Nghiên cứu tương tác khí động lực cánh chính và cánh đuôi ngang có xét đến cân bằng mômen ở chế độ bay bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI VINH BÌNH NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC KHÍ ĐỘNG LỰC CÁNH CHÍNH VÀ CÁNH ĐI NGANG CĨ XÉT ĐẾN CÂN BẰNG MÔMEN Ở CHẾ ĐỘ BAY BẰNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI VINH BÌNH NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC KHÍ ĐỘNG LỰC CÁNH CHÍNH VÀ CÁNH ĐI NGANG CĨ XÉT ĐẾN CÂN BẰNG MƠMEN Ở CHẾ ĐỘ BAY BẰNG Ngà nh Mã số : Kỹ thuật khí động lực : 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Hồng Thị Bích Ngọc Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nghiên cứu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng Tác giả Bùi Vinh Bình năm 2019 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn PGS TS Hoàng Thị Bích Ngọc dành nhiều thời gian, cơng sức trí tuệ hướng dẫn, tận tình bảo, động viên giúp đỡ suốt thời gian tác giả thực luận án Tác giả trân trọng cảm ơn thầy cô môn Máy Tự động thủy khí cho tơi lời khun q báu trình thực luận án Tác giả trân trọng cảm ơn thầy Viện Cơ khí động lực, Phòng thí nghiệm Bộ mơn Hàng khơng vũ trụ, cán quan quản lý Viện Cơ khí động lực, Phòng Đào tạo tạo điều kiện cho thực học phần luận án tốt Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, người bạn đồng nghiệp động viên, khích lệ tinh thần tạo điều kiện để tơi hồn thành nhiệm vụ Nghiên cứu sinh Bùi Vinh Bình MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.1 Nghiên cứu thực nghiệm 1.1.2 Phương pháp số 10 1.1.2.1 Phương pháp kì dị 11 1.1.2.2 Phương pháp giải phương trình vi phân dòng thực 12 1.1.2.3 Phương pháp giải toán cân ổn định tĩnh dọc máy bay 13 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 1.3 Kết luận chương 15 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp thực nghiệm 17 17 2.1.1 Mô tả thực nghiệm nguyên lý đo áp suất 17 2.1.2 Hình dạng, kích thước cánh cơng nghệ gia công cánh 18 2.1.3 Đánh giá sai số thực nghiệm 20 2.2 Phương pháp kì dị 23 2.3 Phương pháp giải hệ phương trình vi phân dòng thực 26 2.4 Bài tốn cân mơmen 29 2.4.1 Cân mơmen chế độ bay 29 2.4.2 Điểm trung hòa lượng dự trữ ổn định tĩnh dọc 31 2.5 Kết luận chương 32 Chương DÒNG TRONG VẾT SAU CÁNH MƠ HÌNH 35 3.1 Hiệu ứng chảy vòng mút cánh dòng dạt xuống 35 3.1.1 Kết thực nghiệm phân bố hệ số áp suất cánh 3.1.2 Kết thực nghiệm phân bố hệ số áp suất tiết diện sát mút cánh 3.1.3 Dòng dạt xuống sau cánh xét mặt đứng y = const 35 37 39 3.1.3.1 Vận tốc dọc vết khí động sau cánh lệch trục vết 40 3.1.3.2 Góc dòng dạt xuống 42 3.1.4 Dòng dạt xuống sau cánh xét mặt ngang z = const - Liên hệ dòng dạt xuống xốy mút cánh 3.2 Hiệu ứng thành ống khí động ảnh hưởng đến đặc trưng khí động cánh 3D 46 51 3.2.1 Kết thực nghiệm tiết diện sát thành 52 3.2.2 Kết mô số 55 3.3 Góc dòng dạt xuống xác định phương pháp bán giải tích - So sánh với kết số dòng 3D có nhớt 3.3.1 Phương pháp bán giải tích xác định giá trị trung bình góc dòng dạt xuống (phương pháp bán giải tích 1) 3.3.2 Phương pháp bán giải tích xác định góc dòng dạt xuống biến đổi theo phương x phương z (phương pháp bán giải tích 2) 3.4 Kết luận chương 59 59 60 68 Chương KHÍ ĐỘNG LỰC TƯƠNG TÁC CÁNH CHÍNH VÀ CÁNH ĐI NGANG MƠ HÌNH 4.1 Ảnh hưởng dòng dạt sau cánh tới cánh ngang với thay đổi góc tới cánh 4.1.1 Thực nghiệm đo áp suất cánh đuôi ngang chịu ảnh hưởng dòng dạt xuống sau cánh 4.1.2 Dòng sau cánh có mặt cánh ngang 4.2 Ảnh hưởng hệ số dãn dài cánh tới khí động cánh đuôi ngang 70 70 70 75 78 4.2.1 Kết thực nghiệm đo áp suất cánh đuôi ngang 78 4.2.2 Kết số góc dòng dạt xuống mặt đứng qua gốc cánh 80 4.3 Ảnh hưởng khoảng cách hai cánh tới dòng dạt xuống vết khí động cánh 81 4.4 Nghiên cứu cánh mũi tên cánh thang xét cánh mơ hình thực nghiệm 4.5 Áp dụng kết nghiên cứu mơ hình cho ngun hình 4.5.1 Phân tích thứ nguyên tương tự lực mơmen khí động sử dụng định lý Vaschy - Buckingham (định lý Π) 4.5.2 Phân tích thứ nguyên tương tự góc dòng dạt xuống 4.6 Kết luận chương 