes theo thời gian
CFD Computational fluid dynamics : – Tính toán động lực học chất lỏng
Trang 11Danh mục các bảng
Trang
B ng 1 1: Thông s ả ố cơ bản máy bay Rmax 16
B ng 1 2: Thông s máy bay Fazer 17ả ố B ng 1 3: Thông s ả ố cơ bản máy bay HY-B-15L 18
B ng 1 4: Thông s làm viả ố ệc của UAV trực thăng phun thuốc trừ sâu 19
B ng 1 5: Thông s UAV trả ố ực thăng phun thuốc trừ sâu của nhóm nghiên c u 19ứ B ng 2 1: Th ng kê v mả ố ề ức đ ồộ n của một số phương tiện 28
B ng 2 2: B ng th ng kê mả ả ố ức cường độâm mà tai người chịu đựng được 29
Bảng 3 1: Đồ tính toán lthị ực kéo ccm theo thực nghiệm 36
B ng 3 2: B ng khuy n cáo ch s Orthogonal c a ANSYS FLUNET 39ả ả ế ỉ ố ủ B ng 3 3: Các h ng s ả ằ ốmô hình k ω SST- 41
B ng 3 4: Mả ức cường độâm các điểm trên mặt cắt song song mặt phẳng quay và đi qua cánh 58
B ng 3 5: Mả ức cường độâm các điểm theo trục X 60
B ng 3 6: Mả ức cường độâm các điểm theo Trục Y 62
B ng 3 7: Mả ức cường độâm các điểm theo trục Z 63
B ng 3 8: B ng Mả ả ức cường độ âm tại các điểm thu nh n theo biên d ng cánh 75ậ ạ
Trang 12Danh m c các hình vụ ẽ, đồ thị
Trang
Hình 1 1 Hình ảnh máy bay trực thăng 7
Hình 1 2: Các bộ ph n chính c a máy bay tr c thăng 8ậ ủ ự Hình 1 3: Các lực tác d ng lên profil cánh 10ụ Hình 1 4: Máy bay trực thăng khi làm việc 11
Hình 1 5: UAV trực thăng chiến đấ ủu c a Nga 14
Hình 1 6: UAV trực thăng phun thuốc trừ sâu 14
Hình 1 7: Máy bay Rmax 15
Hình 1 8: Máy bay Fazer 16
Hình 1 9: Máy bay HY-B-15L 18
Hình 1 10: Mô hình 3D UAV trực thăng phun thuốc trừ sâu 21
Hình 1 11: Mô hình UAV trực thăng theo các hướng và b khung th c tế 21ộ ự Hình 2 2: Sóng âm 23
Hình 2 3: Sự truy n âm khi g p v t thể 27ề ặ ậ Hình 2 4: Biểu đồ ề ứ v m c áp su t âm 27ấ Hình 2 5: Những ngu n phát ra ti ng n trên máy bay 34ồ ế ồ Hình 2 6: Hướng phát ra ti ng n c a các ngu n 35ế ồ ủ ồ Hình 3 1: Mô hình chong chóng mang 37 Hình 3 3: Thông số mi n không gian tính toán 38ề Hình 3 4: Miền tính toán sau khi chia lưới từng ph n nh 39ầ ỏ Hình 3 5: Thiết lập điều ki n cánh quay 40ệ Hình 3 6: Trường v n t c t i m t c t 0.7 s i cánh 43ậ ố ạ ặ ắ ả Hình 3 7: Trường áp su t tĩnh t i m t c t 0.7 s i cánh 43ấ ạ ặ ắ ả Hình 3 8: Phân bố áp su t m t trên cánh 44ấ ặ Hình 3 9: Phân bố áp su t m t dư i cánh 44ấ ặ ớ Hình 3 10: Trường dòng v n t c t Inlet 45ậ ố ừ Hình 3 11: Xoáy đầu cánh xu t hi n khi chong chóng mang làm vi c 46ấ ệ ệ
Trang 13Hình 3 12: Hình ảnh vector đường dòng 46
Hình 3 13: Đồ ị ự th l c nâng trên cánh theo tốc độ quay 47
Hình 3 14: Quang phổ ủ c a tiếng n trên d i t n s r ng 48ồ ả ầ ố ộ Hình 3 15: Thiết lập mô hình và tính toán trong Ansys Fluent 49
Hình 3 16: Phân bố ứ m c cường độ âm trên cánh 50
Hình 3 17: Phân bố năng lượng âm trên b m t cánh 50ề ặ Hình 3 18: Phân bố áp su t tổấ ng trên b m t cánh 51ề ặ Hình 3 19: Thiết lập b gi i âm hộ ả ọc trong phương pháp tương tự âm h c 54ọ Hình 3 20: Định nghĩa nguồn âm 54
Hình 3 21: Thiết lập điểm thu nh n âm thanh 55ậ Hình 3 22: Xác định tín hi u âm t i đi m nh n 56ệ ạ ể ậ Hình 3 23: Biến đổi sang m c áp suấứ t âm tại các đ ểi m nh n 56ậ Hình 3 24: Phân bố ứ m c cường độ âm trên m t c t ngang qua cánhặ ắ 59
Hình 3 25: Mức cường độ âm tại điểm 5 khi rotor quay 700 rpm 60
Hình 3 26: Phân bố ứ m c cường độ âm theo tr c X 61ụ Hình 3 27: Mức cường độ âm tại điểm 16 khi rotor quay 700 rpm 61
Hình 3 28: Phân bố ứ m c cường độ âm theo tr c Y 62ụ Hình 3 29: Mức cường độ âm tại điểm 9 khi rotor quay 700 rpm 63
Hình 3 30: Phân bố ứ m c cường độ âm theo tr c 65ụ Hình 3 31: Mức cường độ âm tại điểm 9 khi rotor quay 700 rpm 66
Hình 3 32: Mức ồn tham chi u c a âm thanh 67ế ủ Hình 3 33: Chong chóng mang có cánh lắp trên các bản lề 68
Hình 3 34: Cánh máy bay trực thăng 68
Hình 3 35: Ba hình dạng cánh trực thăng 69
Hình 3 36: Profil cánh MBTT 69
Hình 3 37: Các thông số của profil cánh 70
Hình 3 38: Góc đặt cánh 70
Hình 3 39: Xác định bước phân tố cánh 71
