đồ án kỹ thuật hàng không đặc điểm kết cấu cánh máy bay B

Trong một thế kỷ qua từ hình dángđến kích thước cđa các máy bay đã thay đỉi rất lớn nhằm đạt đưỵc hiƯu quảtối ưu và phù hỵp với các yêu cầu đỈt ra.. Mỗi loại máy bay sẽ có đỈc điĨm và yê

LấI GIÍI THIƯU

Trong ngành hàng không, chuyến bay đầu tiên đưỵc thực hiƯn cách đây gầnmột thế kỷ, quá trình phát triĨn cđa ngành hàng không luôn đồng hành pháttriĨn với các ứng dơng công nghƯ cao Trong một thế kỷ qua từ hình dángđến kích thước cđa các máy bay đã thay đỉi rất lớn nhằm đạt đưỵc hiƯu quảtối ưu và phù hỵp với các yêu cầu đỈt ra

Cánh máy bay là một bộ phận kết cấu cấu thành nên máy bay ViƯc thay đỉikết cấu cánh máy bay sẽ cải tiến đưỵc tốc độ bay, khả năng chịu tải và lỵiÝch kinh tế cđa máy bay, lực nâng máy bay …

HiƯn nay trên thế giới có nhiỊu loại máy bay, như: Các máy bay cđa hãngAirbus: A320, A321, A340, A380…, Các máy bay cđa hãng Boeing: B737,B747, B767, B777, 7E7…., ngoài ra còn có các máy bay sư dơng trong lĩnhvực quân sự nh: B52, Mic 21, B2…

Mỗi loại máy bay sẽ có đỈc điĨm và yêu cầu kết cấu cánh khác nhau tuỳthuộc vào mơc đích sư dơng, tính kinh tế và khả năng khoa học công nghƯtại thời điĨm sản xuất…

Phần đồ án này sẽ đi sâu vào tìm hiĨu vỊ cánh máy bay B767 với nội dung

nh sau:

1 ĐỈc điĨm kết cấu cánh máy bay B767

2 ĐỈc điĨm chịu tải cánh máy bay B767

CHươNG 1: TỈNG QUAN CHUNG VỊ CáNH MáY BAY

Tổng quan chung về cánh máy bay

1.1 CHỉC NăNG VΜ CáC YêU CầU CĐA CáNH MáY BAY.

1.1.1 CHỉC NăNG CĐA CáNH MáY BAY.

Cánh máy bay là một bộ phận quan trọng cđa máy bay nó có các chức năngsau:

- Bảo đảm đđ lực nâng cho mọi chế độ bay và cơ động cđa từng loại máybay

- Cánh máy bay còn đóng vai trò quan trọng trong viƯc đảm bảo ỉn định vàđiỊu khiĨn máy bay

- ậ cánh máy bay còn có thĨ đỈt thùng dầu, các trang thiết bị khác, các thiết

bị đĨ treo động cơ, treo càng, treo thùng dầu phơ, vị khí…

1.1.2 CáC YêU CầU CĐA CáNH MáY BAY.

Hình dạng và kết cấu cánh máy bay phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu đôikhi là trái ngưỵc nhau Với máy bay cơ thĨ, trên cơ sở bảo đảm tính năng kỹ,chiến thuật, khi chọn cánh phải dung hoà đưỵc các yêu cầu đỈt ra cho máybay nói chung và cho cánh máy bay nói riêng

1.1.2.1 YêU CầU VỊ KHí đẫNG

- Có lực cản nhỏ ĐĨ đảm bảo yêu cầu này người ta thường tính toán đĨ hƯ

sè Cx nhỏ còn diƯn tích cánh S đđ lớn đĨ tạo đưỵc lực nâng cần thiết

- Cánh đưỵc thiết kế sao cho tích số: Cymax.S là lớn nhất, tức là có thĨ tạo rađưỵc lực nâng lớn trong khi tốc độ bay không quá lớn

- Có gía trị Mth lớn và cánh Ýt bị thay đỉi đỈc tính khí động khi thay đỉi vùngtốc độ từ dưới âm sang vưỵt âm hay ngưỵc lại

- Mômen khí động nhỏ và Ýt thay đỉi theo tốc độ bay, độ cao bay, góc tấncđa máy bay

- Khi góc tấn và tốc độ bay thay đỉi, các thông số Cx, Cy, thay đỉi một cáchliên tơc không bị gián đoạn hay thay đỉi đột ngột

1.1.2.2 YêU CầU VỊ đẫ CỉNG VữNG VΜ đẫ BỊN.

- Cấu tạo cánh, độ bỊn và độ cứng vững cđa cánh phải đảm bảo quy địnhtheo định mức quá tải, định mức bỊn, độ cứng vững và phải đưỵc kiĨm trabằng thực nghiƯm.

