4 KHÍ ĐỘNG LỰC TƯƠNG TÁC CÁNH CHÍNH VÀ CÁNH
4.3 Ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai cánh tới dòng dạt xuống trong vết và khí động cánh chính
xuống trong vết và khí động cánh chính
Các kết quả tính toán đối với tổ hợp cánh chính và cánh đuôi ngang ở trên được thực hiện trên mô hình số giống như mô hình thực nghiệm, với khoảng cách giữa tâm khí động của cánh chính và tâm khí động của cánh đuôi ngang là 2,75 lần dây
cung cánh chính, LW-H= 2,75c. Khi khoảng cách LW-Hthay đổi, các thông số dòng trong vết sau cánh chính có sự thayđổi.
Kết quả số về hệ số lực khí động trên cánh đuôi ngang và cánh chính phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai cánh (với LW-H= 1,5c; 2c; 2.75c; cánh chính đơn; cánh
đuôi ngang đơn) được trình bày trên bảng 4.3. Khi khoảng cách LW-H giảm, giá trị tuyệt đối của hệ số lực nâng trên cánh đuôi ngang CL(H) tăng. Sự thay đổi của hệ số lực nâng trên cánh đuôi ngang ảnh hưởng nhiều đến mômen chúc ngóc của máy bay, hệ số lực cản CD(H) của cánh đuôi ngang ít có ảnh hưởng hơn trong tính toán cân bằng do lực cản rất nhỏ và cánh tay đòn cũng nhỏ (sự thay đổi của hệ số lực khí động trên cánh chính được trình bày ở phần sau (hình 4.20). Có thể lý giải sự giảm hệ số lực cản trên cánh đuôi ngang khi khoảng cách LW-Hnhỏ là do độ rối trong vết mạnh hơn khi hai cánh gần nhau hơn làm lực cản nhớt trên cánh đuôi ngang giảm.
Bảng 4.3. Hệ ố ự s l c khí đ ng của cánh đuôi ngang và cánh chính phụộ thu c vào ộ khoảng cách giữa hai cánh LW-H
Khoảng cách LW-H Cánh đuôi ngang (NACA 0012, αH = 0o) Cánh chính (NACA 0012, αw = 8o) CL(H) CD(H) CL(W) CD(W) 1,5c - 0,187 0,0286 0,516 0,0573 2c - 0,165 0,0310 0,531 0,0581 2,75c - 0,162 0,0327 0,541 0,0581 Cánh chính đơn - - 0,543 0,0585 Cánh đuôi đơn 0 0,0388 - -
Hình 4.15. Góc dòng dạt xu ng tại xố c/4 = 1,25c (y/b = 0) với ba khoảng cách LW-H
Hình 4.16. Đư ng dòng và đườ ờng đ ng áp su t trên m t y/b = 0,5 và ồ ấ ặ y/b = 1 (Naca 0012, αw = 8o). (a) LW-H= 2c ; (b) LW-H= 2,75c
(a)
(b)
Hình 4.17. Vận tốc dòng dạt xu ng w tại xố c/4 = 1,25c và đường đ ng áp suất ồ trên mặt y/b = 0 (Naca 0012, αw = 8o). (a) LW-H= 2c ; (b) LW-H= 2,75c
(a)
Kết quả góc dòng dạt xuống biến thiên trên phương đứng z tại ba khoảng cách
LW-H nói trên (LW-H = 1,5c ; 2c; 2,75c) được biểu diễn trên hình 4.15 (tại vị trí xc/4/c = 1,25 ; y/b = 0). Phân bố góc dòng dạt xuống ε trên phương đứng z tại cùng vị trí
xc/4/c = 1,25 (mặt qua gốc cánh y/b = 0) đối với ba trường hợp khoảng cách giữa hai
cánh LW-H khác nhau (trên hình 4.15) cho thấy ảnh hưởng tương tác giữa hai cánh mạnh nhất với giá trị nhỏ nhất của khoảng cách LW-H, (LW-H= 1,5c). Tương ứng trên bảng 4.2, không chỉ cánh đuôi ngang có giá trị tuyệt đối của hệ số lực nâng lớn nhất
(CL(H) -= 0,187) mà hệ số lực nâng của cánh chính cũng có giá trị nhỏ nhất (CL(W) =
0,516) tại khoảng cách LW-Hgần nhất này.
Hình ảnh đường dòng trên mặt qua mút cánh y/b = 1 và trên mặt qua vị trí điểm
giữa nửa sải cánh y/b = 0,5 được trình bày trên hình 4.16 (cánh chính có profile
Naca 0012, αw = 8o) với khoảng cách giữa hai cánh LW-H = 2c và LW-H = 2,75c.
