Đồ án thiết kế máy bay ngành kỹ thuật hàng không HUST

Bài báo cáo này nhóm bọn mình xin được trình bày về thiết kế sơ bộ của taxi bay điện lên thẳng BKair dựa trên ý tưởng CityAirbus về phương tiện bay chuyên trở hành khách trong đô thị. BKair là phương tiện bay thiết kế theo nguyên mẫu taxi bay CityAirbus của Airbus. BKair hoạt động trong khoảng độ cao từ 150 m đến 300 m phía trên thành phố. BKair được thiết kế để có thể trở tối đa 4 hành khách. Tầm bay tối đa là 30km cho một lần sạc với 4 cục pin lithium ion có dụng tích tổng là 110 kWh và công suất đầu ra là 140 kW. Trong tương lai, công nghệ pin phát triển hơn sẽ làm tăng tầm bay cho BKair, khiến nó không chỉ là phương tiện bay chuyên trở trong nội thành mà còn di chuyển giữa các thành phố.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY Chủ đề: Thiết kế Taxi bay Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Gia Điềm Nhóm sinh viên thực hiện: Họ tên MSSV Phùng Đức Minh 20152493 Phạm Tuấn An 20150014 Nguyễn Xuân Sơn 20153228 Hoàng Ngọc Trường 20154025 Hà Nội, 6/2019 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .1 1.1 Giới thiệu chung .1 1.3 Khoang hành khách 1.4 Pin treo 11 1.5 Hệ thống 14 CHƯƠNG THIẾT KẾ KHÍ ĐỘNG 17 2.1 Lý thuyết cánh quạt máy bay lên thẳng .17 2.1.1 Lý thuyết phân tố cánh (Blade Element Theory) 17 2.1.2 Lý thuyết mô-men động lượng (Momentum Theory) cho cánh quạt đơn 19 2.1.3 Lý thuyết mô-men đông lượng (Momentum Theory) cho cánh quạt kép đồng trục .22 2.1.4 Cánh quạt ống bao 29 2.2 Tính tốn lý thuyết 33 2.2.1 Đường kính chong chóng mang – cánh quạt 33 2.2.2 Lựa chọn hình dạng cánh chong chóng mang .34 2.2.3 Lựa chọn số cánh 34 2.2.4 Lựa chọn dạng profiles 35 2.2.5 Góc đặt cánh độ xoắn hình học cánh 39 2.2.6 Diện tích quét 39 2.2.7 Hệ số điền đầy dây cung cánh 40 2.2.8 Khắc phục ảnh hưởng dịng khí tới cánh quạt phía .40 2.2.9 Lực nâng lý thuyết 41 2.3 Mô số 42 2.3.1 Phương pháp 42 2.3.2 Vùng tính tốn 42 2.3.3 Chia lưới 44 2.3.4 Điều kiện biên 46 2.3.5 Kết 46 2.4 Hướng phát triển 51 2.5 Kết luận 52 CHƯƠNG Động Năng lượng 54 3.1 Động điện cảm ứng 54 3.1.1 Giới thiệu công ty Siemens 54 3.1.2 Giới thiệu thông số động điện SP200D 55 3.1.3 Chọn loại đông điện cho BKair 56 3.1.4 Hệ thống truyền động động điện SP200D 58 3.1.5 Các thông số động điện SP200D 59 3.1.6 Kết luận động SP200D 59 3.2 Pin sử dụng cho động BKair 61 3.2.1 Các loại pin giới 62 3.2.2 Giới thiệu so sánh hai loại Li-Po Li-Ion .63 3.2.3 Lựa chọn hãng sản xuất pin Li-Ion 67 3.2.4 Giới thiệu pin tesla sử dụng BKair 67 3.2.5 Tính tốn số lượng pin .68 3.2.6 Tiến hành thiết kế cell pin cho động 68 3.2.7 Tính theo động để chọn số lượng pin 69 3.2.8 Kết luận .71 3.3 Hệ thống làm mát pin 72 3.3.1 Các phương pháp làm mát pin .72 3.3.2 Phương pháp làm mát dành cho pin BKair 74 3.3.3 Kết luận làm mát pin 79 3.4 Kết luận 79 CHƯƠNG 4: Thiết kế kết cấu khung 80 4.1 Lựa chọn kết cấu khung 81 4.1.1 Các loại dầm .81 4.1.2 Liên kết dầm .82 4.1.3 Kích thước khung .83 4.1.4 Tiết diện dầm chữ I 84 4.1.5 Vật liệu khung 85 4.2 Mô kết cấu khung .89 4.2.1 Mục đích mơ 89 4.2.2 Nhập thông số vật liệu .90 4.2.3 Chia lưới 91 4.2.4 Điều kiện biên 91 4.2.5 Kết so sánh 93 Chương Bộ phận điều khiển BKair .97 5.1 Hệ thống tổng quan BKair 97 5.2 Các hệ thống 98 5.2.1 Hệ thống điều khiển BKair .98 5.2.2 Hệ thống chuyển đổi lượng thành moment xoắn cho động điện 100 5.2.3 Hệ thống điều khiển động 101 5.3 Hệ thống thiết bị điện tử khác 109 5.4 Các thành phần