2. Kết cấu thân
2.2. Phân tích lực tác động lên thân
Các dạng ứng lực tác dụng lên máy bay
Hình VI.19. Các lực tác dụng lên máy bay
Bao gồm moment uốn do lực nâng trên đuôi ngang và lực nâng trên cánh, moment do vị trí đặt động cơ cao hơn so với trọng tâm, và lệch giữa tâm khí động, tâm lực đẩy Archimed và trọng tâm. Đối với thân rõ ràng là lực uốn là lực tác động gây ảnh hưởng lớn nhất lên kết cấu của WIG.
Chương VI: Thiết kế kết cấu THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 108
Ta xét thấy vị trí tập tiết diện nguy hiểm nhất trên thân tương ứng với những mặt cắt tại mối nối giữa thân và cánh ứng suất này vào khoảng 70% tải lực tổng cộng.
Do sự phân bố lực và moment trên thân khá phức tạp. Do vậy ở đây trong quá trình tính toán ta chỉ xét thành phần có ảnh hưởng lớn nhất là moment uốn do lực nâng trên cánh và trọng lực gây nên để xét ứng suất tại vị trí này. Và trên cơ sở đó ta sẽ tối ưu kết cấu và lựa chọn vật liệu phù hợp.
Xét mặt cắt cảu thân tại vị trí có tiết diện chịu ứng suất nguy hiểm :
Hình VI.20. Mặt cắt tại vị trí nguy hiểm
Để dễ dàng tính toán ta quy tiết diện trên và dạng hình tròn. Mặt cắt của ta có diện tích 1.7 m2 vậy ta sẽ tương đương với hình tròn có đường kính 1.4 m.
Chương VI: Thiết kế kết cấu THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 109
Hình VI.21. Phân bố kết cấu trên mặt cắt mô hình hóa
Với mô hình trên ta chọn phân bố khoảng 16 thanh giằng. Bề dày lớp bọc bên ngoài là 2 mm. Và các thanh giằng có tiết diện 100 mm2 cách nhau 275 mm.
Để đơn giản hơn ta lại quy mô hình trên về dạng chỉ còn các thanh giằng hình trụ rời nhau. Mô hình được mô tả như hình V.7
Chương VI: Thiết kế kết cấu THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 110
Hình V.22. Mô hình chỉ còn lại các thanh giằng hình trụ
Do tính chất đối xứng của phân bố nên ta có mối quan hệ giữa diện tích tiết diện các giằng như sau: = = = = = = = = = = =
Diện tích các giằng tương đương được tính như sau: = = 100 +2 ∗ 275 6 2 + + 2 + = 636.04 = = = = 100 +2 ∗ 275 6 2 + + 2 + = 636.04 = = = = 100 +2 ∗ 275 6 2 + + 2 + = 636.05
Chương VI: Thiết kế kết cấu THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 111
= = = = 100 +2 ∗ 275
6 2 + = 636.04
Áp dụng công thức tính ứng suất :
=
Với moment tại gốc cánh là =14036 Nm và moment diện tích tổng thể là
= ∗ = 1.091 ∗ 10 =
Suy ra = 14036 ∗ 10
1.091 ∗ 10 = 0,131 ( ) Ta tính được các giá trị sau:
Thanh giằng Vị trí thanh giằng (mm) Ứng suất do moment uốn tại
gốc cánh (MPa) Úng suất tổng ước tính 1 700 91.7 131.131 2;16 646.72 84.72032 121.1500576 3;15 494.97 64.84107 92.7227301 4;14 267.88 35.09228 50.1819604 5;13 0 0 0 6;12 -267.88 -35.09228 -50.1819604 7;11 -494.97 -64.84107 -92.7227301 8;10 -646.72 -84.72032 -121.1500576 9 -700 -91.7 -131.131
Hình VI.23. Phân bố ứng suất tác động do cánh gây ra
Nhận xét: Ứng suất trên là nhỏ so với ứng suất bền của nhôm (~200 MPa) vào khoảng 1.7 lần. Vậy ta có thể chọn vật liệu bao bọc có bề dày lớn hơn và tiết diện dầm lớn hơn để tăng sức bền kết cấu khi tải trọng động tác động lên cấu trúc khi WIG trong quá trình hoạt động.
Chương VI: Thiết kế kết cấu THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 112
Tài liệu tham khảo:
- Luận văn tốt nghiệp Đậu Văn Huân khóa 2000
- Flight Stability and Automatic Control - 2nd Robert C.Nelson – xuất bản năm 1989
Chương VII: Thiết kế chong chóng THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 113
Chương VII: THIẾT KẾ CHONG CHÓNG ...114
1. Phương pháp thiết kế...114
1.1. Lý thuyết động lượng đơn giản Froude ... 114
1.2. Lý thuyết động lượng góc ... 115
1.3. Lý thuyết phần tử cánh ... 115
2. Các bước thiết kế ...116
3. Chi tiết tính toán thiết kế chong chóng ...117
4. Kết quả tính toán thiêt kế ...119
4.1. Các thông số đầu vào ... 119
4.2. Kết quả tính toán ... 120
Chương VII: Thiết kế chong chóng THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 114
Chương VII: THIẾT KẾ CHONG CHÓNG
Chong chóng là một trong những thành phần quan trọng trong hệ thống tạo lực đẩy cho máy bay. Nó giúp chuyển moment xoắn của động cơ thành lực đẩy khí động thông qua lực nâng trên cánh các lá cánh khi nó quay quanh trục.
Đối với chong chóng tạo lực đẩy cho WIG thì ta chọn cánh có góc đặt cố định vì dễ thiết kế chế tạo và không cần thêm các cơ cấu, hệ thống điều khiển phức tạp. Thông thường đối chóng được làm bằng gỗ bọc composite để gia cường. Trong thiết kế chế tạo chong chong cho WIG ta cũng sẽ thực hiện theo phương án này.