Hình 3 40: Độ xoắn hình học của cánh 72 Hình 3 41: Các biên dạng cánh khác nhau được mô ph ng 74ỏ Hình 3 42: Đồ ị ự th l c nâng theo biên d ng cánh 75ạ Hình 3 43: Đồ ị ức cường độ th m âm theo biên d ng cánh 77ạ
Trang 14M Ở ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Ngày nay, các phương tiện bay không người lái dần đượ ửc s d ng r ng rãi, trong ụ ộ
s ố đó có UAV trực thăng UAV trực thăng của nhóm nghiên cứu được thi t k vế ế ới đặc tính hoạt động như một chi c trế ực thăng bình thường nhưng với mục đích dùng phun thuốc tr sâu trong nông nghi p Tuy nhiên, trong quá trình thi t k , ch t o, nhóm ừ ệ ế ế ế ạnghiên cứu đã nhận ra vấn đề ế ti ng ồn khi UAV trực thăng này hoạt động là m t vộ ấn đề
l n c n ph i gi i quyớ ầ ả ả ết Đó là động lực để tác gi ảthực hiện nghiên c u này ứ
Lịch sử nghiên c u ứ
Trên thế ớ gi i, có nhiều tác gi ả đã nghiên cứu v lĩnh v c âm h c khí đ ng, trong ề ự ọ ộ
đó có âm học khí động cánh máy bay trực thăng Tuy nhiên, đến thời điểm hi n t i, ệ ạnghiên c u c a tôi v âm h c máy bay trứ ủ ề ọ ực thăng phun thuốc tr sâu trong nông nghi p ừ ệ
là nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam
Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, ph m vi nghiên c u ạ ứ
Tiếng n có ngu n gồ ồ ốc khí động là một lĩnh vực còn tương đối m i m , vì v y ớ ẻ ậluận văn này tập trung vào nghiên c u lý thuy t và xây d ng mô hình mô phứ ế ự ỏng để tìm
ra guyên nhân chính gây ra lo i âm thanh này - ạ trường áp su t biấ ến đổi quanh b mề ặt chong chóng lái Tuy nhiên, nghiên c u m i ch d ng lứ ớ ỉ ừ ại ở bước mô ph ng do nh ng ỏ ữkhó khăn về điều ki n th c nghi m thệ ự ệ ở ời điểm hi n t i ệ ạ
Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác gi ả
Nội dung luận văn được trình bày qua 3 chương chính:
- Chương 1: Tổng quan v máy bay trề ực thăng, máy bay trực thăng không người lái
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết xác định ti ng ế ồn khí động
- Chương 3: Mô phỏ và đánh giá kết quảng
Qua luận văn này, tôi muốn đưa ra một tài li u giúp các bệ ạn đọc nghiên c u v ứ ề
mô ph ng âm h c cho chong chóng lái c a máy bay trỏ ọ ủ ực thăng nói riêng hay bài toán
Trang 15cánh quay nói chung, d dàng ti p cễ ế ận cũng như có cái nhìn tổng quan nh v âm hất ề ọc khí động cánh quay
Phương pháp nghiên cứu
Tác giả đã sử ụ d ng công c mô phụ ỏng Ansys fluent để ả gi i quyết bài toán để
ti t kiế ệm tài nguyên, chi phí th c nghiệm nhưng vẫn thu đượ ếự c k t qu khá chính ảxác
Trang 16Chương 1 - T NG QUAN V MÁY BAY TRỔ Ề ỰC THĂNG VÀ MÁY BAY TRỰC
THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁI 1.1 Giới thiệu chung
L ch s phát tri n MBTT g n li n v i l ch s phát tri n hàng không và l ch s ị ử ể ắ ề ớ ị ử ể ị ửmáy bay có cánh c ố định Ý tưởng v ề MBTT còn ra đời trước cả ý tưởng máy bay cánh
b ng Ngày nay, khi nghiên c u di s n cằ ứ ả ủa họ ỹ vĩ đại ngườa s i Ý Leonardo Da Vinci –thế ỉ XV, người ta đã tìm thấ k y b n v c a m t thi t b bay theo nguyên t c c a tr c ả ẽ ủ ộ ế ị ắ ủ ựthăng ngày nay, nó có cánh quạt ngang quay b ng dây chun v n lằ ặ ại Nhưng cũng giống như máy bay có cánh c ố định, các ý tưởng bay c a trủ ực thăng chỉ có ý nghĩa hiện th c ự
ở cu i th k ố ế ỷ XIX khi con người đã có động cơ nhiệt là nguồn năng lượng để bay
Hình 1 Hình 1 ảnh máy bay trực thăngSong hành cùng các nhà tiên phong c a máy bay cánh c nh ngay t ủ ố đị ừthế ỷ 19 k
m t lo t nhà k ộ ạ ỹthuật hàng không như Jan Bahyl, Oszkár Asbóth, Louis Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic Stepanovic và Igor Ivanovich Sikorsky đã đưa ra thử nghi m các mô hình máy bay trệ ực thăng Ngày 24 tháng 8 năm 1907 lần đầu tiên mô hình trực thăng bay lên được, nó do anh em Louis và Jacque Breguet người
Trang 17Pháp ch tế ạo dưới s c v n k ự ố ấ ỹthuật của giáo sư Charles Richet Mô hình này hoàn toàn không th ể điều khi n n i và không th ể ổ ểchở ổi ngườ n i, ch có th ỉ ể bay lên được 50 cm
Tại nước Nga Igor Ivanovich Sikorsky sau này tr thành nhà tiên phong trở ực thăng và nhà công nghi p s n xu t trệ ả ấ ực thăng nổ ếi ti ng th giế ới đã thí nghiệm trực thăng đầu tiên
của mình vào năm 1908