khác 114 5.4.1 Cổng tiếp nhận thông tin .114 5.4.2 Pin 114 5.4.3 Các cảm biến 115 5.4.4 Bộ chuyển đổi dòng điện 116 5.5 Bộ phận thơng báo tình trạng máy bay 116 5.5.1 Bộ phận thông báo độ cao, tốc độ bay 116 5.5.2 Bộ phận thông báo lực đẩy 117 KẾT LUẬN 118 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .119 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Taxi bay BKair .1 Quadrotor, Máy bay trực thăng, Octo-rotor 3 Kích thước mặt BKair Kích thước mặt trước BKair Kích thước mặt BKair .5 Nguyên lý điều khiển quadrotor .6 Kích thước mặt ngang BKair Ghế ngồi cho hành khách Kích cỡ ghế theo hạng 10 Kích thước mặt trước ghế ngồi .8 11 Khoảng cách trước sau theo hạng ghế 12 Khoảng cách trước sau tiêu chuẩn ghế ngồi Hình 13 Khoảng cách trước sau ghế ngồi BKair .10 Hình 14 Kích thước tổng thể cabin 11 Hình 15 Pin treo .12 Hình 16 Dịch chuyển độc lập 12 Hình 17 Khung treo 13 Hình 18 Các cell pin vị trí trọng tâm máy bay 14 Hình 19 Avionics & FTI 15 Hình 20 Hệ thống máy bay .15 Hình 21 Lý thuyết phân tố cánh .17 Hình 22 Sự phụ thuộc hẹ số lực kéo vào bước chong chóng mang profile 18 Hình 23 Lý thuyết mơ-men động lượng 19 Hình 24 Lý thuyết mô-men động lượng cánh quạt kép 24 Hình 25 Cạnh quạt kép có khoảng cách h 24 Hình 26 Cánh quạt 25 Hình 27 Cạnh quạt 25 Hình 28 Dự đốn hiệu suất bay treo cho cánh quạt đồng trục so với phép đo Nguồn liệu: Harrington (1951) Dingeldein (1954) 29 Hình 29 Dịng khí qua cánh quạt ống bao sử dụng lý thuyết mô-men động lượng 30 Hình 30 Kích thước chong chóng mang 33 Hình 31 Chọn cánh hình chữ nhật 34 Hình 32 Các đặc trưng hình học profiles cánh 35 Hình 33 Phân bố lực cánh góc profile khơng đối xứng 36 Hình 34 Phân bố lực cánh góc profile đối xứng .37 Hình 35 Phân bố lực cánh góc tăng profile đối xứng 37 Hình 36 Airfoil NACA0015 .38 Hình 37 Các số theo góc đặt cánh NACA 0015 38 Hình 38 Độ xoắn hình học cánh 39 Hình 39 Vùng tính tốn 43 Hình 40 Cặp cánh quạt động .44 Hình 41 Các giá trị lưới 45 Hình 42 Lưới 45 Hình 43 Chia nhỏ số điểm cánh 46 Hình 44 Lực nâng tốc độ quay cánh quạt .47 Hình 45 Lực nâng tổng tốc độ quay cánh quạt 48 Hình 46 Lực nâng công suất cánh quạt 49 Hình 47 Lực nâng tổng công suất tổng cặp cánh quạt 50 Hình 48 Ống bao quanh cánh quạt phía 52 Hình 49 Taxi bay thành phố tương lai 54 Hình 50 Tổng cơng ty Siemens Đức 55 Hình 51 So sánh động điện .56 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 52 Động SP200D 57 53 Động SP260D 57 54 Hệ thống kiểm tra truyền động động điện SP200D 58 55 Cặp động 60 56 Bốn cặp động kết nối BKair 60 57 Pin Li-Ion 62 58 Pin Li-Po .62 59 Cell pin ghép từ viên pin nhỏ 66 60 Một cục pin hoàn chỉnh 67 61 cell nhỏ pin Tesla .68 62 Mắc pin với song song nối tiếp 70 63 Một tầng cell pin 70 64 cell pin khung 72 65 Làm mát bề mặt pin 73 66 Làm mát hai đầu pin 73 67 Các ống dẫn dung dịch với bề mặt tiếp xúc cao su 75 68 Các làm mát xếp vao cell pin .75 69 Dòng lạnh dịng nóng dung dịch làm mát hệ thống .76 70 Hình ảnh Solid work đầu vào pin cell 77 71 Chiều dài cell pin 77 72 Chiều rộng cell pin .77 73 Ống dẫn dung dịch .78 74 Mô nhiệt độ bên cell pin (Đại học Imperial) 78 75 Khung 80 76 Dầm định hình 81 77 Dầm tổ hợp 82 78 Liên kết dầm .83 79 Kích thước Cabin .83 80 Kích thước khung .84 81 Các kích thước tiết diện dầm dầm chữ I .84 82 Bố trí khung dầm chữ I 85 83 Nhập design khung vào ANSYS 89 84 Nhập thông số vật liệu nhôm 7075 .90 85 Nhập thông số vật liệu composite 90 86 Các giá trị lưới 91 87 Lưới 91 