BÁO CÁO MÔN HỌC, ĐÀN HỒI KHÍ ĐỘNG HỌC, VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC, ĐẠI HỌC BKHN
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO MƠN HỌC ĐÀN HỒI KHÍ ĐỘNG HỌC Giáo viên hướng dẫn : Hoàng Thị Kim Dung Sinh viên thực : Nguyễn Thành Long Hồ Anh Tuấn Vũ Nguyễn Anh Tùng Hà Nội, ngày 24 tháng năm 2017 Mục lục I Giới thiệu II Đo tính đàn hồi kết cấu III Đo tần số dao động tự nhiên biến dạng (a) Phản hồi kích thích đơn điểm 10 (b) Kích thích đa điểm 18 (c) Máy rung thu biến( shaker and pickups): 19 (d) Kết cấu hỗ trợ cho kiểm tra độ rung 24 (e) Ảnh hưởng thay đổi cấu trúc điều kiện biên 26 IV Kiếm tra độ ổn định khí đàn hồi 27 V Thử nghiệm khí động đàn hồi 30 (a) Thử nghiệm rung bay 30 (b) Sự ổn định động học,phản ứng gió rung lắc 36 VI Mơ hình kiểm thử đàn hồi khí động lực học 37 (a) Đánh giá hệ số hầm gió 38 (b) Hiệu ứng tường hầm gió 38 (c) Mô bay tự hầm gió 40 (d) Mơ hình rung hầm gió (Flutter) 43 (e) Kiểm soát kích thích hầm gió 48 (f) Thực nghiệm với tên lửa trượt 49 (g) Các công nghệ thiết bị đo đạc 50 I Giới thiệu Trong hai chương trước khảo sát nguyên tắc thiết kế xây dựng mơ hình đàn hồi khí động cho loại kiểm tra khác Mục đích chương mô tả kỹ thuật kiểm tra liên quan nguyên tắc mà chúng dựa vào Vì hầu hết thử nghiệm thường thực máy bay kích thước chuẩn (full-scale), phân biệt (khi cần thiết) kỹ thuật kiểm tra mơ hình kỹ thuật kiểm tra máy bay kích thước thực Kiểm nghiệm khí động đàn hồi bao gồm ba phần Phần bao gồm thí nghiệm khơng có dịng khí, ví dụ thử nghiệm tĩnh để tìm phân bố độ cứng kiểm tra cường độ dao động để tìm tần số tự nhiên hình dạng vật thí nghiệm Các thí nghiệm phần thứ hai thứ ba thực có dịng khí Các thí nghiệm phần thứ hai liên quan đến tượng khí động đàn hồi "chế độ dừng ổn định" (steady-state), phần thứ ba bao gồm tượng "không ổn định" rung động ổn định động II Đo tính đàn hồi kết cấu Sự ảnh hưởng hiệu ứng khí động đàn hồi khiến cho phải có thử nghiệm để xác định độ cứng đặc tính độ bền máy bay Việc đo thành phần độ cứng đặc biệt có giá trị cần thiết cho profile cánh tỉ số dạng thấp, khó phân tích Đối với mơ hình rung động khơng thể áp dụng thử nghiệm tĩnh Các mơ hình rung động tốc độ thấp thường đủ mạnh để chịu tải trọng tạo từ hầm gió Nó áp dụng hầm gió, chúng có cấu trúc tương đối hiệu người thiết kế mơ hình thực phép thử tĩnh để thấy sinh cường độ phân bố độ cứng cấu trúc mong muốn Những mơ hình đo độ cứng tính đàn hồi thực trường hợp cụ thể phụ thuộc vào hình thức liệu cần kiểm tra loại cấu trúc thử nghiệm Trong trường hợp mơ hình rung động, thử nghiệm phải thiết kế không để kiểm tra mức độ mô mà cịn sửa đổi cấu trúc mơ hình để có mức độ mơ mong muốn Nếu nhìn vào cấu trúc mà thành phần coi hàm biến (Phần 12-3), liệu cần kiểm tra dạng uốn phân bố độ cứng chống xoắn theo trục cứng Nếu trục cứng thẳng, việc so sánh độ lệch hai đường cong chuyển vị đo đường cong chuyển vị tính tốn tải khí