Người đầu tiên "bay" lên được b ng trằ ực thăng là nhà sáng chế người Pháp nhà
s n xuả ất xe đạp Paul Cornu Ngày 13 tháng 11 năm 1907 ông này tự chế trực thăng của mình, t ự lái và bay lên được 50 cm và ngồi trên không khí được 20 giây Trực thăng đầu tiên này r t khó, gấ ần như không điều khi n n i ể ổ
1.2 C ấu tạo chung c a máy bay trủ ực thăng
Hình 1 2: Các b ph n chính c a máy bay trộ ậ ủ ực thăngChong chóng mang (CCM): được truy n chuyề ển động t ừ động cơ
Thân máy bay: dùng để ố trí phi hành đoàn, hành khách, các trang thiế ị b t b và hàng hóa
Càng: để đỗ ặ ho c di chuy n trên m t đ t ể ặ ấ
Trang 18Chong chóng lái (CCL): đảm b o s cân bả ự ằng trên đường bay và điều khi n ểđường bay c a máy bay ủ
Động cơ: để truy n chuyề ển động cho chong chóng mang, chong chóng lái và các trang thiế ịt b khác
H ệ thống truyền động: để truy n mômen xo n t ề ắ ừ động cơ tới chong chóng mang
và chong chóng lái
Tất cả các bộ ph n cậ ủa MBTT được bắt chặ ới thân hoặc bốt v trí trong thân
1.3 Cơ chế ho t đ ng c a máy bay tr ạ ộ ủ ực thăng
V m t phân lo i, máy bay trề ặ ạ ực thăng là khí ụ c bay nặng hơn không khí, bay được nh lờ ực nâng khí động h c (lọ ực nâng Zhukovsky) được t o b i chong chóng mang ạ ở
nằm ngang Cũng như đố ới máy bay thông thười v ng, lực nâng khí động học đượ ạo c tthành khi có chuyển động tương đố ủa cánh nâng đố ới c i v i không khí, nhưng khác với máy bay thông thường là cánh nâng g n c nh v i thân máy bay, trắ ố đị ớ ực thăng có cánh nâng là lo i cánh qu t quay ngang hay còn gạ ạ ọi là chong chóng mang (thường có t 2 ừ
đến 6 cánh quay trong m t ph ng n m ngang tùy thuặ ẳ ằ ộc vào đặc tính c a máy bay tr c ủ ựthăng) V i đớ ặc điểm của chong chóng mang như vậy, khi chong chóng mang quay vẫn
bảo đảm đượ ực s chuyển động tương đố ủa không khí đố ới c i v i chong chóng mang và
t o lạ ực nâng khí động h c trong khi b n thân máy bay không c n chuyọ ả ầ ển động Vì v y ậmáy bay trực thăng có thể bay đứng treo m t ch và th m chí bay lùi[4] ộ ỗ ậ
Trang 19áp su t hai mấ ặt Độ chênh l ch áp su t ph thu c vào hình d ng thi t di n cánh t c là ệ ấ ụ ộ ạ ế ệ ứ
ph ụthuộc vào hình dạng khí động c a cánh, góc t n góc ch y củ ấ – ả ủa không khí tương đối v i vớ ật khí động, và v n t c dòng chậ ố ảy (đồng nghĩa với v n t c quay c a cánh qu t) ậ ố ủ ạNhư vậy khi chong chóng mang đạt đến v n tậ ốc quay nào đó thì chênh lệch áp su t ấ(đồng nghĩa vớ ựi l c nâng) s th ng tr ng l c và tr c thăng có th ẽ đủ để ắ ọ ự ự ể bay lên được
Chong chóng mang c a máy bay trủ ực thăng là một ho vài b cánh qu t quay ặc ộ ạngang Khi chong chóng mang quay nó t o s chuyạ ự ển động tương đố ủa chong chóng i cmang và không khí và t o lạ ực nâng Như vậy đối v i máy bay có cánh c ớ ố định thì chuyển động tương đố ủa cánh nâng đố ới c i v i không khí là chuyển động c a chính máy bay, ủnên l c nâng ch ự ỉ có khi máy bay có đủ ậ ố v n t c, m t v n t c s m t l c nâng nên máy ấ ậ ố ẽ ấ ựbay cánh c nh không th ố đị ể bay đứng m t ch Trộ ỗ ực thăng cũng theo nguyên tắ ực c l
Trang 20nâng khí động học nhưng các cánh quay là cánh quạt ngang quay xung quanh tr c nên ụ
vẫn đảm b o chuyả ển động tương đố ới v i không khí và có l c nâng khi trự ực thăng vẫn
đứng yên, nên trực thăng có thể bay đứng m t ch th m chí bay lùi ộ ỗ ậ
Chính vì s khác nhau khi t o lự ạ ực nâng như vậy dẫn đến s khác nhau v s d ng ự ề ử ụcông su t c a trấ ủ ực thăng và máy bay cánh c ố định: Đố ới v i trực thăng gần như toàn bộcông suất động cơ máy bay là để t o l c nâng ch m t ph n r t nh ạ ự ỉ ộ ầ ấ ỏ để t o lạ ực đẩy ngang Trong khi đó phầ ớn l n công su t c a máy bay cánh c ấ ủ ố định là để ạ ực đẩ t o l y ngang ch ỉ
có m t ph n nh ộ ầ ỏ để t o l c nâng m t cách gián ti p Chính vì v y n u có cùng công suạ ự ộ ế ậ ế ất máy thì máy bay trực thăng chở được nặng hơn nhiều máy bay có cánh c ố định, nhưng
v n tậ ốc thì kém xa Đây là điểm khác nhau r t l n c a hai lo i máy bay này v khía c nh ấ ớ ủ ạ ề ạcông suất và tính năng
Nguyên lý điều khi n bay và tính ể ổn định
