Tổng quan máy bay không người lái UAV, máy bay không người lái dạng nhiều chong chóng mang, ứng dụng trong lĩnh vực khảo sát địa hình; tính toán, thiết kế máy bay nhiều chong chóng mang; mô phỏng kiểm bền và tối ưu chi tiết.Tổng quan máy bay không người lái UAV, máy bay không người lái dạng nhiều chong chóng mang, ứng dụng trong lĩnh vực khảo sát địa hình; tính toán, thiết kế máy bay nhiều chong chóng mang; mô phỏng kiểm bền và tối ưu chi tiết.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒ ANH TUẤN HỒ ANH TUẤN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY BAY KHƠNG NGƯỜI LÁI NHIỀU CHONG CHĨNG MANG PHỤC VỤ KHẢO SÁT ĐỊA HÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CLC2018B HÀ NỘI – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HỒ ANH TUẤN NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI NHIỀU CHONG CHĨNG MANG PHỤC VỤ KHẢO SÁT ĐỊA HÌNH Chun ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ ĐÌNH QUÝ HÀ NỘI – 2019 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Hồ Anh Tuấn Đề tài luận văn: Nghiên cứu thiết kế máy bay không người lái nhiều chong chóng mang phục vụ khảo sát địa hình Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số HV: CBC18008 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 12/09/2019 với nội dung sau: - Luận văn sửa lại theo phần ghi trực tiếp thuyết trình - Điều chỉnh tên nội dung cho phù hợp - Chỉnh sửa sai sót tả, đánh máy Giáo viên hướng dẫn Ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn TS Vũ Đình Quý Hồ Anh Tuấn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi – Hồ Anh Tuấn, học viên lớp Cao học Kỹ thuật Cơ khí Động lực khóa CLC2018B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội – cam kết luận văn cơng trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn TS Vũ Đình Quý – Viện Cơ khí Động lực – Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Hồ Anh Tuấn Xác nhận giáo viên hướng dẫn mức độ hoàn thành luận văn tốt nghiệp cho phép bảo vệ: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Giảng viên hướng dẫn TS Vũ Đình Quý MỤC LỤC TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG x LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan máy bay không người lái (UAV) 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Ứng dụng .3 1.1.3 Phân loại 1.2 Máy bay không người lái dạng nhiều chong chóng mang (Multicopter) .7 1.2.1 Cấu tạo nguyên lý ho ạt động 1.2.2 Ưu, nhược điểm Multicopter 1.2.3 Các cách phối trí cánh quạt Multicopter 10 1.3 Ứng dụng lĩnh vực khảo sát địa hình 12 1.3.1 Công nghệ khảo sát địa hình LiDAR 12 1.3.2 So sánh với phương pháp khảo sát ảnh hàng không 13 1.4 Nội dụng luận văn 14 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY BAY NHIỀU CHONG CHÓNG MANG 15 2.1 Quy trình thiết kế 15 2.2 Yêu cầu toán 15 2.3 Phân tích, khảo sát tình hình nghiên cứu UAV phục vụ khảo sát địa hình 16 2.4 Mơ hình phác thảo đề nghị 18 2.5 Tính tốn thiết