động đơn giản momen xoắn mũi cánh đủ cho mô đầy đủ Tuy nhiên, cần thay đổi cấu trúc, có thay đổi độ cứng uốn độ cứng xoắn phần định cấu trúc Đối với uốn, thay đổi liên quan trực tiếp đến sai sót độ cong đoạn đề cập đến lỗi không dễ thu từ đường cong chuyển vị thực nghiệm Về nguyên tắc, đơn giản cần đạo hàm hai lần đường cong chuyển vị phân chia kết mô men uốn áp dụng để có biểu đồ theo nghịch đảo độ cứng uốn Đối với xoắn, cần đạo hàm lần Tuy nhiên, xuất sai số hàm xác định thực nghiệm Sai số tăng thêm trình đạo hàm, đặc biệt đạo hàm hai lần Trong trường hợp hiệu chỉnh độ cứng uốn suy kiểm tra tĩnh, việc đo độ dốc thay đo đường cong uốn cung cấp định tốt kích thước vị trí điều chỉnh cần thiết Việc giải thích thử nghiệm xoắn không đơn giản giá trị đạo hàm độ cứng uốn đáng kể Trong nhiều trường hợp, ảnh hưởng đạo hàm độ uốn cách li cách so sánh đường cong xoắn độ dốc thu tải khí động mơ hình đối xứng khơng đối xứng (xem Phần 12-3 Hình 1220) Đối với cấu trúc có gián đoạn đáng kể độ cứng trục đàn hồi, thiết kế mơ hình ban đầu phải đủ tốt để thử nghiệm tĩnh cần thiết để xác nhận tính phù hợp thiết kế Trong trường hợp này, so sánh hệ số tác động đo hệ số tác động tính tốn q trình hợp lý Đối với cấu trúc có thuộc tính hai biến (Phần 12-4), thơng tin độ cứng có sẵn cho người thiết kế mơ hình dạng tập hệ số ảnh hưởng so sánh trực tiếp với tương ứng đo mơ hình Nếu cần phải thay đổi cấu trúc, thay đổi ước lượng loại thủ tục lặp sử dụng thiết kế mơ hình ban đầu Việc thực thử nghiệm tĩnh bao gồm kỹ thuật đo lường biến dạng, đo có tải khí động, hỗ trợ kết cấu trình thử nghiệm Nếu nhìn vào yêu cầu kỹ thuật đo lường biến dạng, thấy u cầu mơ hình (model) quy mô đầy đủ (full-scale) giống Các thiết bị sử dụng phải có độ xác phù hợp (trong dải xấp xỉ cho phép) có khả biểu diễn nhanh đơn giản, khơng bóp méo kết cách đưa tải khí động khơng liên quan khơng rõ ràng Mặc dù yêu cầu cuối rõ ràng, lại khó để đạt thử nghiệm mơ hình rung động Các thiết bị đo độ uốn thông thường dial gauges (đồng hồ đo độ phẳng) có nhiều ma sát độ cứng mức cho phép hầu hết mơ hình chúng có khoảng đo độ xác cần thiết Tải trọng áp lên cấu trúc mơ hình thiết bị đo phải thay đổi vài gram suốt chu kỳ kiểm tra Các biên độ uốn đo điểm liên tiếp cách nửa inch hơn, với độ xác bắt buộc vài phần nghìn chí vài phần mười nghìn inch Vì lý này, người ta thường đo chùm sáng hay máy phóng đại quang học Người ta đo độ dốc xác cách quan sát định điểm sáng phản xạ từ gương nhỏ gắn với cấu trúc mơ hình thang đo cố định Các phép đo độ dốc thực cách gắn máy đo gia tốc có độ nhạy cao vị trí thẳng đứng cấu trúc ý đầu gia tốc kế thay đổi theo độ uốn góc Độ uốn đo với độ xác vài phần nghìn inch cách quan sát qua kính (có chia vạch) (Hình 13-1) Độ uốn thang đo (hình 13-2) đọc trực tiếp qua vị trí hình chữ thập (tâm đo) với độ xác vài phần trăm inch vị trí đo cách ghi lại vị trí (theo phương ngang hình chữ thập) thang kính