1. Tàu bay dân dụng
1.3.3. Nguyên lý hoạt động
Có 4 lực tác động để máy bay được cân bằng là: lực nâng (lift), trọng lực (weight), lực đẩy (thrust) và lực kéo hay lực ma sát (drag) (xem Hình 3.9).
Hình 3.9: Bốn lực trên máy bay
1) Lực nâng (Lift): Được thực hiện bởi cánh máy bay theo nguyên tắc tạo áp suất thấp hơn trên bề mặt trên của cánh máy
bay so với bề mặt dưới của cánh máy bay do cánh máy bay di chuyển về phí trước. Hình dánh của cánh máy bay được thiết kế sao cho không khí khi qua cánh máy bay tạo ra áp suất thấp hơn ở phía trên làm nâng cánh máy bay lên (xem Hình 3.10). Lực nâng đối lập và cần phải thắng trọng lực (hoặc trọng lượng).
Hình 3.10: Quá trình tạo lực nâng của cánh
2) Trọng lượng (Weight): Là lực theo phương thẳng đứng kéo xuống từ giữa của trọng lực của máy bay.
3) Lực đẩy (Thrust): Là lực đẩy hoặc kéo máy bay hướng về phía trước bằng động cơ máy bay như động cơ piston, động cơ turbin phản lực hay động cơ turbin cánh quạt.
4) Lực ma sát (Drag): Là lực chống lại chuyển động của máy bay về phía trước. Lực ma sát xuất hiện giữa không khí với bề mặt của thân máy bay và các bộ phận của máy bay. Vì vậy thân máy bay và các bộ phận máy bay tiếp xúc với không khí thường phải nhẵn và tiết diện giảm ma sát.
Để máy bay có thể bay được thì lực đẩy phải thắng lực ma sát và lực nâng phải thắng trọng lực của máy bay. Để giảm lực ma sát thì máy bay phải nhọn, thon nhưng như vậy khoang chứa sẽ nhỏ. Mặt khác để lực nâng thắng dễ dàng trọng lực thì cánh máy bay phải rộng, dài và có thiết kế phù hợp nhưng lại làm tăng trọng lượng và diện tích. Vì vậy các nhà thiết kế cần phải tính toán và thiết kế hình dánh, kích cỡ máy bay cũng như thiết kế các bộ phận trên máy bay phù hợp đảm bảo hiệu quả nhất.
Để đảm bảo ổn định thăng bằng và điều khiển, máy bay phải có phần cố định và bề mặt chuyển động. Như đã nói ở trên mỗi phần trên cánh được thiết kế để thực hiện chức năng đặc biệt. Phần cố định là cánh máy bay, bộ bằng ngang và bộ thăng bằng dọc giúp cho máy bay được thăng bằng. Phần chuyển động gọi là cánh phụ (ailerons), bánh lái độ cao (elevators) và đuôi lái (rudders) được sử dụng để điều khiển máy bay.
Khi cánh phụ trên cánh máy bay bẻ chếch xuống lực nâng sẽ tăng lên, ngược lại lực nâng sẽ giảm xuống khi cánh phụ bẻ chếch lên. Khi cánh phụ bên trái bẻ chếch xuống và cánh bên phải đi bẻ chếch lên, lực nâng lớn hơn bên cánh trái sẽ làm máy bay cuốn sang bên phải và ngược lại (xem Hình 3.11)
Hình 3.11: Vận hành của bánh lái độ cao
Khi bánh lái độ cao bẻ chếch lên sẽ tạo lực đẩy đuôi máy bay xuống và đầu máy bay sẽ đi lên và ngược lại (xem Hình 3.12).
Hình 3.12: Vận hành của
cánh phụ
Khi đuôi lái (rudder)
ra lực đẩy đuôi máy bay sang trái, điều này sẽ làm đầu máy bay sẽ quay vòng sang bên phải. Ngược lại khi đuôi lái đánh sang bên trái sẽ tạo ra lực đẩy đuôi máy bay sang phải và đầu máy bay sẽ quay vòng sang bên trái (xem Hình 3.13).
Hình 3.13: Vận hành đuôi lái