Điều khi n bay c a máy bay trể ủ ực thăng là rất ph c t p, ph c tứ ạ ứ ạp hơn nhiều so v i ớmáy bay cánh c nh T t c các lo i máy bay trố đị ấ ả ạ ực thăng đều có nguyên lý điều khiển chung như sau:
Hình 1 4: Máy bay trực thăng khi làm việc
Để thay đổ ựi l c nâng c a toàn b ủ ộ đĩa của chong chóng mang nói chung thì thông qua hai cách hoặc đồng thời thay đổi góc t n chung c a t t c các cánh (góc t n c a lá ấ ủ ấ ả ấ ủcánh qu t còn gạ ọi là bước lá cánh qu t) cạ ủa đĩa cánh quạt và điều này làm thay đổ ựi l c nâng mà không cần tăng giảm s vòng quay c a cánh qu t Cách th hai là gi nguyên ố ủ ạ ứ ữgóc t n chung cấ ủa đĩa cánh quạt nâng nhưng thay đổi công suất động cơ làm thay đổi
Trang 21v n t c vòng quay và s ậ ố ẽ làm thay đổ ực nâng Thường thì để tăng giải l m l c nâng phi ựcông ph i thành tả ục điều khi n thông qua c hai cách thể ả ức này Để thay đổi góc tấn đồng
đều chung cho mọi cánh, người ta điều khi n b ng cể ằ ần điều khi n g i chung theo thu t ể ọ ậ
ng ữtiếng Anh là c n collective (tầ ên đầy đủ là collective pitch control lever nghĩa là điều khi n chung cho t t c ể ấ ả các cánh hay điều khi n tể ập trung bước lá) B phộ ận điều khiển
để thay đổ ậ ối v n t c vòng quay chong chóng mang theo thu t ng ti ng Anh g i là c n ậ ữ ế ọ ầ
“throttle” hay cần điều khi n "ể tay ga".
tĐể ạo độ nghiêng ngang (nghiêng sang trái, sang phải) cơ cấu điều khi n biể ến bước s ẽ làm thay đổi góc t n c a m i cánh (ti ng Anh: ấ ủ ỗ ế blade) theo chu kỳ ộ m t vòng quay sao cho góc t n c a mấ ủ ỗi cánh thay đổi tu theo v trí quay c a cánh và gây ra lỳ ị ủ ực nâng cực đại (hay c c tiự ểu) khi cánh đạt v trí c c trái (hay c c ph i) cị ự ự ả ủa máy bay Điều này s làm lẽ ực nâng khí động h c s khác nhau t i hai bên trái và ph i c a trọ ẽ ạ ả ủ ực thăng và
s t o mô men làm thân máy bay nghiêng sang phẽ ạ ải, trái tương ứng B ph n ộ ậ điều khi n ểthay đổi góc t n c a cánh theo chu k ấ ủ ỳ quay được g i theo thu t ng ti ng Anh là c n ọ ậ ữ ế ầđiều khi n ể cyclic từ này có nghĩa là theo chu kỳ
Để tạo độ nghiêng dọc (mũi máy bay hướng lên trên ho c chúc xuặ ống dưới) cũng thực hiện tương tự ằng cơ cấ b u biến bước như trên nhưng góc tấn thay đổi theo chu k ỳsao cho l c nâng tự ối đa (hay tối thi u) khi ể ở phía trước mũi máy bay hay ở phía sau đuôi máy bay s chênh l ch lự ệ ực nâng trên đĩa cánh quạt nâng t i phạ ần mũi và đuôi sẽ làm máy bay chúi đầu xu ng ho c ngóc ố ặ đầu lên tương ứng Cần điều khiển cũng vẫn là c n ầ
"cyclic ầ" c n này có các v ị trí trước – sau – phải – trái Khi đưa cần sang trái máy bay nghiêng trái và bay ngang sang trái; đưa cần sang ph i máy bay nghiêng ph i và bay ả ảngang sang phải; đưa cần lên trước thì trực thăng chúc mũi xuống và bay tiến; đưa cần
"cyclic ề" v phía sau thì trực thăng ngóc mũi lên và bay lùi; Để ầ c n cyclic dựng đứng thì máy bay bay treo đứng nguyên t i ch C n "cyclic" còn vô s các v trí trung gian khác ạ ỗ ầ ố ịcho phép đĩa cánh quạt đồng thời nghiêng theo hai chi u không gian phề ải – trái và trước – sau và s th c hi n các chuyẽ ự ệ ển động tương ứng Đây chính là cần điều khi n chính ểquyết định độ nghiêng c a mặủ t ph ng cánh qu t theo các chi u khác nhau và quyẳ ạ ề ết định
Trang 22chuyển động bay c a trủ ực thăng Phi công không bao gi ờ đượ ờc r i tay kh i c n "ỏ ầ cyclic"
này
Để ạ t o lực đẩy ngang cho máy bay bay ngang, m t ph ng cặ ẳ ủa đĩa cánh quạt nâng
phải nghiêng đi một góc so v i m t ph ng ngang, l c nâng Zhukovsky vuông góc vớ ặ ẳ ự ới
m t ph ng cánh qu t nâng s b phân tích l c thành 2 thành ph n vector l c m t thành ặ ẳ ạ ẽ ị ự ầ ự ộ
ph n theo chi u thầ ề ẳng đứng để cân b ng tr ng l c, thành phằ ọ ự ần khác theo phương nằm ngang để ạ ực đẩy ngang để t o l máy bay chuyển động ngang Việc này được th c hiự ện thông qua việc làm cho đĩa cánh quạt nâng nghiêng sang trái ph i (t o l– ả ạ ực đẩy sang trái – ph i) ho c nghiêng v ả ặ ề đằng trước – sau (t o lạ ực đẩy ti n hoế ặc lùi) Cơ cấu điều khi n nghiêng theo hai chi u này chính là c n "ể ề ầ cyclic".
