KHÍ ĐỘNG học đối với máy BAY

KHÍ ĐỘNG HỌC ĐỐI VỚI MÁY BAY Máy bay loại phương tiện giao thông sử dụng tác động khí động lực học để thắng trọng lượng Đẻ đáp ứng cho việc nâng vật có khối lượng lớn lên khơng trung, nhà thiết kế phải đưa hình dạng để tận dụng tối đa lực nâng khí động lực học (hay gọi lực nâng Joukowski) Định lý Kutta-Joukowski gọi định lý Joukowski hay định lý Giu-cốp-ski định lý lực nâng vật thể có chảy bao quanh dòng chất lỏng (khí) lý tưởng song phẳng Định lý xây dựng nên N.E.Joukowski (Н Е Жуковский) vào năm 1904 Phát biểu định lý "Lực nâng cánh máy bay ( có độ sải cánh giới hạn ) tích khối lượng riêng chất lỏng (khí), vận tốc chất lỏng (khí),lưu số vận tốc dòng chất lỏng (khí) độ dài đoạn cánh xét Hướng lực nâng xác định phép quay vec-tơ vận tốc dòng chất lỏng (khí) ngược với hướng hồn lưu góc vng" Ở dạng cơng thức : • • • • • - lực nâng - khối lượng riêng chất lỏng (khí) - vận tốc dòng chất lỏng (khí) vơ - lưu số (hồn lưu) vận tốc (vec-tơ có hướng vng góc với mặt cắt cánh, hướng vectơ phụ thuộc vào hướng lưu số ) - độ dài đoạn cánh (vng góc với mặt cắt cánh) TÓM LẠI: nguyên tắc chung cho việc bay lên máy bay kết chênh lệch áp suất khơng khí mặt mặt vật thể (cánh máy bay) dòng khí chuyển động chảy bao vật thể Để có lực nâng khí động lực học thiết diện vật thể (cánh) phải khơng đối xứng qua trục đường biên mặt phải lớn mặt dưới, vật thể có hình dạng thiết diện gọi có hình dạng khí động lực học Khi khơng khí chảy bao quanh hình khí động có lực nâng khí động lực đồng thời xuất lực cản Hình khí động lực cho hiệu ứng lực nâng cao mà lực cản coi có hiệu suất khí động học tốt Mơ hình khí trơi qua cánh cánh máy bay Khi khơng khí chảy qua hình khí động cánh, mặt có áp suất cao so với mặt hệ xuất lực tác động từ lên vng góc với cánh Lực nâng có độ lớn diện tích cánh nhân với chênh lệch áp suất hai mặt Độ chênh lệch áp suất phụ thuộc vào hình dạng thiết diện cánh tức phụ thuộc vào hiệu suất khí động học cánh, góc (góc chảy khơng khí tương vật khí động – tiếng Pháp: (Incidence aérodynamique) vận tốc dòng chảy Như vận tốc dòng chảy đạt đến độ lớn chênh lệch áp suất (đồng nghĩa với lực nâng) đủ để thắng trọng lực vật thể bay lên Muốn có lực nâng đủ vận tốc diện tích cánh phải đủ: cánh rộng máy bay cất cánh với vận tốc nhỏ hơn, ngược lại cánh nhỏ đòi hỏi vận tốc lớn để cất cánh Dựa vào tác động khí động học, chia loại máy bay bản: Máy bay phản lực Máy bay lên thẳng MÁY BAY PHẢN LỰC Trong máy bay phản lực, cánh gắn cố định vào thân vật thể khí động học tạo lực nâng cho máy bay Vận tốc ngang máy bay (cũng đồng nghĩa với vận tốc dòng chảy bao máy bay xét hệ quy chiếu gắn với máy bay) có nhờ lực tác động ngang sinh nhờ động Động tạo phản lực đẩy máy bay chuyển động tương khơng khí phía trước, chuyển động tương đối cánh máy bay bị dòng khí chảy bao bọc xung quanh tạo hiệu ứng lực nâng khí động lực học tác động từ lên, vận tốc máy bay đạt đến giá trị lực nâng đủ lớn để thắng trọng lực máy bay bay Ngun tắc chung dòng khí tác động lên cánh máy bay: Các cấu điều khiển bay máy bay để thực chuyển động bay: cất cánh, hạ cánh; vòng trái, phải; nghiêng cánh; nâng, hạ độ cao bay