Mặc dù phương pháp tẻ nhạt phụ thuộc vào mắt người làm thí nghiệm, sử dụng nhiều phận cấu trúc Tải trọng tác dụng lên cánh coi nhỏ khơng thay đổi q trình thí nghiệm Một chương trình xác (Tham khảo 13-1) để đo độ lệch, đặc biệt thích hợp để xác định nhanh hệ số ảnh hưởng mơ hình nhỏ, cứng, tốc độ cao thể hình 13-3 Việc đặt tải hỗ trợ cấu trúc mơ hình để thí thí nghiệm tĩnh tương đối đơn giản (Hình 13-4) quy mơ mơ hình nhỏ Ngược lại, việc tải hỗ trợ cấu trúc có kích thước thực (full-scale) bao gồm khung mơ hình lớn thiết bị tốn III Đo tần số dao động tự nhiên biến dạng Các chương trình thử nghiệm cho tất nguyên mẫu (kể máy bay tên lửa nhỏ đơn giản bao gồm "thử nghiệm rung" (shake testing), để xác định chế độ rung động bình thường Sử dụng thông tin để kiểm tra khối lượng ước tính tính chất độ cứng sử dụng tính tốn rung động tải khí động cách so sánh tần số thực nghiệm biến dạng với tần số biến dạng tính tốn Đôi liệu thực nghiệm làm tảng cho tính tốn Trong trường hợp mơ hình động, ví dụ mơ hình rung động, thí nghiệm rung động ln phải thực hiện, để đánh giá tính xác mà cấu trúc kích thước thực mơ Các chế độ đo so sánh với phép đo tương ứng thực cấu trúc kích thước thực với chế độ tính tốn Chúng ta thấy Chương chuyển động cưỡng cấu trúc mà quan tâm thể trực tiếp chồng chéo các chế độ thông thường mà cố gắng để đo Do độ lệch w (x, y, t) điểm cấu trúc biểu diễn theo w(x, y) : Các phương trình điều chỉnh đáp ứng với kích thích bên ngồi là: Với: Là khối lượng tổng quát, tần số, Là lực tổng quát với chế độ i Chúng ta thấy từ phương trình này: phản hồi lực rung Fz chồng chập nhiều chế độ cấu trúc Thông thường, người ta thường dùng kích thích hình sin để nghiên cứu Một điều quan trọng phải chọn điểm đặt, pha biên độ lực áp dụng hợp lý (a) Phản hồi kích thích đơn điểm Để có nguyên tắc chi phối phản hồi cấu trúc kích thích hình sin, trước tiên nghiên cứu phản hồi cấu trúc với cấu trúc với chế độ tự nhiên trì lực hình sin có biên độ F tần số w Ta thu phản hồi hình sin là: biên độ phản hồi, biên độ lực suy rộng tần số dao động tự nhiên cấu trúc Phản hồi cầu trúc đo bảng 13.5 Độ lớn lực suy rộng so với lực áp dụng phụ thuộc vào điểm tác dụng Nó cực đại điểm tác dụng điểm có điên độ lớn điểm nút 10 thể làm phức tạp tình khả tần số mở rộng thành dải tần số đàn hồi làm lộ tác động đàn hồi Các nghiên cứu đầy đủ phản ứng gió lốc cịn nhiều lý do.Đầu tiên,các phương pháp phân tích phản ứng gió mạnh ( gust reponse) ,khi kết hợp với tiêu chí thiết kế khác,đã phần lớn thành công việc ngăn ngừa thất bại kết cấu bay qua dịng rối.Do việc kiểm thử bay ngồi không cần thiết.Thứ hai,các phương tiện đo lường giải thích gió giật mà máy bay gặp phải chưa phát triển Nhu cầu ngày lớn phân tích tốt tiêu chuẩn phản ứng gió giật máy bay lớn,linh họat,hiệu cao ,cùng với hiểu biết sử dụng kỹ thuật phân tích thống kê,làm phát triển kỹ thuật kiểm tra bay tương lai gần VI Mơ hình kiểm thử đàn hồi