kế cấu hình 19 2.5.1 Khối lượng sơ 19 2.5.2 Phân tích, lựa chọn thiết bị điện-điện tử 19 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG KIỂM BỀN VÀ TỐI ƯU CHI TIẾT 26 3.1 Cấu hình – kích thước đề nghị 26 3.2 Tính tốn mơ kiểm bền 28 3.2.1 Xây dựng mơ hình 28 3.2.2 Thiết lập thông số 29 3.2.3 Kết mô 35 3.2.4 Kết luận 40 3.3 Thiết kế chi tiết 41 3.3.1 Cánh tay đòn 41 3.3.2 Thiết kế cấu liên kết cánh tay đòn với đĩa trung tâm 42 3.3.3 Hệ thống chân đỡ 43 3.3.4 Hệ thống đĩa trung tâm 45 3.3.5 Tính tốn thiết kế dù cứu hộ 46 3.4 Tính toán, so sánh với yêu cầu 50 3.4.1 Phân tích lực đẩy động 50 3.4.2 Tính tốn thời gian bay 51 3.4.3 Tính tốn vận tốc bay tối đa 54 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU A - Diện tích mơ hình Cd - Hệ số lực cản Ct - Hệ số lực kéo Dmax - Kích thước chéo lớn Dprop - Đường kính cánh quạt Do - Đường kính danh nghĩa tán dù Dp - Đường kính tán dù bung hồn tồn Dv - Đường kính lỗ khí F - Diện tích mặt phẳng quay, F = πR GPS - Global positioning system INS - Inertial Mavigation System LiDAR - Light Detection and Ranging Rprop - Bán kính cánh quạt Sload - Khối lượng tải trọng Spara - Khối lượng dù T - Lực kéo cánh quạt TR - Tỷ số lực kéo motor UAV - Unmanned Aerial Vehicle v - Vận tốc bay ω - Vận tốc góc cánh quạt ω - Tần số, vận tốc góc ρ - Mật độ khơng khí, ρ = 1,225 kg/m3 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Máy bay Aerodrome No.5 Hình 2: Máy bay quadrotor, dạng máy bay nhiều chong chóng mang Hình 3: The Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk có khả trinh thám giám sát cách hệ thống cách sử dụng radar độ tổng hợp có độ phân giải cao (SAR) cảm biến điện quang / hồng ngoại (EO / IR) tầm xa với thời gian thám khu vực mục tiêu lâu Hình 4: Máy bay khơng người lái sử dụng cứu trợ người bị nạn biển Hình 5: UAV sử dụng dẫn đường cho tên lửa Hình 6: UAV sử dụng phun thuốc trừ sâu nông nghiệp Hình 7: UAV cánh cố định XK-A600 Hình 8: UAV sử dụng chong chóng mang .5 Hình 9: Một số loại máy bay nhiều chong chóng mang: a) quad rotor ; b) Y4 copter; c) Y6 copter; d) X6 copter; e) Hexa rotor; f) X8 copter Hình 10: Mơ hình c ấu tạo Quadcoper Hình 11: Mơ hình momen quay Quadcoper Hình 12: Nguyên lý di chuyển Quadrotor Hình 13: Hexacopter, máy bay chong chóng mang 10 Hình 14: Octocopter, máy bay chong chóng mang 10 Hình 15: Octocopter với phối trí cánh đơn 11 Hình 16: Octocopter với phối trí cánh kép đồng trục 11 Hình 17: Quy trình thiết kế 15 Hình 18: Phác thảo sơ thiết bị bay cánh dạng chữ thập 19 Hình 19: Sự phụ thuộc hệ số lực kéo vào bước CCM [3] 20 Hình 20: Đồ thị thể phụ thuộc Dmax Dprop 21 Hình 21: Kích thước Multicopter X8 21 Hình 22: Pin Fox 6s 22000mAh 50C [4] 22 Hình 23: Thơng số động 22 Hình 24: Cánh quạt Fox CF Prop [5] 23 Hình 25: ESC Fox 80A FOC V3 [4] 23 Hình 26: DJI A3 pro [4] 24 Hình 27: Bộ điều khiển thu – thả [4] 25 Hình 28: Thiết kế sơ khung UAV Solidworks 26 Hình 29: Các dạng ống carbon thị