88 Áp đặt lực 92 89 Ngàm 92 90 Kết chuyển vị khung composite 95 91 Kết Damage Status khung composite 96 92 Hệ thống tổng quan 97 93 Hệ thống điều khiển 98 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 94 Giản đồ .100 95 Giản đồ .100 96 Motor 101 97 Giản đồ hệ thống điều khiển động .101 98 Cảm biến cường độ dòng điện 102 99 Năng lượng điện .102 100 Cảm biến hiệu điện 103 101 Servo .104 102 Giản đồ 106 103 Cảm biến tốc độ vòng quay 107 104 Cảm biến chuyển động 107 105 Cảm biến mô-men xoắn 107 106 Giản đồ 107 107 Hệ thống điện tử .109 108 Các cảm biến 115 109 Bộ chuyển đổi dòng điện 116 110 Thông báo lực đẩy 117 111 Thông báo độ cao vận tốc 117 LỜI NÓI ĐẦU Ngày xã hội ngày phát triển, nhu cầu lại thành phố lớn tăng cao dẫn đến việc tải hệ thống giao thông đô thị Với việc đẩy mạnh phát triển phương tiện cơng cộng xe bus, xe điện để hạn chế người sử dụng phương tiện cá nhân để giảm áp lực cho đường phố Nhưng nhược điểm phương tiện cơng cộng thời gian di chuyển Người sử dụng phải đến địa điểm dừng đỗ chờ cho phương tiện tới Muốn đến địa điểm định phải sử dụng nhiều chặng Ưu điểm phương tiện công cộng giá thành rẻ tần suất cao Với người có mức thu nhập hơn, họ tiết kiệm thời gian cách taxi, đến địa điểm yêu cầu với lần gọi xe Đối với người có cơng việc gấp taxi phương tiện ưu tiên xe bus hay tàu điện Hai phương tiện nêu phải chịu cảnh tắc đường di chuyển vào cao điểm Khi tòa nhà nhiều tầng ngày mọc lên đường phố có đến tầng (hầm, cầu vượt, đường cao) phố xá thực khơng đáp ứng đủ với nhu cầu nhà Từ lý đó, taxi bay, hay phương tiện chuyên trở thành phố đường hàng không, nhu cầu thiết yếu cho giao thông đô thị Với việc thêm chiều thứ vào việc di chuyển thành phố, người tạo thêm vơ số tầng di chuyển, việc lại khơng cịn tầng mặt đất san khắp tầng trời Với công nghệ nay, để di chuyển taxi có giá thành cao với người có thu nhập tốt bận rộn cần phương tiện di chuyển nhanh chóng, tin cậy tới địa điểm quan trọng họp đối tác, sân bay điều cần thiết Bài báo cáo nhóm bọn em xin trình bày thiết kế sơ taxi bay điện lên thẳng BKair dựa ý tưởng CityAirbus phương tiện bay chuyên trở hành khách đô thị Cảm ơn thầy Phạm Gia Điềm giúp đỡ bọn em hoàn thiện báo cáo Phùng Đức Minh Chương 1: Giới thiệu tổng quan CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung BKair phương tiện bay thiết kế theo nguyên mẫu taxi bay CityAirbus Airbus BKair hoạt động khoảng độ cao từ 150 m đến 300 m phía thành phố BKair thiết kế để trở tối đa hành khách Tầm bay tối đa 30km cho lần sạc với cục pin lithium-ion có dụng tích tổng 110 kWh công suất đầu 140 kW Trong tương lai, công nghệ pin phát triển làm tăng tầm bay cho BKair, khiến khơng phương tiện bay chuyên trở nội thành mà di chuyển thành phố BKair hoạt động hoàn toàn điện, thân thiên với môi trường, giảm ô nhiễm khơng khí sản phẩm sau chạy động xăng CO NOx Ngồi nhiễm tiếng ồn giảm thiểu Để hoạt động thành phố taxi chiều giao thông thứ ba, BKair cần đáp ứng tiêu chuẩn tiếng ồn đô thị Để giảm bớt tiếng ồn, cánh quạt BKair có kích thước lớn với đường kính 2,8 m quay tốc độ thấp thấp từ 1000 – 1300 vòng/phút để giảm bớt dao động Hình Taxi bay BKair ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phùng Đức Minh Chương 1: Giới thiệu tổng quan BKair sử dụng động điện cảm ứng dẫn động trực tiếp có cơng suất 100 kW chia làm cặp giống drone Octo-rotor khổng lồ hoạt động hoàn toàn tự động điều khiển từ mặt đất Ưu điểm cánh quạt kép quay người chiều sử dụng