nghiên cứu thiết kế tàu lượn điều khiển từ xa asw 15b

Giới thiệu chung - Tàu lượn ASW 15 là một loại tàu lượn hạng một chỗ ngồi được thiết kế và sản xuất bởi công ty Alexander Schleicher GmbH & Co, một trong những nhà sản xuất tàu lượn lâu

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

      Lê Hoàng Duy

Giáo viên hướng dẫn:

PGS TS Vũ Đình Quý

Mục Lục

I Giới thiệu chung

II Thiết kế sơ bộ

III Thiết kế mô hình cơ khí

I Giới thiệu chung

- Tàu lượn ASW 15 là một loại tàu lượn hạng

một chỗ ngồi được thiết kế và sản xuất bởi

công ty Alexander Schleicher GmbH & Co, một

trong những nhà sản xuất tàu lượn lâu đời và

danh tiếng nhất của Đức

- Tàu lượn này lần đầu tiên bay vào năm 1968

và nhanh chóng trở nên phổ biến trong cộng

đồng tàu lượn do thiết kế hiệu quả và khả năng

bay tốt

- ASW 15 nổi tiếng với khả năng bay linh hoạt

và hiệu suất tốt trong điều kiện khí động học

khác nhau, giúp nó thích hợp cho cả người

mới học bay và những phi công giàu kinh

nghiệm, thường được sử dụng trong các cuộc

thi bay lượn, các chuyến bay dã ngoại và đào

tạo phi công tàu lượn

I Giới thiệu chung

- ASW15 có thiết kế cánh thẳng và đuôi cánh ngang, giúp tăng cường hiệu suất khí động học

và khả năng điều khiển Một số phiên bản của ASW 15 được trang bị hệ thống phanh cánh để giảm tốc độ khi hạ cánh, giúp tăng cường an toàn và độ chính xác khi tiếp đất

- ASW 15 là một trong những tàu lượn được ưa chuộng trong lịch sử ngành hàng không lượn,

và vẫn còn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay nhờ vào thiết kế vượt thời gian và hiệu suất đáng tin cậy

II Thiết kế sơ bộ

• Yêu cầu thiết kế:

- Khối lượng tàu lượn chưa tải: 4 kg

- Khối lượng tải tối đa: 7 kg

- Tầm bay: 10 km

- Trần bay: 100-600 m

- Tháo lắp được

II Thiết kế sơ bộ

• Khảo sát mô hình:

II Thiết kế sơ bộ

• Khảo sát mô hình:

II Thiết kế sơ bộ

• Kích thước sơ bộ:

- Chiều dài thân: 1200 mm

- Chiều dài sải cánh: 3000 mm

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết thân:

- Thân tàu được sản xuất bằng nhựa gia cố sợi

thủy tinh hoàn thiện màu trắng

- Tất cả các phần cứng cần thiết cho việc lắp đặt

radio (điều khiển đuôi lái và thang máy) được

cung cấp cùng với các miếng dán, buồng lái,

bánh xe hạ cánh, keo dán balsa, keo tiếp xúc và

giấy

Hình dạng ngoài của thân

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Dựa vào cấu trúc Semi-monocoque

nhóm đã thiết kế ra cấu trúc thân

của máy bay:

• Đi sâu vào thiết kế thân ta chia

thân thành các chi tiết như: Frame,

stringer, skin, dầm đỡ cánh,

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế khung (frame):

- Thiết kế frame khá quan trọng, nhìn chung frame giúp định

hình hình dạng máy bay và cũng giúp chịu các lực khí động

- Vật liệu thiết kế: Gỗ balsa

- Thiết kế gồm các lỗ nhỏ hình chữ nhật và hình tròn Đó là nơi

mà các stringer, ván và thanh điều khiển được cố định

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế khung (Frame):

- Nhóm đã nghiên cứu dạng hình dạng

frame phổ biến của các loại máy bay

nhóm đã chọn biên dạng frame dựa trên

nguyên mẫu nhóm tham khảo là chiếc

ASW 15

- Sau khi thiết kế chiếc máy bay của

nhóm có tổng cộng 11 loại frame nhưng

nhìn chung đều có hình dạng ban đầu

gần giống nhau

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết dầm:

Stringer nhằm mục đích chính chống uốn

cho thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh

có 4 loại stringer chính

• Loại 1:

- Gắn liền với mũi tàu lượn

- Chống uốn cho nửa thân trước

- Vật liệu: Gỗ balsa

Stringer loại 1

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết dầm:

Stringer nhằm mục đích chính chống uốn cho

thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh có 4 loại

stringer chính

• Loại 2:

- Kích thước mặt cắt hình chữ nhật

- Thiết kế này nhằm để gia cố cho phần thân sau

dạng côn của tàu lượn

- Vật liệu: Gỗ balsa

Stringer loại 2

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết dầm:

Stringer nhằm mục đích chính chống uốn cho

thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh có 4 loại

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết dầm:

Stringer nhằm mục đích chính chống uốn cho

thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh có 4 loại

III Thiết kế mô hình cơ khí

19

• Kết nối stringer và frame: Được gia cố bằng keo

Mối nối

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế vỏ (skin):

- Có độ dày 1mm

- Ôm sát thân và được gia cố

vào thân bằng keo

- Vật liệu: Gỗ balsa

Vỏ thân

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế khung gắn giá đỡ cánh:

- Chịu lực lớn từ cánh

- Thiết kế to hơn các frame khác và có

cấu tạo để có thể lắp ráp với các bộ

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế giá đỡ cánh:

- Giá đỡ này có nhiệm vụ trợ lực cho các

thanh dầm cánh cũng như kết nối chúng

với thân một cách chắc chắn

- Vật liệu: Gỗ Balsa

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế giá đỡ động cơ:

- Là bộ phận nâng đỡ cho động cơ tàu lượn, có

thể nâng lên hoặc hạ xuống tùy mục đích sử

- Được bố trí ở khoảng giữa của thân tàu lượn

Cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính:

- Tay đỡ hai bên Số lượng: (2)

- Tay đỡ giữa Số lượng: (1)

- Thân kết cấu Số lượng (1)

- Servor điều khiển Số lượng (1)

Các bộ phận được lắp với nhau bằng chốt và

có thể di chuyển lên xuống tự do

Vật liệu: Composite carbon và thép

Giá đỡ động cơ

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế giá đỡ động cơ:

- Phạm vi hoạt động của giá đỡ từ 0mm khi ở

chế độ thu và 55mm khi duỗi ra

Chế độ thu và duỗi Nối servo với tay quay

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế giá đỡ động cơ:

Phương pháp nâng hạ tự động bằng

một servo được nối vào trục vào trục

quay của cánh tay giữa với thân kết

cấu Từ đó truyền mô men xoắn giúp

tay giữa quay và nâng hạ cơ cấu

Sau khi lắp ghép dầm và giá đỡ

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế giá đỡ động cơ:

- Cơ cấu giá đỡ khi lắp động cơ khi thu vào có

thể nằm hoàn toàn trong khoang giữa của tàu

lượn Không ảnh hưởng đến hiệu ứng khí động

tránh tổn thất năng lượng khi tàu lượn cần tắt

động cơ lượn trên không trung.

- Ngàm có hình dạng tương đương động cơ để

lắp đặt giữ chắc chắn động cơ.

Cơ cấu sau khi thu gọn

- Động cơ cho lực đẩy tối đa

3.5kg Đủ lực đẩy cho tàu lượn

tự cất cánh và đạt được độ cao

nhất định khi lượn

Động cơ

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết thân sau:

- Phần thân sau được thiết kế theo dạng hình

nón cụt (hình côn) nhỏ dần về đuôi

- Chức năng:

Tạo hình dạng thân cho máy bay

Bộ phận kết nối với động cơ và cánh lái đuôi

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Dầm ngang (ribs):

- Dầm ngang (ribs) được thiết kế hình tròn, kích

thước các dầm nhỏ dần về phía đuôi để tạo nên

hình côn

- Chức năng: Ribs chịu trách nhiệm hỗ trợ và duy

trì hình dạng của thân máy bay

- Số lượng và cách bố trí: Gồm 6 dầm chạy dọc

thân

Khung thân sau

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Dầm chính (main spar):

- Main spar chạy dọc từ đầu đến cuối thân, có hình dạng

chéo để vừa với các tấm dầm nằm ngang

- Chức năng:

+ Là phần chịu lực chính của thân máy bay do trọng

lượng của cánh và lực đẩy từ động cơ trong quá trình

bay

+ Chống lại mô men uốn của máy bay dưới tác động của

các điều kiện vật lí

+ Đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho cánh máy

bay cố định và duy trì hình dạng cần thiết của cánh trong

suốt quá trình bay, hỗ trợ cơ học cần thiết để duy trì cấu

trúc và tính ổn định của thân Khung thân sau

+ Giữ cho hình dáng thân đúng như thiết kế.