- Tận dơng đưỵc khoảng không bên trong cánh một cách tối ưu

- Nối ghép giữa các thành phần kết cấu cánh và các thành phần khác phảiđơn giản

- Đảm bảo trọng lưỵng kết cầu cánh nhỏ Thông thường trọng lưỵng kết cấucánh thường lấy trong khoảng sau: G Gk = (0,07 - 0,16) G

HoỈc đối với máy bay chiến đấu thì: G Gk = (0,1 - 0,18).G

1.1.2.4 YêU CầU VỊ CHế TạO.

Hình dáng, kích thước cánh phải đảm bảo chế tạo dƠ dàng, dƠ kiĨm tra, độdôi gia công nhỏ Có thĨ sư dơng đưỵc các chi tiết sẵn có, đảm bảo sản xuấtnhanh và rỴ Kết cấu cánh cho phép áp dơng các phương pháp chế tạo tiến

bộ nhất, đảm bảo tính lắp lẫn, thay thế lẫn các cơm chi tiết, thành phần cđacánh

1.1.2.5 YêU CầU VỊ CHIếN THUậT-đảM BảO PHẩI TRí.

Cánh có sự bố trí khác so với các thành phần khác trên máy bay, nó đưỵc bốtrí sao cho tầm quan sát và tầm bắn tốt Khi có lắp các loại vị khói trên cánhthì nó không ảnh hưởng đến đỈc tính cđa các loại vị khí đó

1.2 HìNH DạNG BêN NGOΜI CĐA CáNH.

1.2.1 CáC THôNG Sẩ đỈC TRưNG.

1.2.1.1 KíCH THưÍC CáNH.

Kích thước cánh đưỵc đỈc trưng bởi các thông số sau:

- Sải cánh l, đó là khoảng cách giữa hai đầu mĩt cánh khi chiếu cánh lên mỈtphẳng vuông góc với trơc đối xứng cđa máy bay

- Dây cung cánh b, đây là độ dài nối đầu mứt mép vào và mép ra trên tiếtdiƯn prôphin cánh Nh vậy giá trị dây cung thường thay đỉi theo chiỊu dàisải cánh

- DiƯn tích cánh S, là diƯ tích cđa hình chiếu cánh trên mỈt phẳng vuônggóc với mỈt phẳng đối xứng cđa máy bay

- BỊ dày cánh c, đưỵc xác định tuỳ theo chiỊu dày prôphin cánh

ĐĨ đánh giá và so sánh các yêu cầu, ưu và nhưỵc điĨm đỈt ra cho từng loạicánh thì người ta dựa vào các thông số cơ thĨ sau:

- Độ dãn dài cđa cánh, thông số này đưỵc xác định một cách tỉng quát nh

sau:

S

l2



 Nếu cánh có dây cung không đỉi (cánh hình chữ nhật), thì thông

số này đưỵc tính đơn giản như sau:  b l

- Độ thu hĐp cánh (độ vuốt nhọn cánh), thông số này xác định nh sau:

k

b

b0



 , trong đó: b0 là dây cung gốc, và bk là dây cung mĩt cánh

- BỊ dày tương đối, là tỷ số giữa bỊ dày prôphin và chiỊu dài dây cung.Thông số này dùng đĨ so sánh sự thay đỉi bỊ dày prôphin dọc theo sải cánh

Từ thông số này người ta có thĨ phân cánh ra làm các loại nh: cánh dày, cánhmỏng và cánh trung bình

1.2.1.2 PRôPHIN TIếT DIƯN.

Trên hình vẽ ta có:

1 là dây cung khí động trung binh,

2 gọi là đường trung bình, đưòng nhân

3 là dây cung hình học, chiỊu dài cđa nó gọi là dây cung cđa prôphin b

f là độ cong lớn nhất cđa prôphin và gọi là độ cong prôphin

C là bỊ dày lớn nhất cđa prôphin đưỵc gọi là chiỊu dày prôphin

Toạ độ xác định các thông số này trên prôphin đưỵc ký hiƯu là xf, xc khichia các giá trị này cho dây cung prôphin ta đưỵc các toạ độ tương đối.