trường 27 Hình 30: Thơng số vật liệu composite sợi carbon 30 Hình 31: Thông số vật liệu nhôm 31 Hình 32: Lực tác dụng lên UAV bay thẳng đứng 32 Hình 33: Lực tác dụng lên UAV bay nghiêng 30 o 33 Hình 34: Mơ hình UAV sau chia lưới 34 Hình 35: Kết chi lưới cánh chân đỡ 34 Hình 36: Kết chia lưới cánh tay đòn 35 Hình 37: Kết mơ chuyển vị TH1 36 Hình 38: Kết mơ ứng suất TH1 36 Hình 39: Kết mơ chuyển vị TH2 37 Hình 40: Kết mơ ứng suất TH2 38 Hình 41: Kết mơ ứng suất TH2 – nhìn từ lên 38 Hình 42: Kết mơ chuyển vị TH3 39 Hình 43: : Kết mô ứng suất TH3 40 Hình 44: Kích thước lỗ vít động theo nhà sản xuất 41 Hình 45: Đế gắn động thiết kế 41 Hình 46: Nẹp gắn đế động lên cánh tay đòn 42 Hình 47: Hình ảnh lắp ráp hồn chỉnh cụm động lên cánh tay địn 42 Hình 48: Cơ cấu lề, chốt quay gắn lên đĩa trung tâm 43 Hình 49: Chốt cố định vị trí cánh tay địn mở - gập 43 Hình 50: Đế gắn đáp 44 Hình 51: Đế gắn liên kết đỡ đĩa trung tâm 44 Hình 52: Cơ cấu gắn chân đỡ lên đĩa trung tâm 44 Hình 53: Càng đáp lắp ráp hoàn chỉnh 45 Hình 54: Thiết kế chi tiết phần trung tâm 45 Hình 55: Phối trí thiết bị đĩa trung tâm 46 Hình 56: Cấu tạo tán dù 46 Hình 57: Các kích thước tán dù 48 Hình 58: Đồ thị thể qua hệ số múi dù đường kính dù 48 Hình 59: Ý tưởng thiết kế hộp dù 49 Hình 60: Hộp dù gắn lên UAV 49 Hình 61: Hình ảnh máy bay thiết kế Solidwork 50 Hình 62: Bảng khảo sát lực nâng động Fox 8120 100KV [4] 50 Hình 63: Đồ thị thể phụ thuộc thời gian bay treo độ cao 50m theo tải trọng có ích 53 Hình 64: Đồ thị thể phụ thuộc thời gian bay hành trình với vận tốc 5m/s theo tải có ích 53 Hình 65: Lực tác dụng lên mơ hình bay tiến 54 Hình 74: Đồ thị khảo sát lực nâng động 8120 100KV 58 Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết Theo Manual Parachute Design – Knacke, 1991, [11] dù bán cầu Cd=0,77-2,20 hệ số lực cản tiêu chuẩn cho loại dù bán cầu Ta lấy giá trị trung bình để tính tốn Cd=1,50 Cơng thức liên hệ đường kính danh nghĩa đường kính thực bung hồn tồn tán dù: 𝐷p=0,67 𝐷0 (3.1) Lỗ khí đỉnh có đường kính 𝐷v = 5-10%D0 để đảm bảo diện tích 𝑆v < 0,01𝑆0 Ta lấy giá trị 10% Khi giảm độ xốp dù tăng chiều dài dây liên kết, hệ số lực nâng Cd tăng lên Ta có tỷ lệ [12]: 𝑙𝑐 𝐷0 𝑙𝑐 𝐷0 Ta chọn 𝑙𝑐 𝐷0 = − 1,5; tăng 7% Cd; = 1,5 − 2; tăng 3% Cd =1,15 để lực nâng lớn Vận tốc tiếp đất đảm bảo an tồn cho khí cụ bay theo ghi nhận Wyllie, 2001 từ 4-6 m/s Ta lấy giá trị trung bình v=5m/s để tính tốn Tổng khối lượng tải trọng dù mang dự kiến 24 kg Tải tối đa thiết kế (với giá trị sốc bung dù lớn 4g; hệ số an toán 1,5) bằng: 24kg x 9,81 m/s x 4g x 1,5SF = 1412,64 N Do chọn dây Paracord Type II với sức căng phá hủy nhỏ nhát 1774 N, khối lượng 4,96 g/m Các lực tác dụng lên dù bao gồm lực cản khơng khí trọng lực trái đất Theo định luật II Newton, ta có: 𝐷T=𝑊T 𝜌𝑣 𝐶𝑑 −𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑆𝑝 = ∑ 𝑚𝑔 Thay số: - 𝑆l=2,088 𝑚2; 𝐶d-para =1,50; v=5m/s; - m=24,000 kg; g=9,81 m/s 2; 𝜌=1,225 𝑘𝑔/m3; Ta kết