Khung thân sau

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế chi tiết cánh:

- Chức năng: Tạo lực nâng cho

cánh, điều khiển độ cao và góc

nghiêng

- Thành phần: Dầm chính (main

spar), dầm ngang (ribs),

stringer, cánh lái liệng

+ Chịu lực do trọng lượng của

cánh và lực nâng trong quá trình

bay

+ Chịu được các tải trọng biến

đổi do những tình huống này gây

ra

+ Giữ cho cánh máy bay cố định

và duy trì hình dạng cần thiết của

cánh trong suốt quá trình bay + Là nơi để cố định dầm ngang (ribs) và dẫn đường dây điện

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế dầm ngang (ribs):

- Chức năng: Ribs chịu trách nhiệm hỗ trợ và

duy trì hình dạng của cánh máy bay

- Số lượng và cách bố trí: mỗi bên cánh gồm

29 chiếc, khoảng cách giữa các ribs từ

44-46.5 mm và được tăng dần từ gốc cánh đến

đầu cánh

Vật liệu: Gỗ Balsa

- Đỡ cho lớp bề mặt giữ ổn định không bị móp, rách.

- Giữ cho hình dáng cánh đúng như thiết kế

Thiết kế:

- Chiều dài thanh là 1,4 m dọc theo cánh

- Tiết diện ngang là hình chữ nhật có kích thước là

10x3 mm

- Bố trí 2 thanh bao quanh đều mép ngoài của ribs

- Vật liệu: gỗ balsa

lên xuống khi thực hiện liệng.

Chi tiết 99 được gắn cố định trên

cánh chính qua cánh stringers

Sau đó bản lề được gắn lên chi

tiết này kết nối cánh liệng với cánh

chính

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế cánh liệng:

Cơ chế điều khiển: Một tay

quay được lắp vào cánh

liệng trên chi tiết 100 Tay

quay này được kết nối và

dẫn động bởi cánh cánh

nằm trên cánh chính

Tay quay trên cánh chính

được nối bằng dây thép tới

tay truyền ở đầu cánh Tay

truyền được dẫn động bởi

hệ thống servo trên thân

bằng các khâu cánh tay

đòn

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế cánh liệng:

Hệ thống điều khiển này

được đối xứng trên cả hai

cánh Được dẫn động

bằng một servo duy nhất

do khi liệng chuyển động

của cánh liệng ngược

chiều nhau

Vị trí các khớp nối được cố

định bằng chốt 1 bậc tự

do Sao cho các khâu có

thê chuyển động tương đối

với nhau

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế cánh lái độ cao:

Phần đuôi của thân chính được thiết kế vị trí

lắp cánh lái độ cao bằng các tấm đỡ Trên

đó có rãnh và lỗ trụ để cho hai dầm của

cánh lái độ cao lắp vào Trong dầm được

lắp vào rãnh có thể dịch chuyển theo hình

dạng của rãnh

Cánh lái độ cao bao gôm hay cánh đối xứng

qua đuôi thân chính

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế stringer:

Cơ chế điều khiển của cánh lái độ cao:

Do một dầm có thể trượt theo rãnh trên tấm

đỡ nên cánh lái độ cao có thể xoay trong

phạm vi góc nhỏ để thay đổi góc tấn

Lắp một tay chuyền vào dầm được lắp vào rãnh

Thanh truyền này được kết nối với servo trong thân qua dây thép

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Thiết kế cánh lái hướng (rudder):

Cánh lái hướng là phần có thể xoay quanh

một khớp bản lề nằm phía sau cánh đuôi ổn

định dọc (cánh đứng) của máy bay Điều

khiển máy bay xoay quanh trục đứng

(Yawing), rẻ sang phải hoặc trái Cánh lái

hướng còn được dùng để chống lại hiện

tượng dạt máy bay trong khi điều khiển cánh

liệng

Giá bánh trước làm bằng gỗ balsa có lắp 2 servo,

giúp gập lên gập xuống tùy ý

Bánh trước bán kính 20mm, bánh sau bán kính

7.5mm

Khung 2 bánh làm bằng vật liệu composite carbon

và thép Bánh trước Bánh sau

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Kết quả thiết kế:

III Thiết kế mô hình cơ khí

• Kết quả thiết kế:

THANK YOU

!