động điện giảm kích thước hộp số Nếu với động phản lực, ví dụ Turboshaft, cần phải có trục dẫn hộp số để dẫn động Ngồi cánh quạt song song với cần hộp số phức tạp để dẫn động đồng hai cánh quạt Điều khiển tốc độ quay chong chóng mạng khó khẳn so với hai động điện Với việc thay đổi dòng điện đầu vào động làm thay đổi tốc độ vịng quay, từ phối hợp cặp cánh quạt khiến BKair điều khiển dễ dàng nhanh chóng Nhưng lý mà BKair sử dụng hệ thống tự động Bởi khơng phi cơng điều khiển động thời tốc độ quay quay động BKair sử dụng cánh quạt không thay đổi góc đặt cánh, có đường kính 2,8 m làm composite Hai cánh quạt quay ngược chiều giúp triệt tiêu mô-men xoắn Nếu máy bay trực thăng bình thường, cánh quạt thường chiếm – 5% công suất động để cho máy bay cân trước mô-men phản lực thân trước hoạt động quay cánh quạt Cịn quadrotor, mơ-men cân qua cánh quạt khác, có lực tác động lên kết cấu Với cặp cánh quạt quay ngược chiều, mơ-men xoay triệt tiêu cạnh quạt cặp khiến kết cấu chịu lực tác động Đồng thời 100% công suất sinh để tạo lực nâng Cánh quạt kép quay ngược chiều có hiệu suất lực nâng cong suất cao cánh quạt đơn Với lực nâng, công suất cần để cấp cho cánh quạt nhỏ so với cánh quạt đơn Ngồi ra, kích thước máy bay giảm đường kính cánh quạt nhỏ mà tạo lực nâng cần thiết cánh quạt đơn Đó ưu điểm cánh quạt kép phương tiện giao thông hàng không thành phố ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển bánh lái thuyền Do có già thành hợp lý, tin cậy, đơn giản điều khiển vi xử lý, chúng thường sử dụng ứng dụng robot có quy mơ nhỏ Một nhận RC tiêu chuẩn (hoặc vi điều khiển) gửi tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) đến servo Các thiết bị điện tử bên servo dịch độ rộng xung thành tín hiệu vị trí Khi servo lệnh xoay, động cấp nguồn chiết áp đạt giá trị tương ứng với vị trí lệnh c Cảm biến tốc độ vịng quay Hình 102 Giản đồ Hình 103 Cảm biến tốc độ vịng quay Hình 104 Cảm biến chuyển động Khối miêu tả cho cảm biến chuyển động quay học, thiết bị chuyển đổi biến tương đương đo hai nút quay học thành 105 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển tín hiệu điều khiển tỷ lệ thuận với tốc độ góc góc Cảm biến lý tưởng khơng xét đến qn tính, ma sát, độ trễ, tiêu thụ lượng, v.v Kết nối R C cổng bảo toàn quay học kết nối W A cổng đầu tín hiệu vật lý cho vận tốc chuyển vị góc d Thiết bị cảm biến moment xoắn Hình 105 Cảm biến mơ-men xoắn Hình 106 Giản đồ Khối miêu tả cho cảm biến mơ-men xoắn lý tưởng, thiết bị chuyển đổi biến qua cảm biến thành tín hiệu điều khiển tỷ lệ với mơ-men xoắn với hệ số tỷ lệ xác định Cảm biến lý tưởng khơng xét đến qn tính, ma sát, độ trễ, tiêu thụ lượng, v.v Kết nối R C cổng bảo toàn quay học kết nối cảm biến với đường có mơ-men xoắn theo dõi Kết nối T cổng tín hiệu vật lý đưa kết đo Chiều dương cảm biến từ cổng R đến cổng C 106 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển Một số ứng dụng khác cảm biến moment xoắn:  Đo mơ men xoắn tua bin gió  Đo mơ men xoắn dây chuyền rót đầy  Kiểm tra động  Đo mô men xoắn quạt công nghiệp  Kiểm tra hoạt động truyền động xe đạp điện 5.3 Hệ thống thiết bị điện tử khác Hình 107 Hệ thống điện tử Hệ thống thuộc phần hệ thống điều khiển máy bay Từ pin, nguồn điện đến chuyển đổi dòng điện để biến đổi dòng điện có điện áp phù hợp sau có nguồn điện phù hợp, dòng điện qua cổng tiếp nhận thơng tin đến mạch phân phối dịng điện chiều DC Ở mạch phân phối này, có cầu dao chân nối để phân phối dòng diện Tại đây, dòng