CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Khí động lực học của cánh
2.1.3. Đặc trưng khí động của cánh hữu hạn
a. Lực nâng
Đối với một hình dáng cánh có sải hữu hạn (cánh 3D), phân bố lực nâng L
theo sải cánh có dạng như trên hình 2.6.
Công thức dLcl y c y U2dy 2 1 ) ( ) ( (2.4)
trong đó cl( y) là phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh, c( y) là quy luật dây cung trên sải cánh.
Hình 2.5. Phân bố hệ số áp suất c dọc theo chu tuyến profile P
p c bụng
p c lưng
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.6. Phân bố lực nâng theo phương sải cánh [6]
Hình 2.7. Thay đổi phân bố hệ số lực nâng theo nửa sải cánh khi tỉ số dạng thay đổi [6]
Hàm phân bố lực nâng cho giá trị lực nâng tại lân cận gốc cánh là lớn nhất, và giảm dần khi xa tới mút cánh, phân bố có dạng hình elip có trục đối xứng là trục đối xứng của cánh (theo lý thuyết của Prandtl). Tỉ số dạng của cánh càng lớn, phân bố hệ số lực nâng càng tiến gần hình dáng hình chữ nhật ứng với , 1
L l
c c
và khi 0 thì phân bố càng tiến tới dạng elip (theo kết quả tính tốn số). Hình 2.7 là phân bố hệ số lực nâng theo phương sải cánh của ba cánh hình chữ nhật có
12 ; 9 ; 6 [5].
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.8. Sự lệch dịng và xốy đầu mút của cánh hữu hạn b. Lực cản
Lực cản của cánh có sải hữu hạn gồm hai thành phần: lực cản của profile (Dp) và lực cản cảm ứng (Di) [3]:
i
P D
D
D (2.5)
Lực cản cảm ứng Di chỉ tồn tại đối với cánh có sải hữu hạn (cánh 3D), phụ thuộc vào hệ số lực nâng và tỉ số dạng cánh:
2 L D D D D C C C C C P i P (2.6)
Đối với một cánh có profile khơng đối xứng, chịu tác dụng bởi một dịng khí, tạo với cánh một góc tới khác khơng, có hiện tượng chênh lệch áp suất mặt trên và mặt dưới của cánh. Chênh lệch này được cân bằng tại mút cánh, tạo nên xu hướng lệch dòng của mặt trên và mặt dưới với nhau. Dịng tại mặt dưới có xu hướng hướng ra ngồi mút cánh, cịn dịng phía mặt trên có xu hướng hướng vào trong. Đây là nguyên nhân hiện tượng xốy đầu mút cánh (hình 2.8).
Xốy được hình thành và tạo ra một thành phần vận tốc w (hình 2.9) có i
hướng vng góc có chiều xuống dưới. Theo đó, dịng đi qua cánh, sau khi ra khỏi mép ra của cánh, bị lệch một góc i;
V wi
i
i
tan . Thơng thường,
V
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.10. Các góc đặc trưng trong tương tác giữa cánh chính và cánh đuôi ngang [3]