85 89 90 92 94 Chương TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỐI VỚI MÁY BAY CĨ XÉT ĐẾN CÂN BẰNG MƠMEN Ở CHẾ ĐỘ BAY BẰNG 5.1 Tính tốn khí động lực tương tác cánh - thân - cánh máy bay mơ hình 5.1.1 Hiệu ứng giao thoa cánh - thân 96 98 96 5.1.1.1 Hình dạng kích thước máy bay mơ hình 96 5.1.1.2 Hiệu ứng giao thoa cánh - thân 98 5.1.2 Hiệu ứng giao thoa cánh - thân dòng dạt xuống ảnh hưởng tới khí động lực cánh đuôi ngang 5.1.2.1 Hiệu ứng giao thoa cánh - thân ảnh hưởng tới cánh đuôi ngang 5.1.2.2 Hiệu ứng dòng dạt xuống sau cánh ảnh hưởng tới cánh ngang 5.2 Tính tốn khí động lực cân mômen chế độ bay máy bay VNT-680 101 101 104 105 5.2.1 Tính tốn khí động lực máy bay VNT-680 105 5.2.2 Tính toán cân máy bay chế độ bay 108 5.2.2.1 Thay đổi vị trí trọng tâm máy bay phương án thay đổi góc đặt cánh ngang 5.2.2.2 Sự thay đổi vị trí theo phương đứng, diện tích cánh ngang phương án thay đổi góc đặt cánh ngang 108 113 5.3 Kết luận chương 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 131 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu liên quan đến tốn khí động b Sải cánh (m) c (c) Dây cung profile cánh (dây cung khí động trung bình cánh) (m) CL Hệ số lực nâng CL0 Hệ số lực nâng góc không độ CLα Đạo hàm hệ số lực nâng theo góc CD Hệ số lực cản CD0 Hệ số lực cản góc khơng độ Cp Hệ số áp suất D Lực cản (N) Di Lực cản cảm ứng (N) Dprofile Lực cản profile (N) Dp Lực cản áp suất (N) Df Lực cản ma sát bề mặt (N) g Gia tốc trọng trường (m/s2) I Tensor đơn vị k Động rối L Lực nâng (N) M∞ Số Mach dòng vơ p Áp suất tĩnh dòng (Pa) p∞ Áp suất tĩnh dòng vơ (Pa) S Diện tích cánh (m2) V∞ Vận tốc dòng vơ (m/s) u, v, w, Thành phần vận tốc theo phương x, y, z (m/s) vθ Vận tốc tiếp tuyến vòng xốy (m/s) i (iw, iH) Góc đặt cánh (góc đặt cánh chính, góc đặt cánh ngang) (độ) α Góc máy bay (angle of attack) (độ) αw, α Góc tới cánh đơn (góc tới cánh chính) (incidence angle) (độ) ε Góc dòng dạt xuống (độ) λ Góc vuốt đường c/4 cánh (độ) λLE, λTE Góc vuốt mép vào (leading edge) mép (trailing edge) cánh Λ Hệ số dãn dài cánh µ Cường độ lưỡng cực µt Độ nhớt rối ρ Khối lượng riêng khơng khí (kg/m3) σ τˆ Cường độ nguồn φ Thế vận tốc φσ Thế vận tốc cảm ứng từ nguồn φD Thế vận tốc cảm ứng từ lưỡng cực Tensor ứng suất Các ký hiệu liên quan đến thực nghiệm phương pháp bán giải tích n Số lần lấy mẫu đo áp suất δ Sai số dụng cụ đo σSD Độ lệch chuẩn (standard deviation) CV Hệ số phân tán (coefficient of variation) Δp (Δp = p - p∞) Độ chênh áp suất tĩnh đo (Pa) p Giá trị trung bình thực độ chênh áp suất tĩnh (Pa) pi Giá trị độ chênh áp suất tĩnh đo tức thời lần thứ i (Pa) bw Sải cánh kể phần thân (m) b'w Sải cánh không kể phần thân (m) b 0W Khoảng cách hai xoáy tự (xoáy mút cánh) cánh kể phần thân (m) b ' 0W Khoảng cách hai xoáy tự (xoáy mút cánh) cánh khơng kể phần thân (m) DF Đường kính thân vị trí liên kết với cánh (m) Kx Hệ số tính đến khoảng cách cánh cánh ngang theo phương dọc x Kz Hệ số tính đến khoảng cách cánh cánh ngang theo phương đứng z Kα Hệ số giao thoa khí động thân cánh Π Định lý Vaschy – Buckingham (định lý Π) kL Tiêu chuẩn tương tự hình học kT Tiêu chuẩn tương tự thời gian chuyển động kV Tiêu chuẩn tương tự động học ηc, ηc(x) Quy luật phân bố độ vồng đường nhân profile cánh ηt, ηt(x) Quy luật phân bố độ dày profile cánh Các ký hiệu liên quan đến toán cân ổn định tĩnh dọc AC Điểm tâm khí động CG Điểm trọng tâm Cm Hệ số mơmen chúc ngóc Cmα Đạo hàm hệ số mơmen chúc ngóc theo góc h Khoảng cách hai điểm theo phương đứng (trục z) (m) h W-CG Cánh tay đòn lực cản cánh (m) h F-CG Cánh tay đòn lực cản thân (m) h H-CG Cánh tay đòn lực cản cánh ngang (m) h V-CG Cánh tay đòn lực cản cánh đuôi đứng (m) l Khoảng cách hai điểm theo phương dọc (trục x) (m) lW-CG Cánh tay đòn lực nâng cánh (m) lF-CG Cánh tay đòn lực nâng thân (m) lH-CG Cánh tay đòn lực nâng cánh đuôi ngang (m) lV-CG Cánh tay đòn lực nâng cánh đứng (m) LW-H Khoảng cách tâm khí động cánh cánh ngang theo phương dọc (trục x) (m) m Khối lượng máy bay (kg) M (My) Mơmen chúc ngóc (N.m) NP Điểm trung hòa SM Lượng dự trữ ổn định tĩnh dọc vH Tỉ số thể tích cánh ngang η Hệ số hiệu cánh đuôi ngang Chữ viết tắt CĐN Cánh đuôi ngang CNC Thiết bị gia cơng điều khiển máy tính (Computer Numerical Control) EDM Thiết bị gia công xung điện (Electrical Discharge Machining) F.S Dải đo thiết bị (Full scale) KQ Kết 10 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Hội nghị quốc tế (có phản biện) Bui Vinh Binh, Hoang Thi Bich Ngoc, Nguyen Hong Son (2018), “Numerical study of the aerodynamic characteristics and the equilibrium of unmanned aerial vehicle regarding the horizontal tail role”, The First International Conference on Fluid Machinery and Automation Systems ICFMAS2018, pp 314-321 Tạp chí nước (VJMECH) Hoang Thi Bich Ngoc, Bui Vinh Binh (2019), “Investigation of aerodynamics and longitudinal stability of unmanned aerial vehicle with elevator deflection”, Vietnam Journal of Mechanics, Vol.41, No.1, pp 89103 Citations: https://doi.org/10.15625/0866-7136/13018 Tạp chí Quốc tế có uy tín (SCIE) Ngoc T B Hoang, Binh V Bui (2019), “Experimental and numerical studies of wingtip and downwash effects on horizontal tail”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.33, Iss.2, pp 649-659 Citations: https://doi.org/10.1007/s12206-019-0120-9 Ngoc T B Hoang, Binh V Bui (2019), “Investigation of wind tunnel wall effect and wing-fuselage interference regarding the prediction of wing aerodynamics and its influence on the horizontal tail”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.33, Iss.6, pp 2737-2746 Citations: https://doi.org/10.1007/s12206-019-0520-x 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohammad Reza SOLTANI, Mehran MASDARI, Mohammad Rasoul TIRANDAZ (2017), “Effect of an end plate on surface pressure distributions of two swept wings”, Chinese Journal of Aeronautics, Vol.30, Iss.5, pp 1631-1643 [2] Mostafa HADIDOOLABI, Hossein ANSARIAN (2017), “Supersonic flow over a pitching delta wing using surface pressure measurements and numerical simulations”, Chinese Journal of Aeronautics, Vol.31, Iss.1, pp 65-78 [3] Arne Grote, Rolf Radespiel (2006), “Studies on tailplane stall for a generic transport aircraft configuration”, New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics VI, Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design (NNFM), vol 96 Springer, Berlin, Heidelberg [4] Mehran Masdari1, Mohsen Jahanmiri, Mohammad Reza Soltani, Arshia Tabrizian1, Mohammad Gorji (2017), “Experimental investigation of a supercritical airfoil boundary layer in pitching motion”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.31, Iss.1, pp 189-196 [5] Slavica Ristić (2007), “Laser Doppler anemometry and its application in wind tunnel tests”, Scientific Technical Review, Vol.LVII, No.3-4, pp 64-75 [6] Slavica Ristić, Jovan Isaković, Biljana Ilić, Goran Ocokoljić (2004), “Review of methods for flow velocity measurement in wind tunnels”, Scientific-Technical Review, Vol.LIV, No.3, pp 60-70 [7] Ivan Korkischko, Robert Konrath (2016), ”Formation flight of low-aspect-ratio wings at low Reynolds number”, Journal of Aircraft, Vol.54, Iss.3, pp 1-10 [8] G.K Ananda, P.P Sukumar, M.S Selig (2015), “Measured aerodynamic characteristics of wings at low Reynolds numbers”, Aerospace Science and Technology, Vol.42, pp 392-406 [9] Rizal E.M Nasir, Wahyu Kuntjoroa, Wirachman Wisnoe (2014), “Aerodynamic, stability and flying quality evaluation on a small blended wing-body aircraft with canard foreplanes”, Procedia Technology, Vol.15, pp 783-791 [10] Kasim Biber (2006), “Stability and control characteristics of a new FAR 23 airplane”, Journal of Aircraft, Vol.43, No.5, pp 1361-1368 [11] Y S Won, B A Haider, C H Sohn, Y M Koo (2017), “Aerodynamic performance evaluation of basic airfoils for an agricultural unmanned helicopter using wind tunnel test and CFD simulation”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.31, Iss.12, pp 5829-5838 [12] Oliviu ¸ Sugar