điện chia 107 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển làm ba hướng khác nhau, đến với phận báo tín hiệu đèn, phận gia nhiệt tổ hợp thiết bị hệ thống điện – điện tử máy bay khác Avionics tên viết tắt tổ hợp thiết bị hệ thống điện - điện tử máy bay, có nhiệm vụ thực yêu cầu thông tin liên lạc, dẫn đường đảm bảo an toàn bay, tạo điều kiện tốt cho trình bay điều khiển máy bay phi cơng, tự động kiểm tra sửa chữa lỗi Cùng với phát triển không ngừng KH&CN, việc ứng dụng công nghệ cao trở thành xu hướng phát triển chủ đạo ngành, lĩnh vực, có ngành điện - điện tử hàng không Sử dụng Avionics việc ứng dụng công nghệ điện - điện tử để thiết kế, cải tiến hệ thống, thiết bị máy bay Đó hệ thống thu nhận sóng rađio, hệ thống kiểm tra sai sót trạng thái làm việc hệ thống khác rađa; hệ thống điều khiển bay… Tất hệ thống thực thi nhiệm vụ trình bay bao gồm: Dẫn đường, điều khiển, đảm bảo an toàn cung cấp dịch vụ thông tin, liên lạc đại… với độ xác cao, tốc độ xử lý thơng tin lớn, làm việc điều kiện thời tiết khắc nghiệt giải nhiều vấn đề phức tạp khác Trong lĩnh vực thông tin liên lạc, nhiều dịch vụ truyền tải thông tin đại trang bị cho máy bay, tạo điều kiện tốt cho trình bay Lĩnh vực dẫn đường, ứng dụng hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GNSS - Global Navigation Satellite System), cho phép tính tốn, định vị vị trí loại phương tiện bay với độ xác cao Ngồi ra, cịn có hệ thống kỹ thuật bổ trợ khác cung cấp thông tin nhiều chiều đảm bảo dẫn đường bay an tồn Phần quan sát có hệ thống hiển thị trạng thái, vị trí máy bay phương tiện bay khác sơ đồ khơng gian tồn cầu, bổ sung cho trình dẫn đường, cảnh báo va chạm không phân định vùng bay cho phép… Về bản, hệ 108 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển thống đảm bảo thực nhiều công việc cần thiết, sẵn sàng tự động điều chỉnh điều khiển tối ưu với cấu tạo gọn, nhỏ, đại, dễ thay Trong trình nghiên cứu chế tạo, ứng dụng khai thác hệ thống máy bay, nhiều nhà khoa học, chuyên gia đầu ngành không trọng đến việc giải toán kỹ thuật, đáp ứng u cầu mà cịn tính đến khả giảm tải cho phi cơng q trình bay Đã có nhiều sáng kiến nhằm nâng cao hiệu làm việc hệ thống, từ việc phân bố tổ chức thiết bị hiển thị buồng lái, tự động hoá thao tác đơn giản q trình bay, đem lại hiệu khơng nhỏ q trình điều khiển bay phi cơng Tuy nhiên, phi công phải theo dõi thiết bị hiển thị thơng số bay, tình bất ngờ xảy thời điểm dẫn tới an toàn bay Một phương án giải vấn đề tổng hợp thông tin để đánh giá trạng thái máy bay tự động xác định thứ tự xử lý tình có nhiều tình xảy lúc Theo hướng tổng hợp thông tin, dùng hình tổng hợp hiển thị khơng gian chiều, mô trạng thái máy bay Nghĩa thông tin từ nhiều thiết bị cảm biến truyền trung tâm điều khiển máy bay dạng tín hiệu, tín hiệu số (như tín hiệu độ cao, vận tốc, góc lệch, góc tấn, nhiệt độ, áp suất…) Các tín hiệu quan hệ với phương trình chuyển động máy bay khơng gian, tín hiệu thay đổi khoảng giá trị định, khoảng giá trị hiểu véctơ chiều mà số lượng phần tử véctơ xác định tuỳ thuộc vào khả xử lý thơng tin máy tính Trong tổ hợp tín hiệu mà máy tính nhận được, có nhiều tín hiệu có mối quan hệ định với nhau, nghĩa hai nhiều véctơ có mối tương quan lẫn Khi đó, nhờ phép biến đổi đồng dạng, máy tính tổng hợp cặp tín hiệu, hay nói cách khác có cặp véctơ tỉ lệ với 109 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển thay đổi giá trị tức thời tham số theo giá trị véctơ có tần suất Các