khí động lực học Thực nghiệm khí động lực học phát triển nhanh Các lý thuyết không cịn đủ để đưa dự đốn khoảng vận tốc cao mà hình dạng máy bay thay đổi liên tục khiến cho thực nghiệm cần thiết hết Trong lĩnh vực ổn định động lực học cho máy bay, cần đưa thơng số đặc tính kỹ sư hàng không Trường hợp xuất rung lắc gây cánh tình nguy hiểm Việc sử dụng mơ hình để kiểm thử tính động lực học cung cấp liệu hữu ích đảm bảo an tồn tương lai Phần nhằm mang đến nguyên tắc công nghệ phát triển Có hai phương pháp để sử dụng mơ hình kiểm thử vấn đề động lực học Trong phương pháp thứ nhất, mơ hình dùng thực nghiệm thiết kế nhằm đánh giá hệ số phương trình vi phân governing Sau dùng phương pháp số để giải tiếp Phương pháp thứ hai mơ hình thiết kế có hình dạng giống thực tế đưa giải pháp Các mô hình mơ phần máy bay, cánh hay đi, tồn máy bay Chúng đặt hầm gió, tên lửa, bom rơi từ cao,… Thậm chí mơ hình bay thật Mỗi cách thức lại có ưu nhược điểm khác vấn đề kích thích, gắn kết, đo đạc 37 (a) Đánh giá hệ số hầm gió Có thể cơng nghệ kiểm thử quan trọng dựa hầm gió để thổi dịng khí qua mơ hình Tuy nhiên sử dụng hầm gió khơng để đưa đường biên dịng khí mà cịn dùng hỗ trợ cho mơ hình Nếu nhìn vào thí nghiệm thiết kế để đánh giá hệ số phương trình governing thấy số liệu động lực học phản hồi bề mặt vật thể rắn Các vật thể rắn kích thích bị cản trở ngoại lực nhằm quan sát dao động Những test kiểu trở nên khó khăn mà tần số dao động yêu cầu tăng lên Các yêu cầu đưa từ yêu cầu trì số Reynold ln có giá trị 105 Trong test tốc độ thấp, mơ hình rắn cố định hệ thống khí (13-12, 13-13, 13-14, 13-15) Một mặt, tổng áp lực momen hay phân bố áp suất đo đạc Tổng áp lực momen đo thiết bị xung nhịp (có cảm biến đo ứng suất) để đo phản hồi vật thể mẫu lên thiết bị giá đỡ Cịn áp suất đo cách đặt cảm biến thích hợp lên cánh (13-16) Mặt khác, khó để loại bỏ hiệu ứng phép đo lên mơ hình thiết bị đo gia tốc lớn Việc xây dựng mơ hình hệ thống hỗ trợ liên quan phức tạp vấn đề kiểm soát tần số biên độ dao động điều kiện đầu vào thí nghiệm cịn khó Cách tốt để giải vấn đề sử dụng vịng lặp phản hồi để nhận khác biệt mong muốn mơ hình thực tế Tần số kiểm thử cao làm phức tạp việc đo đạt Việc thu nhận lại phản hồi vật thể hay thay đổi cơng suất đầu vào có tính khả thi giảm nhanh khí động lực lực quán tính Phương pháp kiểm tra dòng chảy trực tiếp phải thực Chúng bao gốm thiết bị đo áp suất nằm bên mơ hình đầu đo đặt gần mơ hình Các cơng nghệ lắp ghép kích thích tốc độ cao mơ tả hữu dụng với mơ hình gắn cố định tường mơ hình đặt hầm gió tốc độ cao (b) Hiệu ứng tường hầm gió Mơ hình sử dụng nghiên cứu khí động lực hầm gió phải có kích thước thích hợp để giữ hiệu ứng tường mức đủ nhỏ chấp nhận Trong thí 38 nghiệm với sóng âm, mơ hình phải đủ nhỏ cho nhiễu loạn sinh từ mơ hình chuyển động xi dịng trước chúng di chuyển đến tường quay ngược lại Ở dòng âm, nhiễu loạn hàm phức tạp kích thước ống hình dạng, kích