Báo Cáo Thiết Kế Máy Bay UAV Aero Elearning UAV Group 1 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...
BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY UAV (UNMANNED ARIAL VEHICLE) GVHD: PHD Vũ Ngọc ánh Nhóm:UAV Đinh Trọng Hiếu G1000935 Trần Thái Hà G1000813 Nguyễn Phạm Thiên Tú G1003846 TP Hồ Chí Minh, 19 tháng 06 năm 2014 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV PHẦN 1: QFD PHẦN 2: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA UAV PHẦN :PERFORMANCE PHẦN 1: QFD I • Giới thiệu QFD QFD (Quality function Deployment) diễn giải trận đồ chức chất lượng, cơng cụ quan trọng ngành công nghiệp sản xuất để cải thiện chất lượng, QFD nghiên cứu phát triển Nhật cuối thập niên 1960, Giáo sư Shigeru Mizuno Yoji Akao • Mặc dù QFD hình thành vào cuối thập niên 1960, đến năm 1972 ứng dụng xưởng đóng tàu Kobe Mitsubishi Heavy Industry Nhật QFD đạt đến đỉnh cao công ty sản xuất ôtô Toyota ứng dụng phát triển thành bảng chất lượng với “mái ” phía bên tên bảng “ngơi nhà chất lượng” Lợi ích QFD: • Tăng hài lòng khách hàng • Giảm chi phí ẩn q trình phát triển sản phẩm BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV • Tránh rủi ro q trình phát triển sản phẩm • Xây dựng mơi trường làm việc lành mạnh II Giải thích phận House of quality Hình House of quality Yêu cầu khách hàng: Đây phần quan trọng ma trận nhà chất lượng Danh mục thông tin yêu cầu khách hàng cho sản phẩm mô tả theo ngôn ngữ họ, hay gọi tiếng nói khách hàng (the voice of the customer) Những thông tin thu thập thơng qua q trình giao tiếp với khách hàng Khách hàng khuyến khích để mơ tả họ cần vấn đề họ sản phẩm Danh mục yêu cầu thu thập dược đưa vào nhà chất lượng Một cấu trúc biểu đồ quan hệ xây dựng thông qua tin thu thập Ma trận hoạch định: BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Ma trận hoạch định nằm phía bên phải ngơi nhà chất lượng có số mục đích Thứ nhất, xác định lại yêu cầu ưu tiên chấp nhận sản phẩm Thứ hai, cho phép ưu tiên xếp trở lại dựa mối quan tâm nhóm thiết kế ưu tiên Để định lượng thường sử dụng bảng câu hỏi (questionaire) cho khách hàng Quan trọng việc phải kể đến phần xếp hạng mức độ quan trọng Đây q trình định lượng mối quan hệ yêu cầu khách hàng Yêu cầu kỹ thuật: • Phần thể đặc trưng kỹ thuật tiếng nói cơng ty, mơ tả đặc tính sản phẩm cơng ty Các thơng tin nhóm thiết kế QFD xác định dựa đặc trưng định lượng mà họ nhận thấy có liên quan với u cầu khách hàng • Cũng với cách thức phần một, yêu cầu khách hàng phân tích lập cấu trúc, biểu đồ quan hệ biểu đồ ứng dụng để làm rõ đặc trưng sản phẩm Mối quan hệ tương quan: • Phần phần thân ngơi nhà chất lượng tốn nhiều thời gian để hồn tất Mục đích chuyển u cầu khách hàng vào đặc tính kỹ thuật sản phẩm • Cấu trúc ma trận với kích thước chuẩn gồm cell để liên kết yêu cầu riêng rẽ khách hàng yêu cầu kỹ thuật Nhiệm vụ nhóm QFD xác BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV định mối quan hệ hay tương quan quan trọng Sau có xếp, đánh giá mức độ quan trọng cho điểm trước hồn tất • = strong • = moderate • = weak Ma trận tương quan (mái nhà chất lượng): • Một ma trận tam giác “dạng mái” xác định yêu cầu kỹ thuật đặc tính sản phẩm, hỗ trợ hay ngăn phần khác Cũng phần 4, nhóm QFD so sánh yêu cầu kỹ thuật với yêu cầu đặc tính kỹ thuật bên cạnh Với cell câu hỏi đặt “ cải thiện yêu cầu có làm giảm giá trị hay tăng lên yêu cầu kỹ thuật khác?” Nếu câu trả lời giảm giá trị yêu cầu kỹ thuật khác đánh dấu vào cell ký hiệu (chẳng hạn -) ngược lại đánh dấu ký hiệu + • Strong positive ++ • Positive + • Negative - • Strong negative Mục tiêu • Đây phần cuối ngơi nhà chất lượng, hồn tất đưa kết luận Thường gồm phần: • · Đặc tính kỹ thuật ưu tiên • · Đánh giá đối thủ cạnh tranh BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHĨM UAV • III · Mục tiêu sản phẩm Các cấp độ house of quality: Hình Các cấp độ house of quality TÍNH TỐN QFD CHO UAV: Cấp độ 1: Hình u cầu khách hang nhà sản xuất BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Tất yêu cầu khách hang nhà sản xuất mô tả ô bên trái Những yêu cầu khách có u cầu đánh giá ưu tiên quan trọng hơn,trên thực tế để xác định yêu cầu khách hang trọng họ làm câu hỏi khảo sát khách hang Tại ô weight/importance nơi để ghi đánh giá khách hang trọng cho sản phẩm mà họ mong muốn.