quả: 𝑆p= 8,441 m2 47 (3.2) Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết Hình 58: Các kích thước tán dù Ta có: 𝐷0 = √ 4𝑆𝑝 𝜋 =3,278 m Dp = 0,67.D0 = 2,196 m (3.3) (3.4) Theo Knacke, để đảm bảo dù bung không bị méo, rối, cần có nhiều 12 múi dù Và chiều dài rìa biên múi dù nên bé 3,5 feet~1,1m để dễ dàng đóng gói Hình 59: Đồ thị thể qua hệ số múi dù đường kính dù Ta chọn: 𝐷𝑠 𝐷0 =0,6 (tương ứng với số múi dù tối thiểu 16 múi) Suy ra: 𝐷s = 1,967 𝑚 Kích thước phần rìa múi xấp xỉ 0,32m, thỏa mãn yêu cầu Chiều dài dây nối dù: l c =1,15𝐷0=3,77 m Dây liên kết chống sốc Nylon: 𝑙damping =1,2 m 48 Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết Đường kính lỗ gió: Dv =0,1D0 = 0,328 𝑚 Khối lượng dù (dây dù vịm dù) =8,441.45+16.4,96.3,770=679,033g 3.3.5.2 Tính tốn thiết kế hệ thống bung dù Có loại hệ thống bung dù là: hệ thống bung dù lực đẩy (forced ejection system), hệ thống bung dù sử dụng lực phóng (forced extraction system), hệ thống sử dụng dù phụ (drogue or pilot parachute system) Trong loại trên, người thực lựa chọn sử dụng phương pháp bung dù sử dụng lực phóng, cụ thể sử dụng lị xo để bung dù Hình 60: Ý tưởng thiết kế hộp dù Kích thước chi tiết hệ thống dù xem thêm phụ lục Hình 61: Hộp dù gắn lên UAV Khối lượng dù ước tính xấp xỉ 0,986 kg 49 Chương 3: Mơ kiểm bền tối ưu chi tiết Hình 62: Hình ảnh máy bay thiết kế Solidwork 3.4 Tính tốn, so sánh với yêu cầu 3.4.1 Phân tích lực đẩy động Tính tốn lực nâng Thơng số lực nâng lấy từ bảng số liệu thực nghiệm động chọn Voltage: 44.4; Motor: 8120 KV100; ESC 80A; Prop: Supreme 3010F Lực đẩy (kg) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 11.00 12.00 AMP(A) 0.60 1.50 2.50 3.50 4.70 5.90 7.30 9.50 10.90 13.10 14.80 17.30 18.60 20.60 22.80 24.30 27.50 29.40 32.70 35.50 39.90 45.30 Hiệu suất(G/W) 17.36 13.80 13.02 11.90 11.08 10.59 9.98 8.77 8.84 7.54 7.74 7.22 7.28 7.07 6.85 6.85 6.43 6.37 6.05 6.09 5.74 5.51 Hình 63: Bảng khảo sát lực nâng động Fox 8120 100KV [4] 50 Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết Tại giao điểm hai đường cong vị trí có lực nâng hiệu suất động làm việc tốt nhất, vị trí có lực nâng 3,8kg Như lực nâng tạo hoàn toàn đảm bảo khả hoạt động máy bay 3.4.2 Tính tốn thời gian bay Mục tính tốn thời gian bay tương ứng với mức tải trọng khác hai chế độ với vận tốc bay 5m/s: Bay treo độ cao định Bay hành trình với vận tốc định 3.4.2.1 Bay treo không tải độ cao định Ở mục tính tốn thời gian bay treo độ cao 50 m với vận tốc bay lên m/s Khối lượng máy bay không tải: 16,610 kg Hiệu suất tạo lực nâng động 75% Lực nâng động cần tạo chế độ hover: 16,610 8.75% = 2,767 𝑘𝑔 Cơng thức tính vận tốc bay lên: 𝑇−𝑚𝑔 𝑣𝑣𝑒𝑟 = √2 𝜌𝐶 𝑑𝐴 =√ 2𝑚𝑔 𝜌𝐶𝑑 𝐴 √𝑇𝑅 − (3.5) Thông số bản: 𝜌 = 1,22 kg/m3 ; g = 9,81 m/s2 ; 𝐶𝑑 = 1,3; m=16,610 kg Với vận tốc bay lên m/s, ta tính lực nâng động tạo bay lên là: 3,470 kg Dựa vào đồ thị (bảng - phụ lục): - Amp tiêu thụ với lực nâng 2,767 kg 42,728 A - Amp tiêu thụ với lực