5 TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỐI VỚI MÁY BAY CÓ XÉT ĐẾN CÂN BẰNG MÔMEN Ở CHẾ ĐỘ BAY BẰNG
5.2.1 Tính tốn khí động lực máy bay VNT-
Các kích thước chính của máy bay VNT-680 được trình bày trên hình 5.11 ; Khối lượng thiết kế bay bằng là 680 kg ; Kích thước của cánh chính và cánh đuôi ngang được cho trong bảng 5.2, và thân máy bay trong bảng 5.3 ; Cánh đuôi đứng (Naca 0010) bố trí tại hai đầu mút cánh đi ngang ; Vận tốc của máy bay là 44,4 m/s.
Bảng 5.2. Hình học và kích thước của cánh chính và cánh đi ngang Đại lượng Kí hiệu Cánh chính Cánh đi ngang
Profile Naca 4412 0010
Sải cánh (m) b 15,4 3,3
Dây cung gốc (m) cr 1,0 0,57
Dây cung mút (m) ct 0,7 0,57
Dây cung trung bình (m) c 0,859 0,57
Hệ số dãn dài cánh 17,6 5,0
Góc đặt cánh (độ) i 4 0
Diện tích (m2) S 12,94 1,80
Bảng 5.3. Tọa độ của thân máy bay VNT-680 (mm)
x y (bụng) y (lưng) z x y (bụng) y (lưng) z
0 -158 -158 0 1.660 -318 318 335
130 -268 21 150 3.320 -318 318 335
280 -300 104 210 3.720 -234 285 286
520 -318 197 270 4.000 84 84 0
106
Đường dịng qua máy bay ở hai góc tấn = 0o và = 14o được trình bày trên hình 5.12(a) và 5.12(b). Theo bảng 5.2, góc đặt cánh của cánh chính iw = 4o, nên với góc tấn của máy bay là = 0o tương ứng với góc tới cánh chính 4o và với = 14o
tương ứng với góc tới cánh chính 18o. Trong trường hợp = 0o, đường dòng qua
cánh và thân suôn không bị rối. Với trường hợp = 14o, đường dịng khơng cịn
sn nữa. Có tách thành mạnh trên lưng cánh, đặc biệt ở vùng giao nhau giữa cánh
và thân, và tạo thành xốy phía sau cánh. Góc đặt cánh chính iW = 4o được xác định
theo giá trị tối ưu của hệ số chất lượng khí động (CL/CD) của cánh chính đơn. Kết quả số hệ số lực khí động trên cánh chính đơn của máy bay được trình bày trên hình 5.13. Hệ số lực nâng của cánh chính đơn (hình 5.13(b)) đạt giá trị cực đại ở góc tới
w = 18o và bắt đầu giảm với góc tới w > 18o. Tuy nhiên, hệ số chất lượng khí động CL/CD đạt giá trị lớn nhất ở góc tới w = 4o.
Hệ số lực nâng của cánh chính đơn theo góc tới w trên hình 5.13(b) được so
sánh với hệ số lực nâng của cánh chính thuộc máy bay (khi cánh chính là một thành
phần của máy bay) phụ thuộc vào góc tấn của máy bay như được trình bày trên
hình 5.14.
Hình 5.12. Đường dịng. (a) = 0o; (b) = 14o
(a) (b)
Hình 5.11. Cấu hình và kích thước bao của máy bay VNT-680
107
Hình 5.13. Hệ số lực khí động của cánh chính đơn máy bay VNT-680. (a) Hệ số áp suất trên nửa sải cánh; (b) Hệ số lực nâng; (c) Hệ số lực cản; (d) Tỷ số CL/CD
(a)
Hình 5.15. Hệ số lực khí động của máy bay và các thành phần khí động. (a) Hệ số lực nâng; (b) Hệ số lực cản
Hình 5.14. Hệ số lực nâng của cánh chính đơn và cánh chính thuộc máy bay
108
Khi cánh chính là một thành phần thuộc máy bay, hệ số lực nâng của nó nhỏ hơn so với hệ số lực nâng của cánh chính đơn. Góc tấn của máy bay càng lớn, sự chênh lệch giá trị của hai hệ số lực nâng này cánh lớn. Như đã phân tích ở mục 5.1, hiệu ứng giao thoa cánh - thân tạo nên sự tách thành mạnh hơn nhiều so với trường hợp cánh đơn. Góc tấn càng lớn, tách thành càng mạnh kèm theo những vùng xoáy lớn. Hiện tượng tách thành này làm sụt giảm hệ số lực nâng tại các tiết diện gốc cánh gần thân máy bay. Với cấu hình của máy bay VNT-680 ở đây, hiệu ứng tương tác cánh thân làm giảm đáng kể hệ số lực nâng tổng ở các góc tấn lớn (khoảng 15% với = 20o).
Hình 5.15 là kết quả tính tốn hệ số lực nâng và lực cản của máy bay và các thành phần khí động của máy bay (cánh chính, cánh đi ngang, cánh đi đứng, thân). Hệ số lực nâng tổng của máy bay có giá trị cực đại với góc tấn =14o, và bắt đầu sụt giảm với >14o. Giá trị hệ số lực nâng (hình 5.15(a)) và hệ số lực cản (hình 5.15(b)) của cánh chính lớn hơn nhiều so với các thành phần khí động cịn lại như cánh đi và thân. Hệ số lực nâng của cánh đuôi đứng bằng không và hệ số lực cản của cánh đuôi đứng gần bằng không. Hệ số lực nâng của cánh đuôi ngang và thân có giá trị gần như nhau. Tuy nhiên, hệ số lực nâng của cánh đi ngang có giá trị âm ở khoảng góc tấn = -4o 2o. Tại góc tấn = 0o, hệ số lực nâng của cánh đi ngang có giá trị âm CL(H) = -0,015. Giá trị của hệ số lực nâng này trên cánh đuôi ngang là do ảnh hưởng dịng dạt xuống sau cánh chính tạo ra (bởi cánh đi ngang có biên dạng mặt cắt đối xứng và có góc đặt cánh là iH = 0o, nếu khơng có cánh chính ở phía trước, hệ số lực nâng trên cánh đuôi ngang sẽ bằng không).
Hệ số lực nâng của thân tăng nhẹ và có giá trị dương. Hệ số lực cản của cánh đuôi ngang và thân có giá trị gần như tương đương nhau. Tuy nhiên, khi góc tấn lớn, lực cản của thân và cánh đi ngang cũng góp một phần đáng kể tới lực cản của tồn bộ máy bay. Việc thiết kế cánh đi đứng đặt tại hai mút cánh đuôi ngang đã làm giảm hiệu ứng mút cánh cho cánh đuôi ngang.
Sự phân tách và định lượng giá trị hệ số lực khí động của các thành phần cánh chính, cánh đi và thân là cần thiết cho tính tốn cân bằng và ổn định tĩnh dọc trong phần tiếp theo.