Ứng dụng phương pháp số trong tính toán kết cấu máy bay

Máy bay thông thường được xây dựng từ các thành phần cơ bản như cánh, thân, càng, cụm đuôi và các bề mặt điều khiển. Mỗi thành phần của máy bay có một hoặc nhiều chức năng đặc thù và phải được thiết kế để đảm bảo có thể thực hiện các chức năng một cách an toán. Máy bay có thể bay được trong không khí là nhờ lực nâng tạo bở cánh. Cánh có thể được coi là thành phần quan trọng nhất của máy bay, vì máy bay cánh cố định không thể bay mà không có nó. Chức năng chính của cánh là tạo ra lực nâng (L)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ────── * ────── ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG TÍNH TỐN KẾT CẤU HÀNG KHƠNG MƠ PHỎNG CÁNH MÁY BAY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TUẤN NGUYỄN XUÂN SƠN PHẠM VINH QUANG NGUYỄN NGỌC QUỲNH Giáo viên hướng dẫn: TS VŨ ĐÌNH QUÝ HÀ NỘI 05/2019 MỤC LỤC CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Biên dạng cánh .3 1.3 Kết cấu cánh 1.4 Bài toán cụ thể CHƯƠNG THIẾT KẾ CÁNH TRÊN PHẦN MỀM CATIA 2.1 Thiết kế kết cấu cánh 2.1.1 Thiết kế khung sườn cánh xà 2.1.2 Thiết kế vỏ cánh 11 2.1.3 Lắp ghép chi tiết 12 CHƯƠNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ LẤY KẾT QUẢ .13 3.1 Mô khí động 13 3.2 Mô kết cấu .16 CHƯƠNG KẾT LUẬN 28 CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu chung - Máy bay thông thường xây dựng từ thành phần cánh, thân, càng, cụm đuôi bề mặt điều khiển Mỗi thành phần máy bay có nhiều chức đặc thù phải thiết kế để đảm bảo thực chức cách an toán - Máy bay bay khơng khí nhờ lực nâng tạo bở cánh - Cánh coi thành phần quan trọng máy bay, máy bay cánh cố định khơng thể bay mà khơng có - Chức cánh tạo lực nâng (L) 1.2 Biên dạng cánh - Cánh máy bay có chức tạo lực nâng máy bay di chuyển nhanh không khí - Cánh máy bay có nhiều hình dạng kích thước khác - Thiết kế cánh cần đáp ứng đặc tính bay mong muốn - Khi hình dạng cánh thay đổi ảnh hưởng tới nhiều đặc tính máy bay điều khiển, lực nâng sinh ra, cân ổn định - Cánh máy bay liên kết với thân vị trí khác nhau, tưởng tượng chiếu thân máy bay lên mặt phẳng vng góc với phương dọc máy bay vị trí liên kết đỉnh, trung tâm đáu hình trịn - Cánh máy bay vng góc với thân tạo góc vểnh lên hay cụp xuống chút so với phương vng góc Góc đuộc gọi góc chữ V cánh: Góc V ảnh hưởng đến độ ổn định ngang máy bay - Độ ổn định ngang độ ổn định máy bay xung quanh trục dọc nó, tức độ ổn định chống xoay tròn – cho phép máy bay quay trở lại trang thái cân bị tác động nhiễu động làm chao cánh máy bay 1.3 Kết cấu cánh Thiết kế cánh loại máy bay phụ thuộc vào nhiều yếu tố kích thước, khối lượng máy bay, mục đích sử dụng, vận tốc bay hạ cánh, tốc độ bay leo - Cánh máy bay chia thành cánh trái cánh phải, tương ứng với bên trái bên phải người điều khiển ngồi buồn lái Cánh thường thiết kế dạng dầm công xôn túy, tức không cần đến chống liên kết cánh thân máy bay Cánh dạng dầm cồn xôn giữ cứng vững nhờ vào thành phần kết cấu bên cánh với lớp vỏ chịu lực - Nhôm vật liệu phổ biến dùng để chế tạo cánh, nhiên cánh làm từ gỗ bọc vải từ hợp kim magie Các máy bay đại ngày hướng đến sử dụng vật liệu nhẹ bền chế tạo kết cấu máy bay nói chung kết cấu cánh nói riêng Cánh chế tạo từ composite sợi cacbon dạng composite khác - Kết cấu bên hầu hết cánh máy bay bao gồm xà dọc cánh (spar) nẹp dọc (stringer) chạy dọc theo sải cánh, khung sườn cánh (rib), khung định hình vách ngăn chạy theo hướng dây cung - Lớp vỏ, liên kết với kết cấu bên cánh, chịu phần lực tác động trình bay Lớp vỏ truyền ứng suất tới khung sườn cánh khung sườn cánh lại truyền lực tới xà dọc cánh - Thông thường kết cấu cánh dựa ba thiết kế bản: + Cánh đơn dầm (monospar) + Cánh nhiều xà dọc (multispar) + Cánh dầm hộp (box beam) 1.4 Bài toán cụ thể Thiết kế kiểm bền kết cấu cánh cho UAV biết: Thơng số hình học cánh: Hình 1: Kích thước cánh (m) Hình 2: Profile cánh Eppler 212 - Góc đặt cánh 4º - Vận tốc hành trình: 25m/s - Khối lượng cất cánh tối đa: 12kg CHƯƠNG THIẾT KẾ CÁNH TRÊN PHẦN MỀM CATIA 2.1 Thiết kế kết cấu cánh Nhóm thực thiết kế phần mềm CATIA Phương án thực gồm bước: Biến dạng đàn hồi Ứng suất tác dụng lên cánh - Giảm khối lượng cánh xuống 11,56 kg cách thay đổi vật liệu composite làm cánh Ta có kết chuyển vị cánh 9,114 cm Biến dạng đàn hồi Ứng suất tác dụng lên cánh Hệ số an toàn cánh CHƯƠNG KẾT LUẬN Việc dùng vật liệu khác cho vỏ cánh ảnh hưởng nhiều đến kiểm bền kết cấu cánh Với thơng số cánh cho nhóm đưa kết luận ta dùng trường hợp tối ưu cho cánh ... trọng máy bay, máy bay cánh cố định khơng thể bay mà khơng có - Chức cánh tạo lực nâng (L) 1.2 Biên dạng cánh - Cánh máy bay có chức tạo lực nâng máy bay di chuyển nhanh khơng khí - Cánh máy bay. .. máy bay 1.3 Kết cấu cánh Thiết kế cánh loại máy bay phụ thuộc vào nhiều yếu tố kích thước, khối lượng máy bay, mục đích sử dụng, vận tốc bay hạ cánh, tốc độ bay leo - Cánh máy bay chia thành... dụng vật liệu nhẹ bền chế tạo kết cấu máy bay nói chung kết cấu cánh nói riêng Cánh chế tạo từ composite sợi cacbon dạng composite khác - Kết cấu bên hầu hết cánh máy bay bao gồm xà dọc cánh (spar)