Thông thường các giá trị này đưỵc xác định nh sau:

- Với máy bay dưới âm:

)%

37 20 ( 

- Dùng nhiỊu loại prôphin khác nhau, và bố trí sao cho các dây cung hìnhhọc nằm trong cùng một mỈt phẳng, xoắn trong trường hỵp này gọi là xoắnkhí động

- Dùng cùng loại prôphin nhưng dây cung khí động không nằm trong cùngmột mỈt phẳng, trường hỵp này gọi là xoắn hình học

- Ngoài ra cánh còn bị xoắn cả vỊ mỈt hình học và khí động

1.2.2 HìNH CHIếU BằNG CĐA CáNH.

Trong quá trình phát triĨn cđa máy bay, thì hình chiếu bằng cđa cánh máybay cịng thay đỉi đĨ phù hỵp theo từng mơc đích cơ thĨ Sau đây là một vàiloại thông dơng:

- Máy bay có tốc độ M = 0 - 0,6: dạng cánh thường sư dơng là dạng hìnhchữ nhật, hình thang, kết hỵp hình thang và hình chữ nhật, và hình elip

- Máy bay có tốc độ M = 0,6 - 2,5: dạng cánh thông dơng là cánh mịi tên,cánh tam giác, cánh hình thang có độ dãn dài nhỏ và mỏng

CHươNG 2:đỈC đIĨM KếT CấU CáNH MáY BAY B767đặc điểm kết cấu cánh máy bay B767

2.1 CáC THôNG Sẩ CHíNH CĐA MáY BAY B767

ChiỊu dài tàu bay: 54.94m : 54.94mChiỊu cao tàu bay: 16.03m : 16.03m

Đường kính thân máy bay: 5.41m : 5.41m

Tỷ lƯ sải cánh: 8.71 : 8.71

Diên tích cánh: 256.32 m : 256.32 m2

Khối lưỵng nhiên liƯu tối đa : xấp xỉ 26 tấn

Vận tốc bay đường dài : km/h : km/h

Tầm bay xa từ : km : km

2.2 CáNH MáY BAY

Cánh là bộ phận cơ bản đĨ tạo ra lực nâng cđa máy bay Cánh cđa máybay B767 là cánh mịi tên đưỵc lắp phía dưới thân với góc vĨnh là 6o Gócmịi tên là 31.5o Trên cánh chính cđa máy bay đưỵc lắp các cánh lái đĨ điỊukhiĨn máy bay Ngoài ra trên máy bay còn đưỵc lắp các thùng dầu, mộtthùng dầu trung tâm đưỵc đỈt dưới bơng cđa máy bay, hai thùng dầu bêntrong và hai thùng dầu bên ngoài nằm trên cánh đối xứng nhau qua thùngdầu trung tâm Hai thùng dầu phía ngoài cánh có tác dơng tăng áp

Cánh máy bay B767 cũng như các loại máy bay dân dụng khác gồm

có ba phần: cỏnh trỏi (left wing), cánh phải (right wing) và một phần cánhnằm trong thân (center wing) Bên trong cánh là rất nhiều các ngăn nhỏthông với nhau làm nơi chứa nhiên liệu cho máy bay, người ta gọi dạngthùng nhiên liệu này là integral fuel tank

Trên mép trước của mỗi cỏnh trỏi-phải cú 6 slat Trờn mộp sau mỗi cỏnh cú

2 cánh tà (1 outboard flap và1 inboard flap), 2 cỏnh lỏi liệng (1 outboardaileron và 1 inboard aileron) Mặt trên mỗi cỏnh cú 6 tấm cản (4 outboardspoiler và 2 inboard spoiler) Ngoài ra, trờn cỏnh cũn được lắp động cơ vànhiều thiết bị để điều khiển khác

CÁNH MÁY BAY B767-300 VÀ CÁC BỀ MẶT ĐIỀU KHIỂN TRấN

CÁNH

2.2.1 CáNH TRÊN THÂN (CENTER WING)

2.2.1.1 Vỏ

Center wing là phần cánh nằm trong thân, ở nửa dưới của section 45

từ Station 786 bulkhead đến Station 955 bulkhead Phần vỏ của center wing

ở mặt trên và phần mặt dưới khác nhau Vỏ mặt trên gồm 2 lớp (panel) cĩ độdày 0.750 inch làm từ vật liệu 7150-T651 Mặt dưới gồm 4 lớp (panel) dày0.840 inch và làm bằng vật liệu 2024-T391

VỎ TRấN CỦA CÁNH TRONG THÂN

VỎ DƯỚI CỦA CÁNH TRONG THÂN

* Phân bố nẹp (stringer)

a Phân bố của nẹp (stringer) trên lớp vỏ trên như sau:

VỊ TRÍ NẸP (STRINGER) TRấN LỚP VỎ TRấN CỦA CÁNH TRONG

THÂN

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

1234

StringerStringerStringer-ventStringer

BAC1518-701 7150-T6511BAC1518-725 7150-T6511BAC1509-100441 7150-T6511

BAC1518-702 7150-T6511

b Phân bố nẹp (stringer) trên vỏ dưới:

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

123

StringerStringerStringer

BAC1518-699 2224-T3511BAC1518-700 2224-T3511BAC1518-703 2224-T3511

2.2.1.2 Center wing front spar, rear spar và các spanwise beam

Front spar của center wing là nửa dưới của Station 786 Bulkhead, rearspar là phần nửa dưới của Station 955 Bulkhead trong section 45 ở phầnthân máy bay Cả front spar và rear spar của center wing có cấu tạo giốngnhau, cùng là những tấm hợp kim cú thờm cỏc stiffener và các tấm ốp giacường khác để tăng thêm độ vững chắc cho tấm hợp kim chính.

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

0.1120.080

BAC1506-3189 2024-T3511BAC1518-749 2024-T3511BAC1518-750 2024-T35112024-T351

2024-T3AND10139-2005 2024-T3511BAC1514-2676 7075-T73511BAC1514-2423 2024-T3511BAC1503-100626 7075-T73BAC1503-100665 7075-T73511

17-7PH Cres HT TR to 125-145 KSI

2024-T42BAC1518-912 2024-T3511

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1517-2126 7075-T73511BAC1517-2109 7075-T6511BAC1514-2679 2224-T35112024-T351

BAC1514-2378 7075-T73511BAC1517-2317 7075-T65112024-T43 mạ chống ăn mòn

Bên trong center wing, ngoài các stringer gắn trên vỏ cũn cú cỏcspanwise beam gần giống với các rib ở phần cánh ngoài thõn Cỏc spanwisebeam chia center wing làm nhiều ngăn và tạo ra bề dày cho center wing Cótất cả ba spanwise beam

Cấu tạo từng spanwise beam như sau:

a Spanwise beam No1: nằm ở vị trí sau cùng và nhỏ nhất trong số 3 beam

BAC1518-397 7075-T6511AND10139-2403 7075-T6511

BAC1506-855 7075-T6511BAC1503-100019 7075-T6511

AND10139-2401 T6511

AND10133-1003 T6511

7075-2024-T3AND10134-2001 7075-T6511

AND10133-1204 T6511

7075-7075-T6 mạ chống ăn mòn7075-T6 mạ chống ăn mòn7075-T6 mạ chống ăn mònBAC1518-397 7075-T6511AND10139-2403 7075-T6511

b Spanwise beam No2: nằm ở giữa và có kích thước trung bình trong số

ba beam

BAC1517-2316 T6511

BAC1503-100019 T6511

AND10139-2204 T6511

7075-BAC1518-924 7075-T6511AND10133-1003 7075-T6511

BAC1509-100226 T6511

7075-7075-T6 mạ chống ăn mònAND10134-2006 7075-

BAC1518-200 7075-T6511AND10139-2403 7075-T6511

AND10138-2403 T6511

7075-BAC1506-855 7075-T6511AND10139-2402 7075-T6511

BAC1518-397 7075-T6511BAC1518-397 7075-T6511AND10133-1003 7075-T6511

2024-T3BAC1503-100019 7075-T6511

AND10134-2001 T6511

7075-7075-T6 mạ chống ăn mòn7075-T6 mạ chống ăn mòn7075-T6 mạ chống ăn mòn

2.2.2 CáNH CHíNH

2.2.2.1 Voỷ

Vỏ của cỏnh mỏy bay B767 mặt trên và mặt dưới không giống nhau

a Phân bố nẹp (stringer) trên vỏ

Phân bố của stringer ở vỏ trên của cánh máy bay như sau:

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1518-837 T6511

BAC1518-838 T6511

BAC1510-1131 T6511

BAC1510-1056 T6511

7150-Phân bố của nẹp (stringer) ở vỏ dưới của cánh máy bay như sau:

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1518-834 T3511

BAC1518-835 T3511

BAC1518-852 T3511

BAC1518-705 T3511

2224-b Outer wing front spar và rear spar

Front spar và rear spar là hai kết cấu chính của cánh Đây là hai xàchạy dọc theo chiều dài sải cánh và là nơi gắn các rib tạo hình dáng khí độngcho cánh