ở đây,giá cả,dễ dàng hoạt động,dễ dàng hỗ trợ di chuyển trọng Hình Yêu cầu kỹ sư ma trận tương quan ( mái nhà chất lượng ) Đối với phần ma trận tương quan đánh giá tương quan yêu cầu kỹ sư.ví dụ hình đánh giá thời gian bay tầm bay: thời gian bay lớn tầm bay lớn thời gian bay giảm tầm bay giảm,vì có mối quan hệ nên ta đánh dấu (+) BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Cứ so sánh cặp,những thơng số khơng có quan hệ ta bỏ qua khơng đánh dấu Vì level nên yêu cầu kỹ sư yêu cầu ta phân tích nhiệm vụ UAV.ở level sau,ta đánh giá sâu vào đặc tính riêng,giá trị hình học UAV Hình Ma trận tương quan Ma trận quan hệ Sau hoàn tất yêu cầu khách hang kỹ sư ,ta bắt đầu đánh giá tương quan chúng Ta nêu ví dụ để hiểu rõ làm tương tự : So sánh chất lượng hình ảnh với thời gian bay :giữa u cầu khơng có tương quan nên ta để trống BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV So sánh chất lượng hình ảnh với tầm bay:giữa yêu cầu khơng có tương quan đến nên ta để trống So sánh chất lượng hình ảnh với độ cao hoạt động:giữa u cầu có tương quan,quan hệ đến nhau.mỗi camera muốn nhìn rõ vật chất lượng hình ảnh tốt phải khoảng cách chụp phù hợp,nếu camera mà độ cao hay khoảng cách chụp xa hình ảnh chụp khơng rõ hình chụp khơng thấy Do tơi đánh dâu (0) So sánh chất lượng hình ảnh với tải trọng:giữa u cầu có tương quan với nhau.Bởi ,thơng thường camera dành cho UAV chất lượng cao đồng nghĩa với khối lượng camera mang theo tăng ,từ tăng tải trọng So sánh chất lượng hình ảnh với tốc độ bay : yêu cầu có tương quan với nhau.Bởi vì,khi bay với tốc độ cao camera khơng kịp quan sát vật So sánh chất lượng hình ảnh với thơng số lại :vận tốc leo,qng đường cất cánh hạ cánh,hình dạng ,hệ số tải u cầu khơng liên quan tới Hình Mục tiêu: Sau xác định tất quan hệ khách hang kỹ sư tính tốn dựa theo hướng dẫn textbook BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHĨM UAV Hình phần so sánh cho điểm UAV số UAV loại có Đây phần so sánh cho điểm UAV số UAV loại có thị trường,phần cho điểm cảm tính nhóm kết hợp với tham khảo thông số ,hoạt động UAV CẤP ĐỘ Sau đánh giá yêu cầu khách hang thông số hoạt động level để tiếp tục đánh giá thơng số hoạt động chuyển xuống thành yêu cầu khách hang mục tiêu đánh giá phần trước dung để tiếp tục đánh giá : 10 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV [V2,D2] = eig(A2) % spiral mode & roll mode lamda_s1 = Lamda2(1) lamda_s2 = Lamda2(4) % spiral mode %lamda_spiral = (L_beta*N_r - L_r*N_beta)/L_beta lamda_spiral = lamda_s2 To_spiral = -1/lamda_spiral % plot spiral modes figure for j = 1:length(delta_a) t = 0:0.001:10; ko báo loi %giam thoi gian lai bao loi nhung tang thoi gian for i = : length(t) delta_spiral(i) = -(L_delta_a/L_p)*(1-exp(-t(i)/To_spiral))*j; %cong thuc co dau "-" nh?ng nh? vay ?o thi lai co chieu am (do thay quy uoc them dau '-' cho L_delta_a end plot(t,delta_spiral,'b'); %figure hold on end Chạy chương trình ta kết : 73 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Hệ số Cmo 0.0045 ; Cm -1.2927 nên máy bay xét thỏa điều kiện ổn định tĩnh theo phương dọc Hệ số CN ,wft 0.0433 => thỏa điều kiện ổn định tĩnh hướng Hệ số Cl ,wft 0.0005 => thỏa điều kiện ổn định tĩnh lăn 2.Hệ số lực cản : CD 0.0209 0.049CL2 Hệ số đạo hàm theo phương dọc 74 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Theo phương ngang : 75 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV 4.