Với vị trí đặt trọng tâm tại 1/3 chiều dài thânBiểu đồ 1.2: Ảnh hưởng của góc cất cánh tới quá trình bay với vị trí đặt trọng tâm tại 1/3 chiềudài thân tính từ mũi tàu2... Với vị trí đặt
Trang 1ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – TRƯỜNG CƠ KHÍ
-BÁO CÁO THỰC HÀNH
NHẬP MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG
BÁO CÁO SỐ 3
TS Lê Văn Minh
Sinh viên nhóm số: 22
Trần Minh Đức
Vũ Quốc Hiệp
Lê Đức Huy
20238668 20238681 20238690
Trang 2I Kết quả thực nghiệm cho ảnh hưởng của góc cất cánh và vị trí đặt trọng tâm tới quá trình bay
1 Các thông số chung và cách đo
- Ảnh hưởng của góc cất cánh được thử nghiệm với hai cách đặt trọng tâm khác nhau (lần lượt tại 1/3 và 1/4 chiều dài thân tính từ mũi tàu)
- Các góc cất cánh (tính theo ) trong thử nghiệm bao gồm: 5, 10, 15, 20, °
25, 30, 45, 60
- Kết quả đo được lấy trung bình từ 3 lần thử nghiệm thành công Thử nghiệm được coi là thành công nếu qua video xem lại đã đặt đúng góc phóng đã chọn và tàu lượn không bị lượn lệch hướng do quá trình phóng hoặc tác động từ môi trường xung quanh
2 Với vị trí đặt trọng tâm tại 1/3 chiều dài thân
Biểu đồ 1.2: Ảnh hưởng của góc cất cánh tới quá trình bay với vị trí đặt trọng tâm tại 1/3 chiều
dài thân tính từ mũi tàu)
Trang 33 Với vị trí đặt trọng tâm tại 1/4 chiều dài thân
Biểu đồ 1.3: Ảnh hưởng của góc cất cánh tới quá trình bay với vị trí đặt trọng tâm tại 1/4 chiều
dài thân tính từ mũi tàu)
4 Nhận xét chung
- Do để đạt được vị trí trọng tâm tại ¼ chiều dài thân, nhóm đã gắn thêm vật nặng vào đầu tàu lượn nên đã khiến trọng lượng tàu tăng lên, khiến giảm đi đáng kể khoảng cách và thời gian bay
- Nhận xét qua hai biểu đồ ta có thể thấy rằng vị trí đặt trọng tâm tại ¼ chiều dài thân giúp ta thấy được một cách ổn định và rõ nét hơn ảnh hưởng của góc cất cánh đến quá trình bay Điều này có thể được lý giải rằng do trọng lượng tàu lượn tăng lên, ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài cũng giảm đi nên quá trình bay cho ra kết quả có mức độ tin cậy cao hơn
- Tuy vậy, cả hai trường hợp đều cho ra kết luận tương đồng nhau về ảnh hưởng của góc cất cánh và nhìn chung có thể nhận xét được tương đối
Trang 4II Nhận xét về ảnh hưởng của góc cất cánh thông qua thực nghiệm
- Trong cả hai trường hợp, quá trình bay của tàu lượn được cải thiện khi tăng dần góc cất cánh cho đến khi chạm ngưỡng khoảng 15 - 20° thì cả thời gian và quãng đường bay giảm nhanh chóng khi tăng dần góc
- Trong trường hợp góc cất cánh bằng:
+ Tàu lượn bay ổn định, không có tình trạng bị lật hoặc xảy ra hiện tượng thất tốc
+ Tuy nhiên, với việc đầu tàu nặng hơn thân, ngay sau khi cất cánh đã xảy ra tình trạng đầu trúc dần xuống dẫn đến việc tàu hạ cánh nhanh hơn do không có quá trình bay bằng
- Trong trường hợp góc cất cánh nhỏ (5 - 15°):
Trang 5+ Nhìn chung, do trọng tâm lệch về đầu nên với góc cất cánh hơi chếch lên, tàu lượn có thể vào trạng thái bay bằng, khiến quá trình bay ổn định hơn Điều này giúp cải thiện thời gian và quãng đường bay được
Quá trình tàu lượn bay bằng
Trang 6- Trong trường hợp góc cất cánh lớn (20° trở lên):
+ Qua quá trình thực nghiệm có thể thấy được khi góc cất cánh quá lớn, tàu lượn xảy ra hiện tượng thất tốc nhanh chóng sau khi phóng:
Hình ảnh tàu lượn ngay trước khi xảy ra hiện tượng thất tốc
Quá trình tàu lượn bị mất lực nâng khiến đầu bị trúc xuống nhanh chóng
Trang 7+ Do bị mất lực nâng từ sớm nên tàu lượn đáp đất từ rất sớm và chỉ lượn được một đoạn khá ngắn
III Nhận xét về ảnh hưởng của tâm khí động so với tâm trọng lực
- Định nghĩa tâm khí động: Là một điểm trên cánh mà hệ số moment lực nâng không thay đổi khi hệ số lực nâng (ảnh hưởng bởi góc tấn công) thay đổi