Gabor, Andreea Koreanschi, Ruxandra Mihaela Botez, Mahmoud Mamou, Youssef Mebarki (2016), “Numerical simulation and wind tunnel tests 143 investigation and validation of a morphing wing-tip demonstrator aerodynamic performance”, Aerospace Science and Technology, Vol.53, pp 136-153 [13] Walter D Wolhart, David F Thomas, Jr (1956), “Static longitudinal and lateral stability characteristics at low speed of unswept-midwing models having wings with an aspect ratio of 2, 4, or 6”, NACA Technical Notes 3649, Langley Aeronautical Laboratory National Advisory Committee for Aeronautics, Langley Aeronautical Lab, Virginia, United States [14] David F Thomas, Jr., Walter D Wolhart (1957), “Static longitudinal and lateral stability characteristics at low speed of 45 degree sweptback-midwing models having wings with an aspect ratio of 2, 4, or 6”, NACA Technical Notes 4077, Langley Aeronautical Laboratory National Advisory Committee for Aeronautics, Langley Aeronautical Lab, Virginia, United States [15] Masatoshi Tamai, Jeffery T Murphy, Hui Hu (2008), “An experimental study of flexible membrane airfoils at low reynolds numbers”, 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, United States [16] K.C Huber, A Schütte, M Rein, T Löser (2015), “Experimental aerodynamic assessment and evaluation of an agile highly swept aircraft configuration”, CEAS Aeronautical Journal, Vol.8, Iss.1, pp 17-29 [17] Alex M Stoll (2015), “Comparison of CFD and experimental results of the leaptech distributed electric propulsion blown wing”, 15th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference, Dallas, Texas [18] L G M Custers (1996), “Propeller-wing interference effects at low speed conditions”, National Aerospace Laboratory NLR, Amsterdam, The Netherlands [19] David J Haas, Eric J Silberg (2011), “Birth of U.S Naval Aeronautics and the Navy’s Aerodynamics Laboratory”, AIAA Centennial of Naval Aviation Forum "100 Years of Achievement and Progress", Aviation Technology, Integration, and Operations (ATIO) Conferences [20] Spring Berman (2003), “Comparison of the lift, drag, and pitch moment coefficients of a slocum glider wind tunnel model with computational results by vehicle control technologies, Inc”, Princeton University [21] D Isaacs (1965), “Measurements at subsonic and supersonic speeds of the longitudinal and lateral stability of a slender cambered ogee wing including the effects of a fin, canopy nose and trailing edge controls”, Ministry of Aviation, Royal Aircraft Establishment, RAE Bedford, RAE Report No Aero 2679 [22] O.J Boelens (2009), “CFD analysis of the flow around the X-31 aircraft at high angle of attack”, Aerospace Science and Technology, Vol.20, Iss.1, pp 38-51 [23] Jin Chen , Quan Wang , Shiqiang Zhang , Peter Eecen , Francesco Grasso (2016), “A new direct design method of wind turbine airfoils and wind tunnel experiment”, Applied Mathematical Modelling, Vol.40, Iss.3, pp 2002-2014 144 [24] Joseph Katz, Allen Plotkin (2001), “Low-speed aerodynamics”,Cambridge University Press, 2nd Edition [25] Alejandro Sanchez-Carmona, Cristina Cuerno-Rejado (2018), “Vee-tail conceptual design criteria for commercial transport aeroplanes”, Chinese Journal of Aeronautics [26] Makoto Kobayakawa, Hiroshi Maeda (1978), “Gust response of a wing near the ground through the lifting surface theory”, Journal of Aircraft, Vol.15, No.8, pp 520-525 [27] Adam M Wickenheiser, Ephrahim Garcia (2007), “Aerodynamic modeling of morphing wings using an extended lifting-line analysis”, Journal of Aircraft, Vol.44, No.1, pp 10-16 [28] W F Phillips (2004), “Lifting-line analysis for twisted wings and washoutoptimized wings”, Journal of Aircraft, Vol.41, No.1, pp 128-136 [29] Yassir Abbas, Mohammed Madbouli (2015), “Implementation of the panel method to the solution of flow around aircraft”, 3rd International Workshop on Numerical Modelling in Aerospace Sciences, NMAS 2015, 06-07 May 2015, INCAS, Bucharest, Romania, At Romania, Vol.7, No.2, pp 