bằng; hướng mũi bay lên trên, xuống CẤU TẠO, CHỨC NĂNG: Để thực điều khiển bay có cấu cánh là: Cánh nâng chính: cánh tà trước, cánh tà sau, cánh liệng, cánh tà lưng, slats (phanh khí động) Có chức tạo lực nâng nâng máy bay, phối hợp với bánh lái độ cao, cánh đuôi đứng giúp máy bay liệng sáng trái sang phải để giúp máy bay hạ cánh Cánh đuôi ngang : tạo lực nâng phần đuôi máy bay, lực lực nâng cánh cân mơ men với trọng lực trọng tâm máy bay cho phép máy bay khơng bị lộn vòng Bánh lái độ cao : nằm phía mép sau ngang Có thể vểnh lên cụp xuống để thay đổi lực nâng cánh đi, tạo mơment xoay quanh trục cánh (moment chúc ngóc-pitching) Hai bánh lái độ cao điều khiển chuyển động chiều, góc lệch Cánh đứng : có chức định hướng, giữ cho thân máy bay ổn định theo chuyển động thẳng phía trước Trên cánh đứng có phận cử động cánh bánh lái, quay sang phải trái sinh lực tác dụng ngang vào bánh lái đuôi sang trái sang phải tương ứng Lực tạo mô men làm máy bay hướng mũi sang phải trái tương ứng Các hoạt động bay: • Cất cánh, hạ cánh: cất cánh, hạ cánh vận tốc máy bay thấp mà cần trì lực nâng nên cánh cần có diện tích lớn có hiệu suất khí động cho lực nâng tốt việc thực cách kéo dài tối đa cánh tà chúc cánh tà xuống hêt cỡ phía Khi tiếp đất bật slat vểnh lên để tăng lực cản • Nghiêng cánh: Để nghiêng cánh cần tạo chênh lệch lực nâng hai cánh ví dụ cánh liệng phải chúc xuống, cánh liệng trái quay lên, lực nâng cánh phải lớn lực nâng cánh trái làm máy bay nghiêng cánh sang trái Để hỗ trợ thêm, người ta bật spoiler bên trái vểnh lên để giảm thêm lực nâng bênt rái • Đổi hướng bay ngang sang phải, trái: Để đổi hướng dùng bánh lái cho quay phía đầu máy bay rẽ hướng bên Để đổi hướng gấp (góc ngoặt lớn) kết hợp bánh lái với nghiêng cánh muốn rẽ phía nghiêng cánh phía • • Bay lên, bay xuống: Để máy bay chúc đầu lên – xuống (bay lên, bay xuống) hiệu chỉnh bánh lái độ cao cách chĩa lên chúc xuống: Nếu cánh lái độ cao chĩa lên lực nâng giảm mà lực nâng cánh giữ nguyên tạo nên mơ men làm đầu máy bay hướng lên phía trên, cánh lái độ cao chúc xuống ngược lại máy bay chúí đầu xuống Có thể kết hợp cánh tà cho có thay đổi tương quan lực nâng cánh cánh tạo nên mô men làm đầu máy bay lên hay xuống Thay đổi độ cao bay bằng: cách hiệu chỉnh cánh tà cánh lái độ cao để tăng giảm lực nâng Khi tăng lực nâng máy bay tăng độ cao lên mức cân mới, giảm lực nâng máy bay hạ độ cao xuống mức cân thấp MÁY BAY LÊN THẲNG Máy bay trực thăng hay máy bay lên thẳng loại phương tiện bay có động cơ, hoạt động bay cánh quạt, cất cánh, hạ cánh thẳng đứng, bay đứng khơng khí chí bay lùi Máy bay trực thăng khí cụ bay nặng khơng khí, bay nhờ lực nâng khí động học (lực nâng Zhukovsky) tạo cánh quạt nâng nằm ngang Cũng máy bay thơng thường, lực nâng khí động học tạo thành có chuyển động tương đối cánh nâng khơng khí, khác với máy bay thông thường cánh nâng gắn cố định với thân máy bay, trực thăng có cánh nâng loại cánh quạt quay ngang (thường có từ đến cánh quay mặt phẳng nằm ngang, cánh quạt gọi cánh quạt nâng) Với đặc điểm cánh nâng vậy, cánh quạt nâng quay bảo đảm chuyển động tương đối khơng khí cánh nâng tạo lực nâng khí động học thân máy