thước hình dạng mơ hình, số Mach tần số Ở tần số thấp nhiễu loạn dự đốn cách sử dụng hệ số điều chỉnh ổn định ( steady-state correction factors) Ở tần số cao, hiệu ứng cộng hưởng có nguy xảy rối sinh cần nửa chu kỳ để từ mơ hình đến tường trở lại Trong trường hợp 2D, với mơ hình thực nghiệm nằm hai phẳng song song, tần số cộng hưởng 𝜔 cho theo chiều cao H, tốc độ âm a, số Mach sau: 𝜔𝐻 𝑎 = 𝜋√1 − 𝑀2 (13-28) Biểu thức dùng để dự đoán cộng hưởng viết dạng tần số rút gọn, số Mach, tỷ số chiều cao chia dây cung (𝜆 = 𝐻/2𝑏) sau 𝑀 √1−𝑀2 𝑘𝜆 = 𝜋 (13-29) Ở tần số trung gian, sóng âm, hiệu ứng nhiễu loạn ảnh hưởng tình thực tế ước lượng gần từ phép tính 2D thể hình 13.19 Ở đây, tỷ số hệ số lực nâng giá trị dịng tự thể đồ thị với tần số rút gọn khoảng số Mach tỷ số chiều cao chia dây cung (𝜆) Hiệu ứng tường thể rõ số Mach tăng lên lớn tần số không xét đến cộng hưởng Việc tăng chiều rộng hầm gió giảm hiệu ứng tường làm giảm tần số cộng hưởng 39 Hình Tỷ số hệ số lực nâng hầm gió so vớ ngồi dịng tự hàm tần số rút gọn khoảng giá trị số Mach tỷ số chiều cao chia dây cung (𝜆) (c) Mô bay tự hầm gió Hãy xem xét việc sử dụng hầm gió cho việc kiểm tra khí động học với mục đích khơng phải đo đạc hệ số mà giải phương trình governing Hãy xem xét đến vấn đề khó khăn tổng quát việc mơ đặc tính khí động máy bay chế độ bay tự xem xét đến trường hợp đơn giản phần sau Hầm gió sử dụng thiết bị liên quan phải khơng có ảnh hưởng tới mơ hình Do mơ hình phải đủ nhỏ để tối thiểu hóa hiệu ứng cản tường xảy tượng nhiễu loạn theo phương ngang phương dọc Điều có nghĩa phải cung cấp lực đẩy mô cách tác động lực đến mơ hình mà phải độc lập với chuyển động mơ hình Do thơng thường, trọng lượng mơ hình khơng có tỷ lệ xác, lực theo phương thẳng đứng phải tác dụng lên mơ hình cho hồn tồn độc lập với chuyển động mơ hình bay với độ cao hệ số lực nâng tương ứng với mức bay Với mơ hình tốc độ thấp, cần thêm lực đẩy lên trên, mơ hình tốc độ cao, cần thêm lực đẩy hướng xuống Nói chung, mơ hình phải kiểm sốt phải có cách thiết bị kích thích đo đạc thích hợp 40 Việc cung cấp ngoại lực theo phương thẳng đứng nhiệm vụ đơn giản Các mơ hình thiết kế tốc độ thấp gặp phải vấn đề nhiều năm hai lý Thứ nhất, thiết bị hỗ trợ luôn bị hạn chế thời gian kinh phí Thứ hai việc cung cấp ngoại lực độc lập với chuyển động mơ hình khoảng cách lớn inch khó khăn Các thiết bị thử nghiệm piston khí hay thiết bị rung điện từ Cơ chế hỗ trợ cho việc mơ bay hầm gió phác họa hình 13-20 Ba servo điều khiển thủy lực giúp mơ hình dịch chuyển theo ba phương khác Thiết bị tạo lực thành phần cảm biến cho truyền thủy khí đặt giá đỡ hình 13-21 Lực trì tác động lên phận gắn mơ hình góc thích hợp để tạo lực theo phương mong muốn mơ hình đặt theo hướng Các thiết bị cảm biến có nhiệm vụ đo đạc chuyển vị gây lực tác dụng lực uốn gây trục khuỷu hệ trục Chúng gửi tín hiệu thích hợp đến ba thiết bị thủy lực Hình Hệ thống servo hỗ trợ cho việc