3-18 [30] Ali Paziresh, Amir Hossein Nikseresht, Hashem Moradi (2017), “Wing-body and vertical tail interference effects on downwash rate of the horizontal tail in subsonic flow”, Journal of Aerospace Engineering, Vol.30, Iss.4, 04017001 [31] Mohammed Mahdi (2015), “Prediction of wing downwash using CFD”, 3rd International Workshop on Numerical Modelling in Aerospace Sciences, Bucharest, Romania, Vol.7, Iss.2, pp 105-111 [32] S.G Kontogiannis, D.E Mazarakos, V Kostopoulos (2016), “ATLAS IV wing aerodynamic design: From conceptual approach to detailed optimization”, Aerospace Science and Technology, Vol.56, pp 135-147 [33] M A Azlin, C.F Mat Taib, S Kasolang and F.H Muhammad (2011), “CFD analysis of winglets at low subsonic flow”, Proceedings of the World Congress on Engineering (WCE), London, United Kingdom, Vol.1, pp 87-91 [34] Yunpeng Qin, Peiqing Liu, Qiulin Qu, Tianxiang Hu (2017), “Wing/canard interference of a close-coupled canard configuration in static ground effect”, Aerospace Science and Technology, Vol.69, pp 60-75 [35] Ning Deng, Qiulin Qu, Ramesh K Agarwal (2017), “Numerical study of the aerodynamics of DLR-F6 wingbody in unbounded flow field and in ground effect”, 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA SciTech Forum, Grapevine, Texas, United States 145 [36] Daniel Guy Schauerhamer, Stephen K Robinson (2017), “Computational-fluiddynamics best practices for aircraft wing-tip vortex roll-up”, Journal of Aircraft, Vol.54, No.4, pp 1552-1565 [37] Kurt Kaufmann, Christoph B Merz, Anthony D Gardner (2016), “Dynamic stall simulations on a pitching finite wing”, Journal of Aircraft, Vol.54, No.4, pp 1303-1316 [38] Dasia A Reyes, Sharath S Girimaji (2013), “Computations of high-lift wing configuration on unstructured grids using k-ω models”, Journal of Aircraft, Vol.50, No.6 , pp 1682-1695 [39] Juhee Lee, Chang-suk Han, Chang-Hwan Bae (2010), “Influence of wing configurations on aerodynamic characteristics of wings in ground effect”, Journal of Aircraft, Vol.47, No.3, pp 1030-1040 [40] Pascal L Ardonceau (2005), “Drag evolution of a rectangular wing with triggered wing-tip separation”, Journal of Aircraft, Vol.42, No.5, pp 1369-1371 [41] Pedro David Bravo-Mosquera, Hernán Darío Cerón-Moz, Guillermo DíazVázquez, Fernando Martini Catalano (2018), “Conceptual design and CFD analysis of a new prototype of agricultural aircraft”, Aerospace Science and Technology, Vol.80, pp 156-176 [42] Yiqun Dong, Youmin Zhang, Jianliang Ai (2016), “Full-altitude attitude angles envelope and model predictive control-based attitude angles protection for civil aircraft”, Aerospace Science and Technology, Vol.55, pp 292-306 [43] SA Andrews, RE Perez (2017), “Analytic study of the conditions required for longitudinal stability of dual-wing aircraft”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, Vol.232, Iss.5, pp 958-972 [44] Nguyễn Đình Sơn (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng gió cạnh tới đặc tính khí động máy bay trình hạ cánh”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [45] Trần Quốc Cường (2017), “Nghiên cứu đặc tính khí động cánh nâng khí cụ bay chuyển động gần mặt giới hạn có xét đến ảnh hưởng dòng khí sau cánh quạt”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [46] Nguyễn Trường Thành (2011), “Nghiên cứu đặc tính khí động cánh máy bay tính đến ảnh hưởng trường tốc độ cảm ứng sau cánh quạt”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [47] Phan Xuân Tăng (2009), “Nghiên cứu đặc tính khí động học khí cụ bay có ảnh hưởng mặt giới hạn”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [48] Phạm Vũ Uy (1996), “Xây dựng phương pháp tính đặc tính khí động học cánh mềm”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật 146 [49] Ngọc Anh Tuấn (2000), “Nghiên cứu đặc tính khí động cánh quay hai tầng đồng trục trực thăng”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [50] Trần Duy Duyên (2017), “Nghiên cứu biện pháp nâng cao đặc tính khí động