- Vị trí tâm khí động: Nằm ở khoảng ¼ dây cung cánh tính từ mép trước Theo định nghĩa, vị trí này sẽ không thay đổi trong suốt quá trình bay và phụ thuộc hoàn toàn vào hình dạng cánh
Nhận xét về ảnh hưởng của tâm khí động so với tâm trọng lực: Nhìn chung vị trí tâm khí động rất khó thay đổi vì sẽ phụ thuộc vào profile cánh, nên để đánh giá mức ảnh hưởng ta sẽ thay đổi vị trí trọng tâm tàu lượn bằng cách gắn thêm vật nặng ở đầu
- Vị trí đặt trọng tâm tại 1/3 chiều dài thân
Vị trí trọng tâm được đánh dấu bằng chữ “x” và tâm áp được đánh dấu bằng chấm vàng
Tâm khí động gần như trùng với trọng tâm
Tàu lượn bay ổn định hơn trong trường hợp này qua thực nghiệm Giải thích được đề ra: do moment trọng lực và moment lực nâng có cùng điểm đặt nên tàu lượn vào trạng thái bay bằng sẽ gần như không lắc lư do chuyển động lên xuống (pitching) nên sẽ bay ổn định lâu hơn
Trang 8- Vị trí đặt trọng tâm tại 1/4 chiều dài thân (bằng cách gắn thêm vật nặng vào đầu tàu)
Vị trí trọng tâm được đánh dấu bằng chữ “x” và tâm áp được đánh dấu bằng chấm vàng
Tâm khí động nằm ở phía sau trọng tâm tàu
Tàu lượn có xu hướng trúc xuống nhanh hơn sau khi phóng so với trường hợp trước
Giải thích được đề ra: Do moment trọng lực và moment lực nâng cách nhau một khoảng xa đáng kể so với chiều dài thân nên khi tiến vào trạng thái bay bằng, tàu lượn liên tục bị ảnh hưởng bởi chuyển động lên xuống, khiến cho thời gian bay bị giảm
Trang 9IV Nhận xét về ảnh hưởng của tâm áp so với tâm trọng lực
- Định nghĩa tâm áp: Khi một vật chuyển động qua một khối chất lưu, vận tốc của khối chất lưu thay đổi khi đi qua bề mặt vật thể Sự chênh lệch về vận tốc tạo ra một sự chênh lệch về áp suất lên bề mặt của vật thể, và sự chênh lệch về áp suất này tạo ra các lực khí động, bao gồm lực nâng và lực cản Tuy nhiên, các lực khí động lại không bằng nhau tại mọi điểm trên tàu, vậy nên để tiện cho việc tính toán, tương tự như cách ta quy ước trọng tâm (hay tâm trọng lực) là vị trí đại diện cho trọng lượng trung bình của khối, ta quy ước tâm áp là vị trí mà tác dụng của các lực khí động cân bằng với nhau và mọi tính toán về áp suất có thể được tính toán qua điểm đại diện này Đây là điểm ta quy ước moment khí động có giá trị bằng 0
- Vị trí tâm áp: Với tốc độ bay thấp và bằng trong phần lớn quá trình bay, ta
có thể quy ước rằng tâm áp không thay đổi trong suốt quá trình bay và nằm
ở vị trí khoảng 1/4 dây cung cánh tính từ mép trước
Nhận xét về ảnh hưởng của tâm khí động so với tâm trọng lực: Nhìn chung vị trí tâm áp rất khó thay đổi vì sẽ phụ thuộc vào góc đặt và hình dạng cánh, nên
để đánh giá mức ảnh hưởng ta sẽ thay đổi vị trí trọng tâm tàu lượn bằng cách gắn thêm vật nặng ở đầu
- Vị trí đặt trọng tâm tại 1/3 chiều dài thân
Vị trí trọng tâm được đánh dấu bằng chữ “x” và tâm áp khi bay bằng được đánh dấu bằng chấm xanh
Tâm áp gần như trùng với trọng tâm
Tàu lượn bay ổn định hơn trong trường hợp này qua thực nghiệm Giải thích được đề ra: Việc tâm áp trùng với tâm trọng lực trong quá trình bay bằng dẫn đến áp suất tạo ra do lực cản không kéo tàu lượn về trước hoặc ra sau, dẫn đễn không ảnh hưởng đến moment tổng hợp của toàn bộ tàu
Trang 10- Vị trí đặt trọng tâm tại 1/4 chiều dài thân (bằng cách gắn thêm vật nặng vào đầu tàu)
Vị trí trọng tâm được đánh dấu bằng chữ “x” và tâm áp khi bay bằng được đánh dấu bằng chấm xanh
Tâm áp nằm ở phía sau trọng tâm tàu
Tàu lượn có xu hướng trúc xuống nhanh hơn sau khi phóng so với trường hợp trước
Giải thích được đề ra: Khi tàu lượn đang bay bằng, việc tâm áp nằm phía sau tâm trọng lực sẽ tạo ra một moment lệch hướng trọng lực, làm đẩy đuôi tàu lượn về phía trước, khiến cho quá trình bay không được ổn định