Đồ thị mode chuyển động : Hình Long mode short mode pure pitching motion Hình Pure yawing motion 76 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHĨM UAV Hình đồ thị thay đổi rolling mode theo Hình Spiral mode PHẦN 3: PERFORMANCE I TAKE OFF Khi bắt đầu chạy đà cất cánh,vận tốc ban đầu Vo = tăng dần đến vận tốc cất cánh takeoff speed (Vto),gia tốc a tăng từ tới vô cực,lực đẩy chong chóng tạo tăng dần giá trị lớn để kéo máy bay đi.ta có phương trình cân lực 77 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Lực cản D tổng thành phần lực cản khí động lực cản bánh xe.Lực cản bánh xe phụ thuộc vào đường chạy đà phản lực pháp tuyến bánh xe Đối với đường bê tơng Đối với đường cỏ tốt Để thu quãng đường cất cánh,thành phần dV/dt viết: 78 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHĨM UAV Ta có : Với Dựa đặc tính airfoil BE 12355D Hệ số lực cản trình cất cánh: 79 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV CD TO 0.0209 0.049 0.752 0.048 Vận tốc cần thiết để máy bay cất cánh : Với quãng đường chạy đà mặt đất Từ ta có lực đẩy cần thiết để máy bay cất cánh dựa theo công thức: 26.3 9.81 20.022 0.5 0.048 1.225 20.02 1.4 191.5 N 9.81 30.11 Vậy công suất cần thiết trình cất cánh : 20.02 191.5 3833.8W 5.14HP II CLIMBING 80 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHĨM UAV Ph Phương trình cân máy bay trình leo là: Với hệ số lực nâng giai đoạn leo xác định sau: CL 2L 2Wcos V S V S Hệ số lực cản máy bay trình leo là: CD CDo K ( 2Wcos ) V S 81 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Ta có: Vc V sin sin cos Vc V Vc2 V2 Vc V sin TV DV W Chúng ta có tốc độ leo Vc: 82 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Tham khảo đồ thị rate of climb tài liệu [ ] ta tính tốn cơng suất leo vân tốc leo lớn Ta có VC=9.7 m/s V= 19.4 m/s (maximum rate of climb =9.7 m/s ) Từ ta có: Vc2 9.7 cos 0.866 V 19.42 Thế vào cơng thức tính hệ số lực cản ta tìm : CD 0.0431 Ta có: TROC V V SCD W C V 9.7 1.225 19.42 1.4 0.0431 (26.3 9.81) 142.9 N 19.4 Vậy công suất yêu cầu trình: PreqROC TROC V 142.9 19.4 2772.26W 3.71HP III STEADY FLIGHT 83 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Ta có phương trình cân máy bay: Trong thiết kế máy bay ,chúng ta tính Vcr=50 m/s 400m Sử dụng phần mềm profile với airfoil UAV: ta có Thì CL=0.6 Hệ số lực cản trình bay : 0.0209 0.049 0.62 0.03854 84 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Lực cản trình bay : 1.17841 502 1.4 0.03854 79.48N Công suất yêu cầu trình bay : 79.48 50 3973W 5.3HP Lực đẩy cần thiết giai đoạn bay : =79.48N IV LOITER FLIGHT Tại giai đoạn bay khảo sát tương tự trình bay Trong thiết kế máy bay ta có Vloiter=25 m/s 26.3 9.81 1.1781 252 1.4 0.5 85 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Lực cản trình bay khảo sát: 1.17841 252 1.4 (0.0209 0.409 0.52 ) 63.5 N Cơng suất cần thiết q trình bay khảo sát : 63.4 25 1585W 2.12HP KẾT LUẬN : Môn học thiết kế máy bay với cách giảng dạy thuyết trình mẻ,đã tạo hội cho nhóm em hiểu rõ kiến thức học môn học bay học bay 2,ngồi tạo điều kiện cho chúng em tình hiểu QFD Chúng em cám ơn hướng dẫn nhiệt tình Thầy.Mong có nhiều mơn học có lối giảng dạy thuyết trình tiếng anh giống môn Thầy.Mặc dù báo cáo nhiều thiếu sót mong thầy bỏ qua cho nhóm em References: [1] Mr: Nguyễn Đức Tồn HK08 Luận văn tốt nghiệp [2] Code matlab stability lớp HK09 86 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV [3] Roskam,Dr.jan Airolane design ,part II ,1997 [4] file thuyết trình QFD nhóm UAV HK 09 87 ... hình cho thiết kế PUGH MATRIX cho động 17 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Piston-propeller 18 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Turbofan 19 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Turbojet... đơn giản thỏa mãn tất tiêu chuẩn 15 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Joined wing Boom tail 16 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Cánh canard Sau đánh giá,kết có từ bảng cho thấy cấu hình... giá phần trước dung để tiếp tục đánh giá : 10 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHĨM UAV Hình Thơng số đặc tính level 11 BÁO CÁO THIẾT KẾ MÁY BAY 2- NHÓM UAV Cũng tương tự level có thơng số đặc tính