cánh máy bay khơng người lái”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [51] Tơ Hồng Tùng (2016), “Nghiên cứu cải thiện dạng khí động học vỏ xe khách lắp ráp Việt Nam”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật khí động lực [52] Thái Dỗn Tường (2007), “Xây dựng mơ hình tương tác khí động hai khí cụ bay giai đoạn tách khỏi nhau”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật [53] Nguyễn Hồng Sơn (2014), “Tính tốn số lực khí động cánh 3D xét đến hiệu ứng đàn hồi”, Luận án tiến sĩ học [54] Nguyễn Đức Cương, Phan Văn Chương, Hoàng Anh Tú (2012), “Ứng dụng điều khiển mờ cho máy bay không người lái cỡ nhỏ”, Tuyển tập Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ (VCM2012), Đại học Quốc gia Hà Nội, pp 495-501 [55] C Edward Lana, WU Kaiyuanb, YU Jiang (2012), “Flight characteristics analysis based on qar data of a jet transport during landing at a high-altitude airport”, Chinese Journal of Aeronautics, Vol.25, pp 13-24 [56] Pham Thanh Dong, Nguyen Anh Tuan, Dang Ngoc Thanh, Pham Vu Uy (2018), “Numerical method to study helicopter main rotor-fuselage aerodynamic interaction”, International Conference of Fluid Machinery and Automation Systems (ICFMAS2018), pp 172-179 [57] Hồng Thị Bích Ngọc, Nguyễn Mạnh Hưng, Nguyễn Thế Mịch (2010), “Xác định vận tốc dòng profil cánh phương pháp đo laser”, Tuyển tập Báo cáo khoa học Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Đo lường toàn quốc lần thứ V, pp 438-448 [58] Catalog “Digital manometer: Highly precise digital pressure gauge with full 4digit wide display”, COSMO Instruments Co.Ltd [59] Catalog (2015) “マ ル チ 入 力 デ ー タ 収 集 シ ス テ ム NR 600/500 シ リ ー ズ” (Multi input data collection system NR -600/500 Series) ”, KEYENCE Corporation [60] Jan Roskam, C T Lan (1997), “Airplane aerodynamics and performance”, DARcorporation [61] John R Taylor (1997), “An introduction to error analysis: The study of uncertainties in physical measurements”, University Science Books, 2nd Edition [62] Philip Bevington, D Keith Robinson (2002), “Data reduction and error analysis for the physical sciences”, McGraw-Hill Education, 3rd Edition [63] John Mandel (1964), “The statistical analysis of experimental data”, John Wiley & Sons, Inc 147 [64] Frederick J Gravetter, Larry B Wallnau (2010), “Essentials of statistics for the behavioral sciences”, Cengage Learning, 8th Edition [65] R Bleischwitz, R de Kat y , B Ganapathisubramani (2016), “Aeromechanics of membrane and rigid wings in and out of ground-effect at moderate Reynolds Numbers”, Journal of Fluids and Structures, Vol.62, pp 318-331 [66] Derrick Yeo, Ella M Atkins, Luis P Bernal (2015), “Fixed-wing unmanned aircraft in-flight pitch and yaw control moment sensing”, Journal of Aircraft, Vol.52, No.2, pp 403-420 [67] Goran Ocokoljić, Dijana Damljanović, Đorđe Vuković, Boško Rašuo (2018), “Contemporary frame of measurement and assessment of wind-tunnel flow quality in a low-speed facility”, Faculty of Mechanical Engineering Transactions, Vol.46, Iss.4, pp 429-442 [68] F W Riegels (1961), “Aerofoil sections”, London Butterworths [69] Gary A Flandro, Howard M McMahon , Robert L Roach (2011), “Basic Aerodynamics: Incompressible flow”, Cambridge University Press [70] Tapan K Sengupta (2015), “Theoretical and computational aerodynamics”, Wiley [71] Hồng Thị Bích Ngọc (2012), “Máy thủy khí cánh dẫn: Bơm ly tâm bơm hướng trục, lý thuyết - tính tốn - thiết kế”, NXB Khoa học Kỹ thuật [72] Hồng Thị Bích Ngọc (2004), “Lý thuyết lớp biên phương pháp tính”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [73] Katate Masatsuka (2013), “I like CFD”, Lulu.com, 2nd Edition [74] Iskandar Shah Ishak, Shabudin Mat, Tholudin Mat Lazim, Mohd Khir Muhammad, Shuhaimi Mansor, Mohd Zailani Awang (2006), “Estimation of aerodynamic characteristics of a light aircraft”, Jurnal Mekanikal, No.22, pp 6474 [75] Eslam Said Abdelghany, Essam E Khalil, Osama E Abdellatif, Gamal elhariry (2016), “Air craft winglet design and performance: cant angle effect”, 14th International Energy Conversion Engineering Conference, AIAA Propulsion and Energy Forum, Salt Lake City, Utah, United States [76] Jan Roskam (2001), “Airplane flight dynamics and automatic flight control”, Design, AIlalysis and Research Corporation (DARcorporation), Part I, 3rd Edition [77] Louis V Schmidt (1998), “Introduction to aircraft flight dynamics”, AIAA (American Institute of Aeronautics & Astronautics) [78] Nguyễn Xuân Hùng (2004), “Động lực học ổn định máy bay”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 148 [79] David G Hull (2007), “Fundamentals of airplane flight mechanic”, SpringerVerlag Berlin Heidelberg [80] Barnes W McCormick (1994), “Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics”, John Wiley & Sons, Inc., 2nd Edition [81] Jason Gibbs (2005), “Experimental determination of lift and lift distributions for wings in formation flight”, Master Thesis [82] Gautham Narayan, Bibin John (2016), “Effect of winglets induced tip vortex structure on the performance of subsonic wings”, Aerospace Science and Technology, Vol.58, pp 328-340 [83] Roeland de Kat, Robert Bleischwitz (2016), “Towards instantaneous lift and drag from stereo-PIV wake measurements”, 18th International Symposium on the Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal [84] Vernon J Rossow (1995), “Validation of vortex-lattice method for loads on wings in lift-generated wakes”, Journal of Aircraft, Vol.32, No.6, pp 1254-1262 [85] Suvanjan Bhattacharyya, Swagata Shannigrahi, Shramona Chakraborty, Sushovan Chatterjee, Ahiry Ghosal (2014), “Investigation of drag and lift force on an airfoil shaped body at different angles”, International Journal of Mechanical And Production Engineering, Vol.2, No.8, pp 128-131 [86] Shane M Schouten, William S Saric (2012), “Complete computational fluid dynamics analysis of velocity XL with flight-test verification”, Journal of Aircraft, Vol.49, No.5, pp 1356-1366 [87] E.L Houghton, P.W Carpenter, Steven H Collicott, Daniel T Valentine (2013), “Aerodynamics for engineering students”, Elsevier, Ltd., 6th Edition [88] Bin Zhang, Qing Tang, Li-ping Chen, Min Xu (2016), “Numerical simulation of wake vortices of crop spraying aircraft close to the ground”, Biosystems Engineering, Vol.145, pp 52-64 [89] C M Velte, M O L Hansen, D Cavar (2008), “Flow analysis of vortex generators on wing sections by stereoscopic particle image velocimetry measurements”, Environmental Research Letters, Vol.3, Iss.1, pp 1-11 [90] P Panagiotou, P Kaparos, K Yakinthos (2014), “Winglet design and optimization for a MALE UAV using CFD”, Aerospace Science and Technology, Vol.39, pp 190-205 [91] J E Hackett, K R Cooper, M L Perry (2000), “Drag, lift and pitching moment increments due to wind tunnel wall constraint: extension to three dimensions”, International Council of the Aeronautical Science [92] G Lombardi, M.V Salvetti, M Morelli (2001), “Correction of the wall interference effects in wind tunnel experiments”, Vol.30, Iss.10, pp 75-84 149 [93] Ngoc T B Hoang (2018), “Computational investigation of variation in wing aerodynamic load under effect of aeroelastic deformations”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol.32, Iss.10, pp 4665-4673 [94] Dr Robert C Nelson (1998), “Flight stability and automatic control”, WCB/McGraw Hill, 2nd Edition [95] Колесников Г.А., Марков В.К., Михайлюк А.