3. THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CHƢƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH TÍNH LỰC KHÍ ĐỘNG VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG
3.4.3.Ảnh hƣởng của góc vuốt cánh
Có thể định nghĩa các loại góc vuốt của cánh là góc vuốt cạnh mép vào 1, góc vuốt cạnh mép ra
2
và góc vuốt trung bình . Tùy thuộc vào giá trị các góc vuốt, có thể nhận được các loại cánh thang khác nhau. Với máy bay tốc độ thấp, cánh có góc vuốt nhỏ. Góc vuốt mép vào liên quan đến phương tới của vận tốc và sự hình thành xoáy ở mép vào. Như các phần trước đã đề cập, phương pháp kì dị tính tốn khí động cánh 3D ở đây chỉ tính được cho cánh có góc vuốt mép vào và góc vuốt trung bình nhỏ hơn 20 độ. Với các trường hợp góc vuốt lớn hơn, cần ứng dụng phương pháp tính dịng có nhớt hoặc thực nghiệm.
Trên hình 3.35 là kết quả về phân bố 3D của hệ số áp suất trên cánh và hệ số lực nâng phân bố trên sải cánh tính tốn cho hai trường hợp cánh có dây cung khơng đổi (b c/ 2,
profil Naca 0012, o
5
), với trường hợp a là cánh vuốt xi có góc vuốt o
1 0
, và trường hợp b là cánh vuốt ngược có góc vuốt o
1 0
. Có thể thấy, đối với cánh vuốt xuôi, đồ thị phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh bị võng ở gốc cánh, nghĩa là điểm hệ số lực nâng cực đại bị đẩy ra phía chiều mút cánh, và sự dịch chuyển này càng lớn khi góc vuốt càng lớn. Đối với cánh vuốt ngược, điểm hệ số lực nâng cực đại tại gốc cánh tăng cao hơn, và điểm nhô này của đồ thị hệ số lực nâng càng lớn khi góc vuốt ngược càng lớn. Như vậy, chiều vuốt và góc vuốt có ảnh hưởng đến điểm đặt hợp lực theo phương sải cánh.
Hình 3.34. Góc vuốt của cánh có
dây cung không đổi
0 0.05 0.1 0.15 0.2 -0.5 0 0.5 1 1.5 He so luc can H e so l u c n a n g C L Cuc tuyen C L theo C D va C Di L5 N2412 Lap trinh so 3D C L= f(C Di)
Thuc nghiem Schlichting CL= f(CDi) Thuc nghiem Schlichting CL= f(CD)
Hình 3.33. Cực tuyến CL theo CD và CD i (2b/c=5, N2412) – so sánh kết quả lập trình số 3D và kết quả thực nghiệm [82]
50
Để xét ảnh hưởng của góc vuốt mép vào và góc vuốt mép ra, xét hai trường hợp được trình bày trên hình 3.36. Trường hợp a (hình 3.36a) được tính cho cánh thang có góc vuốt
mép vào o
1 1 0
và góc vuốt mép ra o
2 0
, trường hợp b được tính cho cánh thang có góc vuốt mép vào o
1 0
và góc vuốt mép ra o
2 1 0
. Kết quả về phân bố hệ số áp suất trên cánh và phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh cho thấy ảnh hưởng của góc vuốt mép vào là rất rõ, góc vuốt xi của mép vào đã làm dịch chuyển điểm hệ số lực nâng cực đại từ gốc cánh lùi ra phía mút cánh, và hệ số lực nâng tổng cũng giảm khi tăng góc vuốt mép vào. Góc vuốt mép ra ít có ảnh hưởng đến phân bố lực nâng trên sải cánh.
Chương trình tính tốn lực khí động 3D ở đây giới hạn khi góc vuốt mép vào và góc vuốt trung bình khơng q lớn: o
1 2 0
, o
2 0
. Khi góc vuốt 1 và quá lớn, chương trình tính tốn khí động 3D ở đây tạo ra các giá trị kì dị và chương trình tự ngừng tính tốn.
Cánh có mép vào vuốt ngược (hình 3.36b) cũng có sử dụng trong một số trường hợp nhưng khơng phổ biến và góc vuốt ngược này thường khơng quá lớn, do lực cản của loại cánh này lớn, dù cho lực nâng có tăng nhưng nhiều trường hợp tăng khơng kịp với sự tăng của lực cản.
Trong thực tế thiết kế, việc lựa chọn được một hình dạng tối ưu, phù hợp của tỷ số dạng cánh , giá trị của các góc vuốt mép vào 1 và mép ra 2 địi hỏi sự tính tốn rất công phu và kết hợp với thực nghiệm để xác định lực cản.
Với các cánh có góc vuốt mép vào rất lớn (hoặc các loại cánh tam giác), phương pháp dịng có nhớt cũng gặp phải những khó khăn do hệ các xốy lớn hình thành dọc theo mép vào và phát triển ra sau vết. Các xoáy này thường rất bất ổn định và có sự biến đổi theo thời gian.
a) b)
c)
Hình 3.35. Cánh có dây cung khơng đổi (b c/ 2, Naca 0012, 5o) a) Hệ số áp suất trên cánh vuốt xuôi 1 0o; b) Hệ số áp suất trên cánh vuốt
ngược o
1 0
51