 Front spar

Front spar của cánh chia làm 3 đoạn Đoạn thứ nhất từ IFSS 150.27đến IFSS 381.79 Đoạn thứ hai từ IFSS 381.79 đến OFSS 786.22 và đoạnthứ ba từ OFSS 786.22 đến OFSS 1139.07

+ Front spar đoạn từ IFSS 150.27 đến IFSS 381.79:

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1509-100545 T6511

7075-7175-T736 rènBAC1517-2131 7075-T6511

BAC1517-2133 T6511

BAC1514-2427 T76511

BAC1514-2426 T76511

BAC1517-2130 T6511

BAC1517-2134 T6511

BAC1514-2690 T76511

7075-2024-2691 2224-T3511BAC1514-2691 2224-T3511

+ Front spar đoạn từ IFSS 381.79 đến OFSS 786.22:

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

7075-7175-T736 rènBAC1503-100631 7075-T6511

BAC1503-100633 T6511

BAC1514-2428 T76511

BAC1517-2119 T76511

BAC1514-2426 T76511

BAC1503-100625 T76511

7075-BAC1509-2130 7075-T6511BAC1503-100630 7075-T6511

BAC1517-2135 7075-T6511BAC1517-2125 7075-T6511BAC1503-100629 7075-T6511

7075-T73652+ Front spar đoạn từ OFSS 786.22 đến OFSS 1139.07:

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1503-100631 T6511

BAC1503-100633 T6511

BAC1514-2428 T76511

BAC1514-2426 T76511

BAC1503-100625 T76511

BAC1503-100630 T6511

7075- Rear spar

Rear spar chia làm 4 đoạn Đoạn thứ nhất từ WS 213.56 đến WS 460.20, đoạn thứ hai từ WS 460.20 đến WS 740.00, đoạn thứ ba từ WS 740.00 đến WS 1000.00, đoạn thứ tư từ WS 1000.00 đến WS 1130.50

+ Rear spar đoạn từ WS 213.56 đến WS 460.20

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

7075-7075-T73526 rèn7175-T736 rènBAC1517-2118 7075-T65117075-T73 rèn

BAC1517-2139 7075-T6511BAC1517-2140 7075-T6511BAC1514-2421 7075-

T765112024-T351BAC1514-2416 2224-T3511BAC1514-2702 7075-T65117075-T73 rèn

15 Rib post 7075-T73 rèn

7075-T736 rèn7075-T73652

+ Rear spar đoạn từ WS 460.20 đến WS 740.00

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1503-100637 T6511

7075-7075-T736 rèn7075-T736 rèn

9 Stiffener BAC1503-100631

7075-T6511BAC1514-2701 7075-T6511+ Rear spar đoạn từ WS 740.00 đến WS 1000.00

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

BAC1509-100454 T76511

BAC1503-100638 T6511

7075-7075-T73 rèn

BAC1517-2143 7075-T6511BAC1514-330 7075-T6511+ Rear spar đoạn từ WS 1000.00 đến WS 1130.50

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

7050-T736 rènAND10138-1206 7075-T6511

7075-T7351 7075-T67050-T73 rèn

c Sườn cánh (Outer wing rib)

Nối giữa front spar và rear spar của cánh là 36 sườn cánh (wing rib).Các rib này tạo ra biên dạng cho cánh máy bay Vỡ cỏc rib có hình dáng vàkích thước thay đổi dọc theo chiều sải cánh nờn biờn dạng cánh cũng thayđổi theo chiều sải cánh

PHÂN BỐ RIB TRấN CÁNHCấu tạo của sườn cánh (wing rib) điển hình (Rib No.1):

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

7075-7050-T6

Cấu tạo các rib trờn cỏnh:

Closure rib đến rib No.5

B NG V T LI UẢNG VẬT LIỆU ẬT LIỆU ỆU

(inch)

VẬT LIỆU1

0.050

0.250

AND10134-2404 T6511

7075-2024-T3 mạ chống ăn mòn2024-T3 mạ chống ăn mòn2024-T3 mạ chống ăn mònAND10134-2404 7075-T6511

AND10134-2409 T6511

7075-2024-T3 mạ chống ăn mònAND10134-2409 7075-T6511

1.120

BAC1520-2291 7075-T737075-T651

7075-T6517075-T6517075-T651BAC1520-2285 7075-T73

AND10134-2404 T6511

7075-2024-T3 mạ chống ăn mòn2024-T3 mạ chống ăn mònAND10134-3003 7075-T6511

BAC1520-2361 7075-T65117150-T651

BAC1520-2460 2024-T3511

Rib No.6 đến rib No.9