А и др (1993), “Аэродинамика летательных аппаратов”, Машиностроение [96] Dennis Keller (2014), “Numerical approach aspects for the investigation of the longitudinal static stability of a transport aircraft with circulation control”, New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics IX Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design (NNFM), Vol.124 [97] Hồng Thị Bích Ngọc (2000), “Lý thuyết thứ ngun tương tự”, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [98] Mohammad Hossein Giahi, Ali Jafarian Dehkordi (2016), “Investigating the influence of dimensional scaling on aerodynamic characteristics of wind turbine using CFD simulation”, Renewable Energy, Vol.97, pp 162-168 [99] John D Anderson, Jr (2016), “Fundamentals of aerodynamics”, McGraw-Hill Education, 6th Edition [100]Mohammad H Sadraey (2013), “Aircraft design”, John Wiley & Sons, Ltd [101]Jitendra R Raol, Jatinder Singh (2008), “Flight mechanics Modeling and analysis”, CRC Press [102]Nguyễn Đức Cương, Hoàng Anh Tú (2011), “Tính tốn chuyển động máy bay khơng người lái phóng từ dàn phóng”, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí Tồn quốc năm 2011, pp 41-48 150 PHỤ LỤC Sơ đồ bước giải tốn khí động Ansys Fluent: Bắt đầu Chia lưới phần mềm Gambit Ansys Meshing Nhập lưới Các thiết lập: - Mơ hình rối - Điều kiện biên - Phương pháp giải Giải hệ phương trình chuyển động Khơng Hội tụ Có Phân tích liệu Kết thúc Hình PL.1 Sơ đồ bước giải tốn khí động Ansys Fluent Trong bước sơ đồ hình PL.1, chia lưới bước khó khăn, cơng phu tốn nhiều thời gian Lưới cánh mơ hình thực nghiệm thực phần mềm Gambit Lưới mơ hình máy bay (mơ hình kiểm chứng với thực nghiệm NASA mơ hình máy bay không người lái) thực mô đun Ansys Meshing Độ xác kết mơ sau bước lặp thể qua độ hội tụ phương trình chuyển động giá trị hệ số khí động Các phần dư (residuals) phương trình nhỏ kết đáng tin cậy Phần dư phương trình liên tục (khó hội tụ nhất) cần đạt đến 10-4 nhỏ hơn, kết hợp với độ hội tụ hệ số khí động (nhỏ 10-4) điều kiện hội tụ trình lặp 151 PHỤ LỤC Đánh giá độ tin cậy kết thực nghiệm TD.1 hình 4.3 (a) (b) (c1) (c2) Hàng (d1) (d2) (e1) (e2) Hình PL.2 Độ tin cậy kết đo (a) Vị trí TD.1 cánh ngang; (b) Giá trị trung bình thực lỗi lỗ phía bụng TD.1 cánh ngang (cánh Naca 4412 αw = 4o); (c1), (d1), (e1) Miền phân tán hệ số phân tán lỗ 8, 9, 10; (c2), (d2), (e2) Giá trị tức thời 30.000 liệu đo 152 Đánh giá độ tin cậy kết thực nghiệm TD.2 hình 4.3 (a) (b) (c1) (c2) Hàng (d1) (d2) (e1) (e2) Hình PL.3 Độ tin cậy kết đo (a) Vị trí TD.2 cánh ngang; (b) Giá trị trung bình thực lỗi lỗ phía bụng TD.2 cánh ngang (cánh Naca 4412 αw = 4o); (c1), (d1), (e1) Miền phân tán hệ số phân tán lỗ 8, 9, 10; (c2), (d2), (e2) Giá trị tức thời 30.000 liệu đo 153 Đánh giá độ tin cậy kết thực nghiệm TD.3 hình 4.3 (a) (b) (c1) (c2) Hàng (d1) (d2) (e1) (e2) Hình PL.4 Độ tin cậy kết đo (a) Vị trí TD.3 cánh ngang; (b) Giá trị trung bình thực lỗi lỗ phía bụng TD.3 cánh ngang (cánh Naca 4412 αw = 4o); (c1), (d1), (e1) Miền phân tán hệ số phân tán lỗ 8, 9, 10; (c2), (d2), (e2) Giá trị tức thời 30.000 liệu đo 154 Đánh giá độ tin cậy kết thực nghiệm TD.1 hình 4.4 (a) (b) (c1) (c2) Hàng (d1) (d2) (e1) (e2) Hình PL.5 Độ tin cậy kết đo (a) Vị trí TD.1 cánh ngang; (b) Giá trị trung bình thực lỗi lỗ phía bụng TD.1 cánh ngang (cánh Naca 0012 αw = 8o); (c1), (d1), (e1) Miền phân tán hệ số phân tán lỗ 8, 9, 10; (c2), (d2), (e2) Giá trị tức thời 30.000 liệu đo 155 PHỤ LỤC Bảng PL.1 Thông số máy bay IAI Heron (Israel Aerospace Industries (IAI)) (nguồn: Internet) Hình PL.6 Máy bay khơng người lái IAI Heron (nguồn: Internet) Thông số Khối lượng Vận tốc bay Độ cao bay Sải cánh Diện tích cánh Sải cánh ngang Diện tích cánh ngang Khoảng cách cánh cánh ngang Đơn vị kg km/h km m m2 m m2 Giá trị 1.150 174 10 16,6 13,42 3,2 1,9 m 4,2 Bảng PL.2 Thơng số máy bay VNT-680 Hình PL.7 Máy bay không người lái VNT-680 (luận án nghiên cứu) Thông số Khối lượng Vận tốc bay Độ cao bay Sải cánh Diện tích cánh Sải cánh ngang Diện tích cánh ngang Khoảng cách cánh cánh ngang 156 Đơn vị kg km/h km m m2 m m2 Giá trị 680 160 15,4 12,94 3,3 1,8 m 4,0 ... Vinh Bình MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình... 5.19 Vị trí cánh ngang theo phương đứng (a) Trường hợp 114 thiết kế (ngang nhau); (b) Cánh đuôi ngang thấp hơn; (c) Cánh ngang cao Hình 5.20 (a) Hệ số lực nâng cánh đuôi ngang; (b) Hệ số mômen... ngang Hình 5.21 Hệ số mơmen chúc ngóc máy bay phụ thuộc vào diện 115 tích cánh ngang Hình 5.22 Đường dòng qua vùng giao thoa cánh thân (a) Cánh ngang nằm ngang (thiết kế); (b) Cánh đuôi ngang