bay khơng cần chuyển động Vì máy bay trực thăng bay đứng treo chỗ chí bay lùi Như máy bay có cánh cố định chuyển động tương đối cánh nâng khơng khí chuyển động máy bay, nên lực nâng có máy bay có đủ vận tốc, vận tốc lực nâng (thất tốc) nên máy bay cánh cố định bay đứng chỗ Trực thăng theo nguyên tắc lực nâng khí động học cánh nâng cánh quạt ngang quay xung quanh trục nên đảm bảo chuyển động tương khơng khí có lực nâng trực thăng đứng yên Sự tác động dòng khí lên cánh quạt máy bay trực thăng tương tự với cánh máy bay phản lực (áp suất phía cánh lớn phía cánh quạt dẫn đến lực nâng) Lực nâng máy bay có độ lớn tổng diện tích cánh nhân với chênh lệch áp suất hai mặt Độ chênh lệch áp suất phụ thuộc vào hình dạng thiết diện cánh tức phụ thuộc vào hiệu suất khí động học cánh, góc tấn, góc chảy khơng khí tương vật khí động, vận tốc dòng chảy CẤU TẠO, CHỨC NĂNG: • Cánh quạt chính: lớn, nằm phía buồng lái, có chức giúp máy bay tăng, giảm độ cao; bay tiến, bay lùi; bay ngang sang trái, sang phải Bộ cánh nằm song song với mặt đất, cánh quạt điều chỉnh độ nghiêng, nằm chếch lên nghiêng xuống để tạo góc đón lực đẩy khơng khí • Cánh quạt phụ: nhỏ hơn, nằm phía máy bay, vng góc với mặt đất, có chức xoay máy bay sang trái, phải xoay chỗ Cánh quạt phụ giúp máy bay ổn định lúc bay, khơng bị xoay vòng vòng tác động xoay liên tục cánh quạt Mỗi cánh quạt phụ điều chỉnh độ nghiêng giống cánh quạt Tuy nhiên số máy bay trực thăng thiết kế đẻ không cân cánh quạt qhụ cánh đồng trục, triệt tiêu momen hệ, khơng cần cánh quạt sau thiết kế có hệ thống dẫn bơm khí chạy theo van phun tiết lưu Nó có xu hướng bám dính vào thành vật thể cứng tạo lực mô men chống lại mômen quay thân máy bay Đây phương án máy bay có hai cánh quạt nâng không đồng trục thường gắn đầu đuôi máy bay, quay ngược chiều để triệt tiêu mô men tự quay thân CÁCH DI CHUYỂN TRONG KHÔNG GIAN CỦA TRỰC THĂNG: • Bay lên, hạ xuống: Độ nghiêng toàn cánh quạt bị thay đổi để tăng, giảm độ cao • Bay tới: Cánh quạt quay sang phía sau trực thăng có độ nghiêng dốc so với độ nghiêng cánh quạt phía trước, làm cho lực nâng phía sau mạnh lực nâng phía trước máy bay Kết máy bay đẩy phía trước • Bay lùi: Tương tự trên, khác chỗ độ nghiêng cánh quạt phía trước dốc hơn, lực nâng phía trước mạnh nên trực thăng bay lùi • Bay ngang sang phải: Cũng giống nguyên lý trên, cánh quạt quay sang phía bên trái trực thăng làm nghiêng để tạo lực nâng mạnh so với cánh quạt phía bên phải Kết trực thăng bay ngang sang phải • Bay ngang sang trái: Tương tự trên, cánh quạt bên phải làm nghiêng  ... loại máy bay bản: Máy bay phản lực Máy bay lên thẳng MÁY BAY PHẢN LỰC Trong máy bay phản lực, cánh gắn cố định vào thân vật thể khí động học tạo lực nâng cho máy bay Vận tốc ngang máy bay (cũng... THẲNG Máy bay trực thăng hay máy bay lên thẳng loại phương tiện bay có động cơ, hoạt động bay cánh quạt, cất cánh, hạ cánh thẳng đứng, bay đứng khơng khí chí bay lùi Máy bay trực thăng khí cụ bay. .. nghĩa với vận tốc dòng chảy bao máy bay xét hệ quy chiếu gắn với máy bay) có nhờ lực tác động ngang sinh nhờ động Động tạo phản lực đẩy máy bay chuyển động tương khơng khí phía trước, chuyển động