Đường dòng trên nặt qua mút cánh thấy rõ sự vòng lên của đường dòng từ phía bụng lên phía lưng cánh và cuộn thành xoáy phía sau mút cánh. Trên hai mặt y/b = 0,5 và y/b = 1 có vẽ các đường đồng áp suất của hai trường hợp khoảng cách LW-H.
Đường đồng áp suất trên mặt qua gốc cánh y/b = 0 của hai trường hợp khoảng cách
LW-H = 2c và LW-H = 2,75c nói trên được biểu diễn trênhình 4.17. Trên hình 4.17 có
thể hiện phân bố vận tốc dạt xuống (dạt lên) w biến đổi theo phương sải cánh y (tại vị trí xc/4/c= 1,25 tương ứng với vị trí cách mép ra cánh chính x/c = 0,5). Có thể thấy, khi khoảng cách giữa hai cánh nhỏ hơn LW-H = 2c, vận tốc dạt xuống w (đi xuống, chiều z âm) có giá trị lớn hơn so với trường hợp LW-H = 2,75c; còn vận tốc dạt lên (đi lên, chiều z dương) không khác nhau nhiều.
Kết quả đồ thị phân bố vận tốc dạt xuống (dạt lên) w của hai trường hợp khoảng
cách LW-H = 2c và LW-H= 2,75c ở trên và trường hợp LW-H = 1,5c (tại vị trí xc/4/c =
1,25 và trên mặt zc/4) được trình bày trên hình 4.18. Trên hình 4.18 còn trình bày đồ thị vận tốc dọc u, vận tốc ngang v và góc dòng dạt xuống biến thiên theo phương ε sải cánh y. Trong ba trường hợp giá trị khác nhau của khoảng cách giữa cánh chính và cánh đuôi ngang LW-H , trường hợp khoảng cách nhỏ nhất LW-H = 1,5c gây nên
biến thiên tăng giảm mạnh nhất đối với các đồ thị biểu diễn các vận tốc u, v, w và
góc ε. Với khoảng cách LW-H = 1,5c, ảnh hưởng dội lại về sự có mặt của cánh đuôi ngang ở phía sau tới dòng trong vết cánh chính tại vị trí xc/4= 1,25 (x/c = 0,5) là rất rõ rệt so với hai trường hợp khoảng cách LW-Hxa hơn còn lại.
Xét tiếp trường hợp trên với khoảng cách hai cánh LW-H = 2,75c và vị trí xc/4 =
1,25, khi so sánh kết quả góc (phân bố theo phương sải cánh y) của trường hợp ε này với góc của trường hợp không có cánh đuôi ngang phía sau (cánh chính đơn) ε với hai đồ thị được thể hiện trên hình 4.19 (đồ thị góc với Lε W-H = 2,75c đã được trình bày trên hình 4.15 với đường chấm gạch màu đen). Sự có mặt của cánh đuôi ngang phía sau làm cho giá trị tuyệt đối của góc dòng dạt xuống tăng lên so với trường hợp cánh chính đơn. Ảnh hưởng sự có mặt của cánh đuôi ngang tới góc dòng dạt xuống mạnh hơn ở phần phía dưới z có dấu âm (tiếp theo dòng phía bụng cánh).
Đồ thị biểu diễn hệ số lực khí động của cánh chính chịu ảnh hưởng của vị trí
đặt cánh đuôi ngang phía sau được thể hiện trên hình 4.20 (cánh chính có profile
Hình 4.18. Các thành phần v n tậ ốc và góc dòng dạt xu ng tại xố c/4/c = 1,25 (trên mặt zc/4 , αW-N0012 = 8o) với các kho ng cách Lả W-H= 1,5c ; 2c ; 2,75c
Hình 4.19. Góc ε v Lới W-H = 2,75c so sánh với trư ng hợp cánh chính đơn ờ
Hình 4.20. Hệ ố ự s l c khí động cánh chính phụ thuộc vào khoảng cách cánh chính và cánh đuôi ngang LW-H
Trên hình 4.20, giá trị hệ số lực nâng của cánh chính đơn CL(W)và hệ số lực cản của cánh chính đơn CD(W) được biểu diễn là các đoạn thẳng nằm ngang song song với trục hoành x. Có thể thấy, sự có mặt của cánh đuôi ngang ở phía sau cánh chính tương tự như một sự chặn dòng phía sau cánh chính, gây nên một sự hãm nhất định đối với sự khuếch tán đến vô cùng của vết cánh chính. Điều này dẫn đến sự giảm hệ số lực nâng của cánh chính, khoảng cách LW-Hcànggần, hệ số lực nâng cánh chính
càng giảm. Với khoảng cách LW-H → ∞, chính là trường hợp cánh chính đơn, vết sau cánh chính được tự do khuếch tán đến vô cùng nên hệ số lực nâng của cánh chính đạt giá trị cực đại. Hệ số lực cản của cánh chính ít thay đổi (trong khoảng giá trị 0,0575 đến 0,0585).