1.4 Sơ lược v máy bay trề ực thăng không người lái
Máy bay không người lái ( UAV Unmanned aerial vehicle) là tên gọi chỉ chung - cho các loại máy bay mà không có phi công ở buồng lái UAV có thể được điều khiển
từ xa (bởi một phi công ngồi tại một trạm điều khiển trên mặt đất) hoặc cũng có thể tự bay theo các lịch trình đã được lập trình sẵn, hoặc theo sự điều khiển của các hệ thống máy tính phức tạp Theo sự phát triển công nghệ hiện có hai dạng UAV:
- Máy bay theo nghĩa truyền thống được trang bị hệ thống điều khiển và lái tự
động, được gọi làUAS (unmanned aircraft system), xuất hiện từ những năm 1950 và đã từng phục vụ việc do thám và trinh sát chiến trường Loại tổ hợp máy bay này có khả năng tự động hóa các hoạt động của máy bay cao, không đòi hỏi những trang thiết bị hàng không đặc chủng, giá thành khai thác sử dụng và bảo trì hệ thống để phục vụ lâu dài rẻ, trong quân sự loại máy bay này có đặc tính tấn công chớp nhoáng
- Thiết bị bay kiểu mới, được chế tạo rất đa dạng, được gọi là drone Ứng dụng của UAV drone đang tăng lên mạnh mẽ, từ các mục đích quân sự cho đến nghiên cứu khoa học, điện ảnh truyền hình, nông nghiệp, thương mại, giải trí.-
UAV trực thăng thường được biết đến trong lĩnh vực quân sự, cứu hộ ngoài biển,
dò tìm, trinh thám do tầm hoạt động tốt cũng như khả năng mang tải vượt trội so với các dòng UAV khá c
Trang 23Hình 1 5: UAV trực thăng chiến đấu c a Nga ủHiện nay, UAV trực thăng cũng bắt đầu được áp dụng trong lĩnh vực nông nghiệp Chúng có nhiệm vụ mang các bình thuốc trừ sâu lớn Một ưu điểm của UAV trực thăng so với máy bay cánh cứng là chúng có thể di chuyển đến nhiều địa hình khác nhau, bay treo tại một độ cao cho phép để phun thuốc trừ sâu
Hình 1 6: UAV trực thăng phun thuốc tr sâu ừ
Trang 241.4.1 Ưu nhược điểm của máy bay không người lái
Ưu điểm:
- Tính an toàn cao
- Giảm thi u thiể ệt hại về người và của n u có tai n n x y ra ế ạ ả
- Không yêu cầu đường băng cất hạ cánh lớn
- Có thể đượ ử ục s d ng nhi u dở ề ạng địa hình
- Thời gian chu n b ẩ ị đến khi đưa vào sử ụ d ng ng n ắ
- Chi phí trang bị ử ụ, s d ng, bảo dưỡng th p ấ
- Tiệ ợn l i, nh g n, d dàng v n chuy n, cỏ ọ ễ ậ ể ất trữ
Nhược điểm:
- Công ngh t ệ ự động, điều khi n còn có nhi u h n ch ể ề ạ ế
1.4.2 M t s m u UAV trộ ố ẫ ực thăng phun thuốc trừ sâu trên th ế giới 1.4.2.1 Máy bay Rmax
Hình 1 7: Máy bay Rmax
Trang 25Máy bay Rmax là c a hãng Yamaha - ủ Nhật Bản Máy bay Rmax được phát tri n ể
b i Yamaha t ở ừ năm 1990 Máy bay có hai cánh, chạy bằng xăng, thiế ế ử ụt k s d ng ch ủ
y u trong nông nghi p và có kh ế ệ ả năng phun thuốc trên máy bay chính xác
B ng 1 1: Thông s ả ố cơ bản máy bay Rmax
Thông số cơ bản Đặc điểm kĩ thuật
1.4.2.2 Máy bay Fazer
Hình 1 8: Máy bay Fazer
Trang 26FAZER m i t Yamaha là k t qu cớ ừ ế ả ủa hơn 20 năm kinh nghiệm và hi u qu nông ệ ảnghiệp đã được ch ng minh ứ Đại di n cho cam k t cệ ế ủa Yamaha để vẫn là lực lượng hàng đầu trong các máy bay trực thăng điều khi n t ể ừ xa được thi t k cho nông nghi p ế ế ệ Những
cải tiến cho FAZER mới bao gồm:
Khả năng tải trọng tăng lên (cả ếi ti n 50% so với mô hình trước)
Khả năng kiểm soát đượ ảc c i thi n b ng cách s d ng m t máy phát mới ệ ằ ử ụ ộđược thi t k và h thế ế ệ ống điều khi n m i ể ớ
Làm s ch khí th i và hoạ ả ạ ột đ ng êm nh ờ động cơ bốn thì bơm nhiên liệu
B ng 1 2: Thông s máy bay Fazer ả ốThông số cơ bản Đặc điểm kĩ thuật
H ệthống khở ội đ ng Khở ộng điệi đ n