nâng 3,470 kg 57,728 A Độ cao bay treo 50m Thời gian để máy bay độ cao bay treo : 𝑡= 50 = 10 𝑠 Để đảm bảo pin Lipo hoạt động an toàn, sử dụng tối đa 70% dung lượng pin Dòng tiêu thụ để đạt độ cao bay treo: 57,728 10 3600 = 0,161 𝐴ℎ 51 Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết Thời gian bay treo tối đa chế độ bay treo: 44.70% − 2.0,161 42,728 = 42,798 𝑝ℎú𝑡 Tổng thời gian bay: 43,131 phút 3.4.2.2 Bay hành trình khơng tải với vận tốc xác định Mục tính tồn thời gian bay độ cao 50 m với vận tốc bay lên bay hành trình m/s Cơng thức tính vận tốc bay ngang: 𝑣ℎ𝑜𝑟 =√ √1−(𝑚𝑔) 𝑇 𝑇 𝜌𝐶𝑑 𝐴 = √1 − 𝑇𝑅2 2𝑚𝑔 √𝜌𝐶 𝑑𝐴 √𝑇𝑅 (3.6) Thông số bản: 𝜌 = 1,22 kg/m3 ; g = 9,81 m/s2 ; 𝐶𝑑 = 1,3; m=16,610 kg Với vận tốc bay hành trình m/s, ta tính lực kéo động là: 2,855 kg Dựa vào đồ thị (bảng - phụ lục): - Amp tiêu thụ với sức kéo 2,855 kg 57,728 A - Amp tiêu thụ với lực nâng 3,470 kg 44,416 A Thời gian để máy bay lên đạt vị trí 50m: 𝑡= 50 = 10 𝑠 Để đảm bảo pin Lipo hoạt động an toàn, sử dụng tối đa 70% dung lượng pin Thời gian bay hành trình tối đa: 44.70% − 2.0,161 44,416 = 41,172 𝑝ℎú𝑡 Tổng thời gian bay: 41,505 phút 3.4.2.3 Thời gian bay với tải mang theo Tính tốn tương tự phần không tải cho mức khối lượng khác nhau, người thực đưa đồ thị thể mối quan hệ thời gian bay khối lượng tải có ích mang theo 52 Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết Hình 64: Đồ thị thể phụ thuộc thời gian bay treo độ cao 50m theo tải trọng có ích Hình 65: Đồ thị thể phụ thuộc thời gian bay hành trình với vận tốc 5m/s theo tải có ích 53 Chương 3: Mơ kiểm bền tối ưu chi tiết 3.4.3 Tính tốn vận tốc bay tối đa Hình 66: Lực tác dụng lên mơ hình bay tiến Theo định luật II Newton ta có: 𝐹𝑡ℎ𝑟𝑢𝑠𝑡 − 𝐹𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑦 − 𝐹𝑎𝑖𝑟𝑑𝑟𝑎𝑔 = 𝑚𝑣̇ (3.7) Khi bay lên thẳng: 𝜌 𝑇 − 𝑚𝑔 − 𝐶𝑑 𝐴𝑣 = 𝑚𝑣̇ (3.8) Khi bay ngang: 𝑚𝑔 𝜌 √1 − ( 𝑇 )2 𝑇 − 𝐶𝑑 𝐴𝑣 = 𝑚𝑣̇ (3.9) Góc nghiêng mặt phẳng mơ hình so với phương ngang: ∝= arccos Ta đặt: 𝑇𝑅 = 𝑇 𝑚𝑔 𝑚𝑔 (3.10) 𝑇 hệ số lực nâng/ khối lượng mơ hình Vận tốc bay lên thẳng: 𝑇−𝑚𝑔 𝑣𝑣𝑒𝑟 = √2 𝜌𝐶 𝑑𝐴 =√ 2𝑚𝑔 𝜌𝐶𝑑 𝐴 √𝑇𝑅 − (3.11) Vận tốc bay ngang: 𝑣ℎ𝑜𝑟 =√ √1−(𝑚𝑔) 𝑇 𝑇 𝜌𝐶𝑑 𝐴 = √1 − 𝑇𝑅2 2𝑚𝑔 √𝜌𝐶 𝑑𝐴 √𝑇𝑅 (3.12) Diện tích mơ hình tính xấp xỉ bằng: 𝐴= 𝐷𝑚𝑖𝑛 2 + 𝜋 𝑅𝑝𝑟𝑜𝑝 Với thông số đầu vào: 54 (3.13) Chương 3: Mô kiểm bền tối ưu chi tiết - 𝜌 = 1,22 kg/m3; g = 9,81 m/s2; 𝐶𝑑 = 1,3; - Dmin = 1,200 m; Rprop = 0,381 m; m = 22,366 kg - TR động chọn 4:1 Để tính tốn, lấy 80% lực nâng tối đa, TR = 3,2 Ta tính tốc độ bay ngang lớn theo lý thuyết 17,069 m/s; tốc độ bay lên thẳng lớn theo lý thuyết 13,073 m/s * Các tham số khơng chắn cao phép tính diện tích mơ hình hệ số lực cản Kết luận: Các phân tích lực đẩy, thời gian hoạt động tốc độ bay phù hợp với yêu cầu thiết kế đề ban đầu 55 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Trong khuôn khổ luận văn này, em đạt kết sau: Tiếp thu, học hỏi kiến thức hệ UAV Tính tốn thiết kế tổng quan mẫu UAV chong chóng mang phục vụ khảo sát địa hình Thiết kế hệ thống dù, chế tạo thử nghiệm Hướng phát triển Đề tài có nhiều hướng để tiếp tục phát triển, hồn thiện đó: Tiếp tục thử nghiệm thực tiễn tính bay UAV Nghiên cứu cải tiến khí động học cánh Nghiên cứu cải thiện thời gian bay Lời cảm ơn Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Vũ Đình Quý - người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Bên cạnh đó, tác giả xin cảm ơn thầy cô bạn sinh viên Bộ môn Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ - Viện Cơ khí Động lực giúp đỡ tơi q trình thực luận văn 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dimitri Aleksandrov, Light-Weight Multicopter Structural Desgn for Energy Saving, July 8,2013 Andy Lennon, Basic of R/C Model Aircraft Design, Air Age Media Inc, 1996 PGS.TS Lê Quang, Cơ học vật bay NXB Đại học bách khoa Hà Nội Multirotors & Accessories, http://www.foxtechfpv.com https://klsin.bpmsg.com/how-fast-can-a-quadcopter-fly http://controls.ae.gatech.edu/dbershad/EMSTAirTimeCalculator.html Design Parameters of Indigenously Developed Quadcopter for Area Surveillance, Usama Hasmain, Nauman Ahmed, College of Ellectricl and Mecanical Engineering, Pakistan LiDAR system, http://climatechangegis.blogspot.com Officer Cadet Tristan Foon, RDTE of Parachute Recovery System for ADFA UAV, Final Thesis Report, University of New South Wales, Australia, 2009 10 Theo W Knacke, Parachute Recovery Systems Design Manual, 1991 11 Gerig-Nicolas, Parachute Recovery systems for Unmanned Aerial Vehicles, Bachelor-Thesis, 2009 12 Kirk Graham Stewart Cartwright, Feasibility of Parachute Recovery Systems for Small UAVs, University of New South Wales, Australian Defence Force Academy, School of Aerospace, Civil and Mechanical Engineering, 2008 13 W Grodzki, A Lukaszewicz, 2015, Design and manufacture of unmanned aerial vehicles (UAV) wing structure using composite materials 14 Một số hình ảnh từ internet 57 PHỤ LỤC Bảng 6: Bảng khảo sát lực nâng động Voltage: 44.4; Motor: 8120 KV100; ESC 80A; Prop: Supreme 3010F Lực đẩy (kg) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 AMP(A) 0.60 1.50 2.50 3.50 4.70 5.90 7.30 9.50 10.90 13.10 Hiệu suất(G/W) 17.36 13.80 13.02 11.90 11.08 10.59 9.98 8.77 8.84 7.54 Lực đẩy (kg) 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 11.00 AMP(A) 17.30 18.60 20.60 22.80 24.30 27.50 29.40 32.70 35.50 39.90 Hiệu suất(G/W) 7.22 7.28 7.07 6.85 6.85 6.43 6.37 6.05 6.09 5.74 5.50 14.80 7.74 12.00 45.30 5.51 Hình 67: Đồ thị khảo sát lực nâng động 8120 100KV Bảng 7: Thông số khối lượng khung số mẫu UAV STT Tên Multicopter Loại Khối lượng khung (kg) Khối lượng tải mang theo (kg) Matrice 100 Quad 2,355 1,000 Matrice 200 Quad 2,640 2,34 Inspire Quad 2,510 1,500 3DR Solo Quad 1,517 1,000 Eagle Xf Quad 2,875 Foxtech A4 Quad 3,900 10,000 md4-1000 Quad 2,700 1,200 58 Matrice 600 Hexa 3,120 4,000 DJI S900 Hexa 2,449 10 TA infinity pro Octo 3,200 7,200 11 Argas MG1 Octo 