cặp véctơ tổng hợp máy tính dạng khơng gian chiều hình máy tính hiển thị khu vực ảo hình khối Mỗi khu vực đặc trưng cho khu vực điều khiển khu vực ổn định, hình khối hình cầu, hình nón, hình trụ, hình đĩa hình giẻ quạt tuỳ vào thứ tự biến thiên cặp tín hiệu thời điểm tức thời trình bay, thông số bay nhận giá trị xác định giá trị véctơ, không gian chiều hiển thị vị trí, hiển thị mơ dấu nhấp nháy (.) dấu cộng (+) Vị trí dấu khơng gian 3D ảo cho phép xác định trạng thái máy bay, dấu nằm khu vực điều khiển khu vực ổn định, máy tính thơng báo để phi cơng ý đến thơng số liên quan có thao tác kịp thời Ngoài ra, khu vực an toàn an tồn cịn chia làm nhiều mức khác nhau, phi công dễ dàng nhận thấy sai lệch dự đốn trước tình xảy Màn hình hiển thị tổng hợp thay nhiều thiết bị đồng hồ, thiết bị dẫn đường kiểm tra, giảm trọng lượng đáng kể cho máy bay giảm tải thông tin cho phi công Hướng thứ hai tự động xác định thứ tự xử lý tình Mỗi hệ thống hay thiết bị bao gồm nhiều phận linh kiện Sự hỏng hóc sai sót xảy ngẫu nhiên phận, linh kiện hệ thống, thời điểm Sự hỏng hóc phận nguyên nhân hỏng hóc phận khác, việc tìm khắc phục lỗi hỏng hóc thời gian ngắn khó khăn Trong trình khai thác, bảo dưỡng hệ thống, việc tìm phần tử bị hỏng theo dây chuyền để tiến hành thay thế, sửa chữa phải dựa phân tích ma trận “0” - “1” từ logic (đặc trưng cho mối quan hệ tất phần tử hệ thống) Nghĩa sau phân tích, thành phần hệ thống nằm mức hỏng hóc khác có thứ tự rõ ràng Khi nhìn vào 110 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển sơ đồ phân tích thấy mối tương quan phần tử, cho phép nhận định đầu mối bị lỗi dây chuyền lỗi kéo theo Dựa vào nguyên lý trên, khối hệ thống tham số bay phần tử logic hệ thống tổng hợp, vị trí phần tử xây dựng sở mối quan hệ kỹ thuật cấp độ quan trọng phần tử hệ thống Máy tính xác định vị trí cấp độ quan trọng phần tử nhớ, có tín hiệu từ phận truyền cảm xuất tín hiệu tương ứng phần tử logic Máy tính tự động xác định tính chất mức độ lỗi dựa đặc tính xác lập sẵn cho phận (đại diện phần tử mạch logic) vào thứ tự phân cấp độ, máy tính vạch hướng xử lý cụ thể Ở vài phận có khả tự sửa lỗi có lệnh, xuất lỗi, máy tính có tín hiệu tác động ngược trở lại để tiến hành q trình tự khắc phục lỗi, sau thơng báo sửa xong lỗi bỏ qua lỗi Khi cần có tác động phi cơng để hiệu chỉnh máy tính vạch sơ đồ thao tác hình báo động đến đèn báo để hướng dẫn phi công tiến hành xử lý theo trình tự định Như vậy, máy tính có vai trị xử lý trung tâm, phân tích đánh giá đưa giải pháp xử lý phù hợp thời gian ngắn Đây sáng kiến dựa thực tế trình độ KH&CN đại ngày nay, có kết hợp phần cứng phần mềm nhằm nâng cao hiệu sử dụng hệ thống máy bay Sáng kiến thành công giảm q tải cho phi cơng q trình bay, tối ưu hố khơng gian buồng lái chức điều khiển, đồng thời đánh giá tổng quát trạng thái máy bay không gian, đem lại hiệu to lớn khai thác sử dụng đánh dấu bước tiến kỹ thuật hàng không Hiện Việt Nam, lĩnh vực KH&CN hàng không, việc thiết kế, chế tạo sản xuất linh kiện kỹ thuật thuộc Avionics chưa phát triển Việc nghiên 111 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển cứu dựa hệ thống thiết bị cũ, không đáp ứng nhu cầu thực tế đặt Quá trình cải tạo, nâng cao sửa chữa dựa việc dùng linh kiện cũ có sẵn để thay thế, chưa đảm bảo chất lượng Do chưa làm chủ KH&CN lĩnh vực này, nên gặp nhiều khó khăn q trình nghiên cứu bảo dưỡng sửa chữa khối hệ thống kỹ thuật hàng không Hiện nay, khai thác triệt để tính ưu việt