Trang 271.4.2.3 Máy bay HY-B-15L ( Trung Quốc )
Hình 1 9 Máy bay HY-B-15L :
B ng 1 3: Thông s ả ố cơ bản máy bay HY-B-15L
Thông số cơ bản Đặc điểm kĩ thuật
Trang 281.5 Giới thiệu UAV trực thăng phun thuốc tr ừ sâu của nhóm nghiên c u ứ
D a vào các nghiên cự ứu đã tìm hiểu v máy bay trề ực thăng, máy bay trực thăng không người lái và căn cứ trên tính th c ti n nhu c u t ng hóa trong s n xu t nông ự ễ ầ ự độ ả ấnghi p t i Vi t Nam hi n nay, nhóm nghiên c u d ki n ch t o m t UAV trệ ạ ệ ệ ứ ự ế ế ạ ộ ực thăng phun thu c tr ố ừsâu có các thông số như sau:
B ng 1 4: Thông s làm viả ố ệc củ a UAV trực thăng phun thuốc trừ sâu
Lượng ch t l ng tấ ỏ ối đa mang theo mỗ ầi l n bay Lít 2 bình x 7.5l
B ng 1 5: Thông s UAV trả ố ực thăng phun thuốc trừ sâu c a nhóm nghiên c u ủ ứ
Trang 29Thiết bị điện, điệ ửn t 3.5
Trang 30Hình 1 10: Mô hình 3D UAV trực thăng phun thuốc trừ sâu
Hình 1 11: Mô hình UAV trực thăng theo các hướng và b khung thộ ực tế
Trang 31Chương 2 – CƠ S LÝ THUY Ở ẾT XÁC ĐỊNH TI NG Ế ỒN KHÍ ĐỘNG 2.1 Âm thanh
2.1.1 Định nghĩa
Âm thanh ( sóng âm ) là một loại dao động cơ học của không khí có biên độ dao động và t n s ầ ố dao động trong khoảng thính giác con người nh n biậ ết được và t o thành ạ
cảm giác âm thanh
Nguyên nhân là do khi m t vộ ật dao động v mề ột phía nào đó, nó làm cho các lớp không khí liền trước b nén l i, và l p không khí li n sau dãn ra S nén và dãn không ị ạ ớ ề ựkhí như vậ ặp đi lặ ạy l p l i m t cách tu n hoàn nên t o ra trong không khí mộ ầ ạ ột sóng đàn
h i Sóng này truy n tồ ề ới tai, nén vào màng nhĩ dao động, các v trí phân bi t c a màng ị ệ ủnhĩ đáp ứng v i sóng âm vào Khi cùng m t thớ ộ ời điểm, ta nghe th y nhi u âm, nhi u ấ ề ở ề
t n s khác nhau, các âm thanh phân bi t nàầ ố ệ y được tr n v i nhau m t cách t nhiên ộ ớ ộ ựtrong tai giống như một hình mẫu đơn của áp suất không khí thay đổi Tai và não b n ạlàm việc cùng nhau để phân tích tín hi u này thành nh ng cệ ữ ảm giác âm riêng bi t.ệ
Sóng âm cũng mang theo năng lượng, được gọi là năng ợng âm và năng lượlư ng này s giẽ ảm trong trường âm, b i vì càng xa ngu n nó càng b chia s cho m t s ở ồ ị ẻ ộ ố lượng các phầ ửn t nhiều hơn, cho đến khi t t hẳn ắ
T các khái ni m trên ta có th ừ ệ ểthấ ằy r ng âm học khí động th c ch t nghiên cự ấ ứu
v s hình thành c a âm thanh và tính toán s lan truy n c a âm thanh thông qua mề ự ủ ự ề ủ ột phương trình sóng và đại lượng đo đượ ại nơi nhậc t n chính là áp su t âm ấ
2.1.2 Các đạ i lư ợng đặc trưng của âm thanh
2.1.2.1 Bướ c sóng, chu k dao đ ng, và v n t c âm ỳ ộ ậ ố
Một sóng âm đơn giản nhất (đơn âm) có th minh hể ọa bằng m t biộ ểu đồ hình sin
m i quan h gi a áp su t âm và th i gian ho c chiố ệ ữ ấ ờ ặ ều dài quãng đường lan truyền như hình sau:
Trang 32Hình 2 1: Sóng âm
- Tần số âm là số dao động toàn phần mà các phần tử môi trường thực hiện trong một giây, thường được ký hiệu là f , đơn vị là Héc (Hz) Phạm vi dao động âm mà tai người cảm thụ được có tần số khoảng 20 đến 20.000Hz Dưới 16Hz là hạ âm và trên 20kHz được gọi là siêu âm
- Bước sóng âm ký hiệu là khoảng cách gần nhất giũa hai phần tử có cùng pha giao động, tần số càng lớn thì bước sóng càng nhỏ
- Chu kỳ dao động âm ký hiệu T là thời gian tính bằng giây để các phần tử thực - hiện một dao động toàn phần
- Vận tốc âm là vận tốc lan truyền của sóng âm trong môi trường, nó hoàn toàn khác với vận tốc dao động của các phần tử Vận tốc âm phụ thuộc các đặc điểm nhiệt