3,800 10,000 12 DJI S1000 Octo 1,655 2,000 13 ALTA Octo 3,100 9,100 14 Ricopter Quad x8 4,300 10,000 15 D130 X8 Titan Quad x8 3,400 8,000 16 OnyxStar FOX-C8 HD Quad x8 2,100 5,500 Bảng 8: Thông số kích thước số mẫu UAV hành Khối STT Tên Multicopter Loại lượng tối Dmax Dmin DArms DProp đa (mm) (mm) (mm) (mm) (kg) Matrice 100 Quad 3,600 980 797 650 330 Matrice 200 Quad 6,140 1075 1043 643 432 Inspire Quad 3,560 889 797 559 330 Inspire Quad 6,440 986 920 605 381 AEE Condor Elite Quad 704 613 450 254 3DR Solo Quad 7,147 711 613 457 254 Phantom Quad 1,300 579 552 350 229 Phantom Quad 1,823 594 579 350 240 Phantom Quad 1,838 594 579 350 240 10 Eagle Xf Quad 13,630 1803 1686 1105 699 11 Foxtech A4 Quad 12,000 2031 1717 1320 711 12 Md4-1000 Quad 6,000 1730 1690 1030 700 13 Breeze 4k Quad 0,385 342 246 240 102 14 Typhoon Q500 Quad 8,097 895 797 565 330 59 15 Syma X5UW Quad 375 350 230 145 16 Typhoon H Hexa 2,060 600 570 410 190 17 H920 Hexa 20,230 1360 1320 920 440 18 Matrice 600 Hexa 15,100 1666 1599 1133 533 19 DJI F550 Hexa 1,200 804 762 550 254 20 DJI S800 Hexa 7,000 1180 1143 800 381 21 DJI S900 Hexa 8,200 1281 1143 900 381 22 Tarot FY680 Hexa 2,800 985 915 680 305 23 Tarot T810 Hexa 1,000 1191 1143 810 381 24 Tarot X6 Hexa 10,000 1417 1372 960 457 25 TA infinity pro Octo 21,092 1690 1561 1260 432 26 Argas MG1 Octo 24,000 2053 1926 1520 533 27 DJI S1000 Octo 11,000 1426 1377 1045 381 28 ALTA Octo 18,100 1721 1652 1264 457 29 K130 V3 U7 Octo 20,000 1727 1652 1270 457 30 Tarot x8 Octo 2,700 1451 1377 1050 381 31 Aeronavics SkyJib-8 Octo 16,000 1553 1377 1172 381 32 Skyhawkrc F900 RC Octo 5,057 1250 1192 920 330 33 Ricopter X8 30,000 2682 1839 1920 762 34 GD-18X X8 1457 1103 1000 457 35 D130 X8 Titan X8 40,000 1962 1840 1200 762 36 OnyxStar FOX-C8 HD X8 8,000 1372 1043 940 432 Bảng 9: Các thơng số hình học dù, múi dù Thơng số Dù Đơn vị đo Khối lượng dù 0,680 kg Vận tốc tiếp đất m/s Hệ số lực kéo 1,5 Diện tích dù 8,441 60 𝑚2 𝐷0 3,278 m 𝐷𝑝 2,196 m 𝐷𝑠 1,967 m 𝐷𝑣 0,328 m 16 dây Chiều dài dây liên kết 3,770 m Chiều dài dây chống sốc 1,200 m ℎ𝑔 1,704 m 𝑒𝑣∗ 0,072 m 𝑒𝑠 0,540 m Số dây dù Bảng 10: Kích thước sơ hộp dù Thông số Đơn vị Chiều cao hộp dù 0,240 m Đường kính hộp dù 0,109 m Độ dài lị xo 0,18 m Độ cứng lò xo 140,52 N/m 61 ... dụng máy bay không người lái Từ nhận định trên, chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu thiết kế máy bay khơng người lái nhiều chong chóng mang phục vụ khảo sát địa hình? ?? Mục đích luận văn tìm hiểu nghiên cứu. .. thống phục vụ chụp quét địa hình) ; Thời gian bay tối thiểu: 20 phút; 15 Chương 2: Tính tốn, thiết kế máy bay nhiều chong chóng mang 2.3 Phân tích, khảo sát tình hình nghiên cứu UAV phục vụ khảo sát. .. tốn, thiết kế mẫu UAV dựa yêu cầu đầu vào kết đạt cuối 14 Chương 2: Tính tốn, thiết kế máy bay nhiều chong chóng mang CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY BAY NHIỀU CHONG CHĨNG MANG 2.1 Quy trình thiết