thiết bị nhập ngoại, trang bị kỹ thuật sẵn có nước, đồng thời nắm vững vẽ kỹ thuật, vẽ chi tiết để kiểm tra, phát sai sót, hỏng hóc nhằm kịp thời sửa chữa, tiến tới nghiên cứu, chế tạo thiết bị mới, đại (với giúp đỡ nước mặt công nghệ) Để đáp ứng yêu cầu tương lai, hướng nghiên cứu, tiếp cận Avionics cần thiết 5.4 Các thành phần khác 5.4.1 Cổng tiếp nhận thông tin Một mơ hình phải chứa cổng tiếp nhân thơng tin Cổng tiếp nhận thơng tin có nhiệm vụ tiếp nhận thông tin từ hệ thống điều khiển, sau truyền mệnh lệnh đến phận khác máy bay để phận thực mệnh lệnh Để truyền mệnh lệnh đến hệ thống tiếp nhận thơng tin, thao tác trực tiếp hệ thống điều khiển máy bay cổng tiếp nhận thông tin nhận mệnh lệnh từ hệ thống điều khiển từ xa Với tốc độ phát triển cơng nghệ chóng mặt nay, có khả khơng lâu nữa, cổng tiếp nhận thơng tin tiếp nhận thơng tin từ suy nghĩ chúng ta, giúp điều khiển máy bay mà không cần thực thao tác, máy bay hoạt động theo ý nghĩ 5.4.2 Pin Khối miêu tả cho hệ thống pin máy bay 112 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển Pin nguồn lượng thông dụng cho nhiều thiết bị cá nhân, gia dụng ứng dụng công nghiệp Có nhiều chủng loại, kích thước pin khác tương ứng với nhiều thiết bị tiêu thụ điện từ đồng hồ đeo tay, đồ chơi trẻ em, điện thoại di động, máy tính bảng đến pin cỡ lớn dùng cho xe điện, hàng không Pin đã, công cụ lưu trữ lượng sử dụng phổ biến không mà nhiều năm tương lai Đơn vị đo dung lương Pin mAh (miliAmpe x giờ) đại lượng dùng để đo sức chứa (dung lượng) vật lưu điện Nói đơn giản người ta sử dụng mAh để đo dung lượng Pin giống dùng Lít để đo sức chưa bình nước Đây thông số mà người dùng quan tâm nói Pin Trên lý thuyết dung lượng pin cao pin dùng lâu Nhưng thực tế khơng phải lúc Pin sử dụng cho động Bkair loại pin tốt, chịu điệu kiện không, cung cấp 204kW điện áp liên tục cho động SP200D vòng 15 phút (là khoảng thời gian thiết kế cho Bkair hoạt động không) 5.4.3 Các cảm biến 113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển Hình 108 Các cảm biến Bộ phận gồm cảm biến hiệu điện cảm biến cường độ dòng điện trình bày Nó giúp hệ thống điều khiển kiểm sốt cường độ dịng điện hiệu điện hoạt động máy bay, đảm bảo an tồn cho máy bay q trình vận chuyển hàng hóa hành khách 5.4.4 Bộ chuyển đổi dịng điện Hình 109 Bộ chuyển đổi dịng điện 114 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển Mơ hình hành vi chuyển đổi DC-DC lý tưởng Khối sử dụng để đại diện cho chuyển đổi chiều hai chiều mà không cần phải mô kiện chuyển đổi riêng lẻ Phía cung cấp kết nối với điện áp nào, điện áp phía quy định có sụt giảm tùy chọn Lưu ý hai mạng điện kết nối với thiết bị đầu cuối phía cung cấp phía quy định phải có khối Tham chiếu điện riêng 5.5 Bộ phận thơng báo tình trạng máy bay 5.5.1 Bộ phận thông báo độ cao, tốc độ bay Từ thực tế, thông qua cảm biến máy bay, hệ thống xử lý, đo đạc, tính tốn để đưa thông số độ cao tốc độ máy bay, sau thơng tin đưa buồng điều khiển để phi công nắm bắt tình trạng máy bay, để điều khiển máy bay cho phù hợp xử lý tình điều kiện cần thiết Hình 110 Thơng báo lực đẩy Hình 111 Thơng báo độ cao vận tốc 115 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phạm Tuấn An Chương 5: Bộ phận điều khiển 5.5.2 Bộ phận thông báo lực đẩy Tương tự phận báo độ cao tốc độ bay, phận thông báo lực đẩy nhận thông tin từ hệ thống cung cấp lượng từ pin, công suất từ động đưa thông tin lực đẩy 116 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM KẾT LUẬN Qua báo cáo trên, bọn em hiểu thêm quy trình thiết kế máy bay, cụ thể taxi bay Tuy báo cáo nhiều vấn đề chưa giải sai sót cần khác phục qua đồ án bọn em áp dụng kiến thức chuyên ngành học vào vấn đề thực tế từ giúp hiểm rõ điều học lớp Taxi bay phương tiện tương lai gần có tiềm lớn sống đại Nhưng để tối ưu hiệu năng, mức độ tiếng ồn, tối ưu điều khiển, giá thành sản xuất, chi phí vận hành độ tin cậy tốn lớn Ngồi ra, công nghệ ứng dụng taxi bay phải phát triển đồng thời Ví dụ pin động điện Với thời gian bay 15 phút thấp so với máy bay chạy lượng hóa thạch Nhưng công nghệ ngày phát triển, đầu hãng cơng nghệ Tesla với dịng tơ điện có qng đường di chuyển lên tới 600 km Các thiết kế sơ phận taxi bay BKair cần cải tiến nhiều mặt để tăng độ an toàn, tin vậy, tăng quãng đường di chuyển tải có ích Cảm ơn thầy(cô) xem báo cáo em Kính mong thầy(cơ) đóng góp ý kiến nhận xét làm em 117 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO https://www.verticalmag.com/news/cityairbus-evtol-urban-air-mobilityprogram-presses-ahead/ https://www.siemens.com/innovation/en/home/pictures-of-thefuture/mobility-and-motors/the-future-of-mobility-cityairbus.html https://www.airbus.com/newsroom/press-releases/en/2017/10/cityairbusdemonstrator-passes-major-propulsion-testing-mileston.html https://www.digitaltrends.com/cars/germany-plans-to-test-airbus-and-audisflying-taxi-concept/ https://www.airbus.com/innovation/Urban-air-mobility-the-sky-isyours.html https://www.digitaltrends.com/cars/airbus-cityairbus-quadcopter-newsphotos-range-specs-price/ https://www.flightlineweekly.com/single-post/2018/12/11/Airbus-PoPUp-The-future-is-Now https://www.airbus.com/newsroom/news/en/2017/04/powering-the-nextgeneration-of-aircraft.html https://www.ie-net.be/sites/default/files/Siemens%20eAircraft%20%20Disrupting%20Aircraft%20Propulsion%20-%20OO%20JH%20THO %20-%2020180427.cleaned.pdf 10 http://evtol.news/aircraft/airbus-helicopters/ 11.Principles of Helicopter Aerodynamics – Cambridge Aerospace Series 12.Electrifying propulsion Olaf Otto - Siemens eAircraft 13.https://avinor.no/contentassets/c29b7a7ec1164e5d8f7500f8fef810cc/olafotto_siemens_oslo-22-march-2018_without-video.pdf 14.https://www.qats.com/cms/category/battery-cooling/ 15.https://avidtp.com/what-is-the-best-cooling-system-for-electric-vehiclebattery-packs/ 16.https://www.lytron.com/Tools-and-Technical-Reference/ApplicationNotes/When-is-it-necessary-to-add-glycol-in-your-coolant? 118 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM fbclid=IwAR3J9kARNfdaOMI85V_v3QNkLPybytdT1mt28OyhqHkXE9eDESRcJh5Dws 17.The Truth About Tesla Model Batteries: Part and Part (Youtube.com) 18.Nghiên cứu Đại học Imperial 19 Ống làm mát cấp sáng chế Serpentine 119 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM ... cho cặp động đặt cánh quạt 16 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phùng Đức Minh Chương 2: Thiết kế khí động CHƯƠNG THIẾT KẾ KHÍ ĐỘNG 2.1 Lý thuyết cánh quạt máy bay lên thẳng 2.1.1... Thông thường số cánh máy bay khoảng từ - cánh Chọn số cánh cho cánh quạt cánh để có hiệu suất khí động tốt 2.2.4 Lựa chọn dạng profiles  Tổng quan profiles: 33 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM... theo bán kính cánh quạt 31 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY BAY GVHD: TS PHẠM GIA ĐIỀM Phùng Đức Minh 2.2 Tính tốn lý thuyết Chương 2: Thiết kế khí động Với yêu cầu nâng khối lượng cất cánh tối đa tấn, cặp cánh