mô bay tự tốc độ thấp 41 Hình Sơ đồ hệ thống hỗ trợ cho việc tạo lực tác động lên mơ hình Các lò xo gây lực liên tục, lên đĩa nhỏ từ truyền qua mơ hình thơng qua tiếp xúc lăn Một mơ tả rõ thể hình 13-22 Thiết bị tạo áp lực đặt đầu đỡ đứng lực truyền qua đai cáp tới trọng tâm mơ hình Các chuyển vị tuyến tính chuyển vị góc đai cáp dùng để tạo tín hiệu tới ba servo Đặc tính tần số ba servo sử dụng phải cao nhiều so với sử dụng nghiên cứu trường hợp có tốc độ thấp tần số ổn định động học mơ hình tốc độ cao lớn nhiều so với mơ hình tốc độ thấp kích cỡ Hình 4: Một thiết bị hỗ trợ cho mô bay tự tốc độ cao 42 (d) Mơ hình rung hầm gió (Flutter) Trong kiểm tra rung lắc, không cần thiết phải cung cấp mơ hồn chỉnh bay tự hình 13-20, 13-22 Khi số Frude lớn giá trị mơ hình thực thử tốc độ thấp, mơ hình bay hệ số lực nâng nhỏ giá trị thất tốc Vì mơ xác giá trị hệ số lực nâng không cần thiết kiểm tra độ rung, không cần ngoại lực theo phương dọc thí nghiệm Chúng ta cần cân lực cản Chúng ta làm điều với “dây kéo” hình 13-23 Hình 5:Một thiết bị “dây kéo” đơn giản hỗ trợ thực nghiệm bay tự tốc độ cao Các thiết bị hỗ trợ sử dụng để hạn chế bậc tự do, thay đổi đặc tính ổn định động học khơng làm ảnh hướng tới đặc tính rung máy bay Hình 13-24 mơ hình hỗ trợ tốt phát triển Boeing, bậc tự mũi, đuôi bên hông máy bay chịu hạn chế uốn lò xo dọc Việc cố định bậc tự vừa để cản không cho thay đổi đặc tính rung, mà cịn giữ cho máy bay khỏi bất ổn định động học Rất dễ để tạo bất ổn cách loại bỏ bậc tự đầu cuối máy bay có thêm lò xo để hạn chế chuyển động theo phương thẳng đứng Tính diễn việc thí nghiệm mơ hình rung tốc độ thấp mà bậc tự chúc góc chuyển vị theo phương thẳng đứng cần phải tránh thay đổi đặc tính rung (hình 13-25 13-26) Trong vài trường hợp, ảnh hưởng trực tiếp lên đặc tính rung từ cứng hỗ 43 trợ xác định việc ý đến ảnh hưởng chúng lên tần số riêng mô hình, theo phần 13-3 Hình 6:Phiên đầu việc dùng đứng hỗ trợ cho thí nghiệm mơ hình rung lớn hầm có tốc độ vừa phải Việc thí nghiệm phận tốt so với kiểm tra tồn mơ hình, mà kiểm thử thiết kế để tính tốn thơng số áp dụng cho máy bay Các mơ hình cánh cánh thể hình 12-27 đến 13-30 Thiết bị hỗ trợ mơ hình cánh thiết kế mơ thân máy bay Tường gắn mơ hình 13-28 cho phép chuyển động tự theo phương lăn (roll) chuyển vị theo phương thẳng đứng Điều cho phép nghiên cứu riêng rẽ mơ hình đối xứng lẫn mơ hình bất đối xứng Lưu ý tường gắn mơ hình có điều kiện biên khí động lực học tường không xem bậc tự gốc cánh “Cân vật rắn” nhân tạo đưa vào thành phần mơ hình cần Cánh thẳng hình 13-29 chuyển vị thẳng đứng cách sử dụng liên kết song song chuyển động xoay thông qua trục xoay Một ổn định đạt sử dụng không song song Do chuyển động lên làm giảm góc chuyển động xuống làm tăng góc tấn.Một nghiêng nhẹ trục xoay làm chyển động xoay ổn định 44 Hình 7:Một mơ hình thí nghiệm rung gắn dây lị xo giới hạn ống gió tốc độ thấp phép “chuyển động vật rắn” Cấu trúc cánh bao gồm nhựa dẻo gắn vỏ bên ngồi Hình 8:Mơ hình thí nghiệm rung với cánh gắn phần thân khối rắn cánh đuôi ngang điều chỉnh Các thiết bị hỗ trợ cho phép mơ hình chuyển động tự theo phương xoay, phương chúc góc, chuyển vị phương dọc, chuyển vị phương ngang 45 Hình 9:Mơ hình thí nghiệm rung cánh đuôi ngang với cứng hỗ trợ coi thân máy bay Hình 10:Mơ hình thí nghiệm rung hạn chế theo phương xoay chuyển vị dọc gốc cánh để mô điều kiện gốc đối xứng lẫn không đối xứng 46 Hình 11:Một liên kết bốn không song song trục xoay làm cho mơ hình có ổn định nhân tạo 47 Hình 12:Một mơ hình thí nghiệm rung dịng âm xoay tự quanh trục nghiêng khoảng vài độ so với hướng dịng chảy để cung cấp tự định tâm Mơ hình thí nghiệm rung dịng âm xoay tự hình 12 ổn định phương xoay cách cho trục xoay lệch vài độ Nó có cấu trúc nửa mơ hình phép đưa vào dịng âm Nó khơng thể chịu rối dòng từ đầu ống dòng âm Loại ống gió tốt cho thí nghiệm rung dịng âm ống đẩy điều chỉnh đơn giản chạy test Điều cho phép đưa mơ hình vào điều kiện dịng chảy ổn định Số Mách thay đổi mơ hình rung Mục đích tìm điều kiện rung dịng âm cách thay đổi dịng khơng phải tìm thơng số mơ làm với dịng âm (phần 13-1) (e) Kiểm sốt kích thích hầm gió Việc kiểm sốt mơ hình test rung khó, đặc biết mơ hình có nhiều bậc tự Nhưng mơ hình thường bay hệ thống điều khiển truyền động Người điều khiển đứng ngồi hầm gió quản lý hiệu mơ hình tốc độ thấp Tuy nhiên mơ hình bay tốc độ cao thường vượt khả 48 người phải quản lý vịng lặp truy hồi hay thầm chí chế tự động Các phận kích thích mơ hình để đo độ ổn định xác định độ rung gần cho kiểm tra độ rung lắc (phần 13-4) Đối với mô hình bay tốc độ thấp, sợi dây nối tới dầm gần wingtip nhằm cung cấp kích thích phụ (khi cần) ngồi để kéo căng nhằm ngăn chặn rung lớn dẫn đến phá hủy Ở phần lớn hầm gió, ln ln tồn rối loạn dịng khí, điều giúp giảm thiểu việc sử dụng thiết bị kích thích Nếu cần, thầm chí luồng gió thổi thêm vào dịng khí để hỗ trợ Để ngăn chặn phá hủy từ rung lắc, u cầu tốc độ dịng khí phải kiểm soát cẩn thận Biên độ giao động rung trì nhiều trường hợp thay đổi rât nhanh tốc độ dịng khí cần vượt qua giá trị tới hạn Đối với mơ hình lớn đắt tiền, chúng chế tạo cẩn thận xác, điều làm tăng khoảng tới hạn thơng số Do chí ta dụng solenoid (cuộn dây có từ tính) để làm thay đổi phần tử khí mà không cần đến bánh đà tạo chuyển động thông thường (f) Thực nghiệm với tên lửa trượt Có hai cách khác so với dùng hầm gió để mơ hình hóa kiểm sốt điều kiện dịng chảy, đặc biệt có ích trường hợp dịng tốc độ cao Thứ nhất, gắn mơ hình đàn hồi khí động phận máy bay cần nghiên cứu tên lửa Điều có lợi làm hầm gió, đặc biệt dòng âm, việc dùng tên lửa kiểm sốt cẩn thận giúp luồng khơng khí khơng bị xáo trộn q nhiều Hơn nữa, thử nghiệm thông thường diễn độ cao thấp khơng khí mật độ lớn, điều dẫn đến số Reynold cao Tuy nhiên nhược điểm phương pháp khó khăn việc quan sát, ghi lại đo đạc mô