độ của môi trường và dạng sóng âm lan truyền
- Công thức liên h giệ ữa bước sóng và chu kỳ T:
(2.1)
Trong đó : là bước sóng (m)
c là vận tốc âm thanh (m/s)
T là chu kỳ dao động(s)
2.1.2.2 Độ cao c a âm, âm s c c a âm ủ ắ ủ
Độ cao c a âm là mủ ột đặc tính sinh lý c a âm và nó ph thu c vào mủ ụ ộ ột đặc tính
c a âm là t n s Âm có t n s cao g i là âm cao hay âm thanh, âm có t n s ủ ầ ố ầ ố ọ ầ ốthấp là âm
Trang 33thấp hay âm tr m S c m nh n v mầ ự ả ậ ề ức độ to nh cỏ ủa âm thanh được gọi là cường độ,
và cường có liên quan r t gđộ ấ ần đế ần t n s ố
Âm sắc là đặc tính sinh lý của âm và nó được cấu thành trên cơ sở các đặc tính
v t lý c a âm là t n s ậ ủ ầ ố và biên độ Đây là một đặc trưng riêng củ ừa t ng ngu n phát âm ồKhi m t ngu n phát ra âm có t n s fộ ồ ầ ố 1 thì đồng thời cũng phát ra các âm có t n s ầ ố
f2 = 2*f1, f1= 3*f1 … Âm có t n s fầ ố 1là âm cơ bản hay h a âm th ọ ứnhất Các âm có t n ầ
s fố 2, f3 … ọ g i là h a âm th 2, th ọ ứ ứ 3… Do đó âm do một ngu n t o ra là s t ng h p ồ ạ ự ổ ợ
âm cơ bản và các h a âm ọ Nên đường bi u di n không là m t đường hình sin đơn thuần ể ễ ộ
pref là áp suất tham chiếu trong không khí (ứng với tần số nhỏ nhất
mà tai người có thể nghe thấy), pref = 2x10-5 (N/m2)
2.1.2.4 Cườ ng đ ộ âm, mức cườ ng đ ộâm
a) Cường độ âm I:
Trang 34T i mạ ột điểm l à năng lượng truy n trong mề ột đơn vịthời gian qua một đơn ị v
di n t cệ í h đặt vuông g c v i ó ớ phương truyề ại điểm đón t :
Xét m t âm truy n qua mộ ề ột di n tích S (có d ng hình hệ ạ ọc đố ứng) theo phương i xvuông góc v i di n tích S Gớ ệ ọi W là lượng năng lượng mà sóng âm này t i qua S trong ả
t giây thì cường độ âm tại tâm đố ứi x ng c a S là: ủ
(2.4) Trong đó I là cường độ âm tại điểm đang xét, đơn vị là oát trên mét vuông (W/m2) Nếu có một nguồn âm kích thước nhỏ (gọi là nguồn điểm) phát ra sóng âm đồng đều theo mọi hướng Gọi P là công suất của nguồn âm và giả sử biên độ sóng âm không đổi khi truyền đi thì tại điểm M cách nguồn âm này đoạn d có cường độ âm là:
(2.5) b) Mức cường độ âm L l : à đại lượng đo bằng loga cơ số 10 c a t s ủ ỉ ố giữa cường độ âm I tại điểm đang xét v à cường độ âm chu n (ẩ = 10-12 W/m² ứng v i f=1000 ớHz) đơn vị là đề xi ben (dB):
(2.6)2.1.2.5 S truy n âm ự ề
a) Môi trường truyền âm
Âm truyền được qua các ch t r n, l ng và khí Âm không truyấ ắ ỏ ền được trong chân không Âm hầu như không truyền được qua các ch t xấ ốp như bông, len, … các chất đó được g i là ch t cách âm ọ ấ
Trong môi trường chất khí sóng âm được truyền đi là sóng dọc Sóng d c là sóng ọ
có các phân tử chuyển động theo phương truyền sóng t c là truyứ ền theo phương x
Trong môi trường ch t rấ ắn sóng âm được truyền đi gồm c sóng d c và sóng ả ọngang.Sóng ngang là sóng mà các phân t chuy n ng vuông góc vử ể độ ới phương truyền sóng
Trang 35Tốc độ truy n âm ph thu c vào tính ch t cề ụ ộ ấ ủa môi trường (b n chất, tính đàn hồi, ả
mật độ, nhiệt độ, ) Nói chung tốc độ âm trong ch t r n lấ ắ ớn hơn trong chấ ỏt l ng, trong
chất lỏng lớn hơn trong chất khí
Khi âm truy n t ề ừ môi trường này sang môi trường khác thì t n s âm không thay ầ ố
đổi
c) Các hiện tượng xảy ra khi lan truyền âm
- Phản x : là s ạ ự thay đổi hướng c a sóng âm v lủ ề ại hướng ngu n âm ồ
- Nhiễu x là hiạ ện tượng sóng âm đi vòng qua vật cản
- Khúc x là hiạ ện tượng thay đổi hướng lan truy n c a sóng âm kề ủ hi đi vào
một môi trường truy n âm khác ề
- H p th : là hiấ ụ ện tượng làm tri t tiêu sóng âm ệ
Khi m t sóng âm truyộ ền đến m t v t c n m t ph n sóng âm s b h p th , phộ ậ ả ộ ầ ẽ ị ấ ụ ản
x , nhi u x và ph n còn lạ ễ ạ ầ ại sẽ đi xuyên qua rồi tiế ụp t c truyền trong môi trường
Trang 36Hình 2 2 S : ự truyề n âm khi g p vặ ật thể
2.1.2.6 Ph m vi âm nghe th y cạ ấ ủa con người
- V t n s : f = 16hz ÷ 20.000 hz ề ầ ố
- V mề ức áp suất âm: Lp = 0 ÷ 120 dB
- Ngưỡng nghe: Gi i hớ ạn đầu tiên mà tai ngườ ải c m th âm thanh ụ
- Ngưỡng chói tai: là gi i hớ ạn mà tai người có th chể ịu đượng được âm thanh
- M c âm t i thiứ ố ểu để tai c m th 20 ÷ 30dB ả ụ
Bằng phương pháp thực nghiệm người ta vẽ được biểu đồ đồ ng m c áp suứ ất
âm
Hình 2 3 : Biểu đồ ề ức áp suất âm v m
Trang 372.2 Tiếng ồn
2.2.1 Định nghĩa tiếng n ồ
Tiếng n là nh ng âm thanh khó ch u ồ ữ ị ảnh hưởng t i quá trình làm vi c và ngh ớ ệ ỉngơi Tiếng n v t lý là nhồ ậ ững dao động sóng âm lan truyền trong môi trường đàn hồi Dao dộng c a tiếủ ng n ph thu c vào áp suồ ụ ộ ất âm và cường độ âm, đơn ịv tính là dB 2.2.2 Phân lo i tiạ ếng ồn
- Tiếng ồn do ngu n g c t nhiên: Do hoồ ố ự ạt động c a núi lủ ửa và động đất Tuy nhiên đây chỉ là nguyên nhân th yứ ếu, b i do ch lúc nào có núi lở ỉ ửa và động đất thì lúc đó mới
có ô nhi m v ng ễ ềtiế ồn, hơn nữa nó ch ỉ thự ự tác động đếc s n các h dân s ng g n khu ộ ố ầ
v c núi lự ửa hoặc động đất Mặt khác đây không phải là nguyên nhân có tính chu k ỳmà
Ti ng ế ồn điệ ừ ến t : ti ng ồn phát sinh do dao động c a các chi ti t trong thi t b ủ ế ế ị cơ điện ch u ị ảnh hưởng c a l c đi n t biủ ự ệ ừ ến đổi
Tiế ồng n thủy động: ti ng n phát sinh trong các quá trình chuyế ồ ển động c a ch t ủ ấ
l ng ỏ
B ng 2 1ả : Thố ng kê v mề ức đ ồộ n c a m t s ủ ộ ố phương tiện
Loại âm thanh Mức áp suất âm( SPL- dB )
Trang 38Thành phố đông đúc 80
2.2.3 Tác hại của ti ng n ế ồ
Tiếng ồn tác động đến tai, sau đó tác động đến h thệ ần kinh trung ương, rồi đến
h tim m ch, d ệ ạ ạ dày và các cơ quan khác, sau đó mới đến cơ quan thích giác Tác động của tiếng ồn phụ thuộc vào tần số và cường độ âm, tần số lặp lại của tiếng ồn
Cơ quan thính giác: tiếng n làm giồ ảm độ nh y cạ ảm, tăng ngưỡng nghe, ảnh hưởng đến quá trình làm vi c và an toàn ệ
H ệthần kinh trung ương: tiếng n gây kích thích h ồ ệthần kinh trung ương, ảnh hưởng đến b ộ não gây đau đầu, chóng m t, s hãi, gi n d vô c ặ ợ ậ ữ ớ
H tim m ch: ti ng n làm r i lo n nh p tim, ệ ạ ế ồ ố ạ ị ảnh hưởng t i s hoớ ự ạt động bình thường c a tuủ ần hoàn máu, làm tăng huyết áp
D dày: ti ng n làm r i lo n quá trình ti t dạ ế ồ ố ạ ế ịch, tăng axit trong d dày, ạlàm r i loố ạn s co bóp, gây viêm loét d dày ự ạ
Tiếp xúc với tiếng ồn có cường độ lớn trong thời gian dài có thể gây ra điếc ở người, sau đây là bảng thông kê mức cường độ âm mà con người có thể chịu đựng được trong một khoảng thời gian nhất định trước khi gây tổn thương đến tai chúng ta
B ng 2 2 B ng th ng kê mả : ả ố ức cường độâm mà tai người chịu đựng đượ c
âm) (Mức cường độ (Áp suất âm) Thời gian chịu đựng c a tai ngư i ủ ờ
Trang 39Lighthill đã sắp xếp lại phương trình liên tục và phương trình động lượng để đưa
ra một phương trình sóng nói sự lan truyền sóng âm trong không khí do các yếu tố nào gây ra
Phương trình liên tục và phương trình động lượng là:
(2.8)
(2.9)
Ở đây ρ là khối lượng riêng, và là các vậ ốn t c thành phần
Trang 40lượng theo rồi trừ ế ới vế ủa 2 phương trình ta được: v v c