hình Ngồi tải tăng tốc lớn dễ xảy lỗi Một chuyến bay thực khơng thể làm làm lại Thứ hai mơ hình đàn hồi khí động gắn thiết bị tên lửa phản lực gắn trượt Nó kết hợp tên lửa phản lực bay tự thí nghiệm hầm gió Mơ hình 49 trải qua luồng khơng khí trơn, tốc độ cao vô tận mật độ cao Có thể lắp đặt thêm thiết bị phức tạp đắt tiền trượt so với lắp tên lửa Thậm chí, mơ hình hồi phục chúng bị phá hủy rung lắc (flutter) Tuy nhiên kiểm thử cách khó để quan sát kiểm sốt q trình bay Nó mang so sánh thí nghiệm hầm gió có luồng thổi gián đoạn Cả hai cách điều chỉnh q trình thí nghiệm để đo đạc hệ số để nghiên cứu đến ổn định đàn hồi khí động Các kỹ thuật kích thích hay lắp thiết bị hỗ trợ trình bày phần trước có khả điều chỉnh Nhưng việc thí nghiệm dùng tên lửa thực canh bạc Ngồi việc khó khăn việc lắp đặt thiếu thiết bị, cịn khó khăn việc tìm khơng gian để thí nghiệm, phân bố khối lượng xác q trình bay, thu thập liệu đặc biệt phải làm thứ lúc Tuy nhiên, thí nghiệm mơ hình đàn hồi khí động dịng vơ tận có tốc độ cao hướng mở đáng để nghiên cứu (g) Các công nghệ thiết bị đo đạc Đối với kỹ sư hàng không, vấn đề khó khăn thực nghiệm kiểm sốt giải tần số Những mơ hình lớn, tốc độ thấp có tần số thấp cps, mơ hình nhỏ, âm khoảng 200 cps Ngoại trừ vài trường hợp đặc biệt phải làm việc với tần số lớn, kỹ sư phải có kỹ kinh nghiệm đo đạc kiểm tra tốt Công cụ để thực việc ghi lại hình ảnh dao động máy ghi dao động đa kênh Thiết bị với điện kế bao phủ dải tần số mong muốn Ngồi cịn thiết bị máy thu băng đa kênh chất lượng cao Nó cơng cụ tuyệt vời ta trì tín hiệu điện để xử lý sau qua máy phân tích sóng, pha kế,… Nó chưa thể dễ dàng thay máy ghi dao động chưa thể đem đến tranh tổng thể chất lượng liệu thu được, lợi ích tái tạo tái sử dụng tín hiệu điện thu để xử lý sau khơng thiết bị máy ghi dao động địi hỏi chi phí tốn Nhiệm vụ thí nghiệm rung đo tần số dao động rung đo biên dạng rung Các máy đo biến dạng gắn phần thân đưa tần số 50 rung xác Với vị trí hướng đặt thích hợp, chúng dễ dàng đưa hình dạng trình rung Thiết bị tốt để làm việc máy ảnh tốc độ cao Mặc dù mặt định lượng, khơng thể cung cấp thơng tin xác hồn tồn, nhiên đưa nhìn trực quan tượng flutter cho ta thấy tượng chưa biết hay bình thường khơng thể giải thích Việc đồng liệu từ camera liệu từ máy ghi dao động tín hiệu thời gian hỗ trợ cho việc đưa liệu kết cuối 51 ... khí đàn hồi 27 V Thử nghiệm khí động đàn hồi 30 (a) Thử nghiệm rung bay 30 (b) Sự ổn định động học, phản ứng gió rung lắc 36 VI Mơ hình kiểm thử đàn hồi khí động. .. ổn định động lực học nằm khả điều khiển servo Có tác động đàn hồi cần xem xét Mặc dù tần số đàn hồi cao tần số ổn định động lực học, cấu trúc máy bay uốn cong xoắn theo tác động khơng khí qn tính... tác động khí đàn hồi chuyến bay tốc độ cao Tất vấn đề đàn hồi đề cầp dựa sở chung liên quan tới biến dạng đàn hồi tác động khí, khơng khí thay đổi đạt trạng thái cân Mơ hình phải mơ hình dạng khí