Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC
2.2. Mô hình bài toán động lực học cánh quay trực thăng
2.2.6. Đánh giá sự hội tụ của chương trình tính toán và bước đầu đánh giá tính đúng đắn của mô hình
Đánh giá sự hội tụ của chương trình tính toán
Trong sơ đồ giải thuật trên, tổng số bước tính St và bước thay đổi góc phương vị được lựa chọn khi chạy thử chương trình tính toán để khảo sát tính hội tụ của nó. Thời gian tính toán của chương trình phụ thuộc vào tổng số bước tính St và bước thay đổi góc phương vị . Trong các kết quả được đưa ra ở dưới: St 162; 10o tương ứng 4,5 vòng quay của cánh quay, chương trình chạy trong khoảng 54 giờ.
Khảo sát cánh quay ở chế độ bay treo với góc sải chung 0 11o, thu đƣợc dữ liệu về các góc vị thế lá cánh và các hệ số khí động quan trọng, xây dựng đồ thị quan hệ của chúng với góc quay ta thu đƣợc các đặc tính.
So sánh với đồ thị tương ứng về quá trình hội tụ hệ số lực nâng của tác giả khác (hình 2.17), trong đó tác giả này xây dựng mô hình tính toán khí động cánh quay với các lá cánh gắn cứng. Hình dạng của các đồ thị có sự tương đồng tốt. Kết quả thu được về các hệ số khí động đều có tính hội tụ.
Từ các đặc tính, thấy rằng ở chế độ bay treo hệ số lực nâng (hình 2.16) có sự hội tụ, thể hiện sự ổn lập của các hệ số khí động. Đáp ứng góc vẫy của các lá cánh (hình 3.1) ổn định về một giá trị xác định. Sự hội tụ của các giá trị khẳng định tính hội tụ của mô hình tính toán thể hiện đúng bản chất về mặt định tính động lực học cánh quay ba khớp.
Hình 2.15 Đáp ứng góc lắc lá cánh (chế độ bay treo, 0 11o)
Hình 2.16 Đồ thị hội tụ hệ số lực nâng (chế độ bay treo,0 11o)
Hình 2.17 Quan hệ c theo , với 20 ,30 ,50o o o[40]
Chuyển động lắc chƣa thấy có sự ổn lập về một giá trị góc lắc cố định mà là một quá trình dao động (hình 2.15) với chu kỳ lớn hơn nhiều so với chu kỳ dao động của chuyển động vẫy – phù hợp với kết luận của tác giả khác [44].
Qua các đặc tính hội tụ của hệ số nâng, hệ số cản và góc vẫy của LC nhận thấy rằng sự hội tụ của chương trình tính toán đối với các thông số này đạt được ở sau hơn hai vòng quay (St 80). Nhưng với số bước tính toán đã thực hiện chạy chương trình St 162, chuyển động lắc vẫn chưa cho thấy sự ổn định về một góc lắc cố định (theo lý thuyết). Các lá cánh chuyển động lắc mới chỉ thực hiện đƣợc hơn một chu kỳ dao động ban đầu. Mặc dù vậy để đảm bảo thời gian tính toán, các số liệu khảo sát sau này sẽ chỉ đƣợc lấy với tổng số bước tính chạy chương trình là St 150. Sử dụng các phương pháp khai thác số liệu phù hợp nhƣ lấy giá trị trung bình trong một chu kỳ hay giá trị tại
các điểm uốn đối với các tham số có liên quan đến chuyển động lắc của lá cánh.
Bước đầu khảo sát các đặc tính nâng, cản của cánh quay ở chế độ bay treo Thực hiện tính toán cho cánh quay ở chế độ bay treo với các góc sải chung khác nhau 0 0...14o là các giá trị có trong thực tế điều khiển bay của trực thăng Mi-8. Từ các dữ liệu thu đƣợc, xây dựng các đặc tính nâng, cản cảm ứng và đặc tính cực của cánh quay như trong các hình dưới đây.
Hình 2.18 Đặc tính nâng bay treo
Hình 2.19 Đặc tính cản bay treo
Các đặc tính thu được có sự tương đồng tốt về mặt định tính với các kết quả của các tác giả khác (hình 2.21) [40],[49]. Thể hiện đúng bản chất vật lý của đối tƣợng, khi tăng góc sải chung các hệ số nâng và cản của cánh quay tăng lên. Đặc tính cực cho thấy xu hướng tiếp tục tăng nhanh của hệ số cản trong khi mức tăng của hệ số nâng giảm đi khi tiếp tục tăng góc lắp lá cánh.
Hình 2.20 Đặc tính cực bay treo
Hình 2.21. Đặc tính cực bay treo Mi-8
1 – có hiệu ứng mặt đất; 2 – không có hiệu ứng mặt đất [40]
Kết luận chương 2
Trong chương hai, luận án đã trình bày khái quát về kết cấu cơ khí cánh quay trực thăng với các lá cánh có đầy đủ các khớp đảm bảo các chuyển động đặc thù của nó, cơ cấu đĩa nghiêng điều khiển góc lắp lá cánh trong các chế độ làm việc của cánh quay. Đƣa ra những vấn đề cơ bản về cánh quay trực thăng sử dụng cho việc xây dựng mô hình tính toán động lực học cánh quay.
Mô hình động lực học tính toán các đặc tính cánh quay được xây dựng trên cơ sở kết hợp bài toán động lực học chuyển động đặc thù của các lá cánh (mô hình cánh quay ba khớp của Mi-8) với bài toán khí động cánh quay theo phương pháp XRR phi tuyến, không dừng, bổ sung mô hình khuếch tán xoáy.
Trong đó việc tính toán động lực học lá cánh đƣợc thực hiện đồng thời với việc tính toán khí động. Các thành phần lực khí động tham gia vào bài toán động lực học lá cánh, ngƣợc lại các tham số động học của lá cánh đƣợc đƣa
vào bài toán tính toán khí động. Các đặc tính của cánh quay đƣợc tính toán phù hợp với kết cấu. Mô men cản trên trục quay đƣợc xác định là mô men gây bởi lực tổng hợp tác dụng tại bản lề vẫy của các lá cánh.
Về phương pháp nghiên cứu, mô hình động lực học cánh quay bao gồm các phương trình động lực học chuyển động lá cánh được xây dựng trên cơ sở các kiến thức động lực học cơ bản. Trong các phương trình này có đầy đủ thành phần mô men của các lực tác dụng trên phần tử lá cánh. Các thành phần khí động được tính toán theo phương pháp XRR cánh quay. Mặt khác trong hệ phương trình tính toán lưu số vận tốc của mô hình XRR cánh quay, các tham số vị trí và động học của các phần tử lá cánh đƣợc đƣa vào. Bổ sung mô hình khuếch tán xoáy vào mô hình XRR, nâng cao tính chính xác của mô hình và độ ổn định tính toán. Thuật toán đƣợc thiết lập đảm bảo kết hợp, đồng bộ việc tính toán động lực học lá cánh và tính toán khí động trong mỗi bước tính.
Chương trình tính toán được xây dựng trên cơ sở mô hình có tính hội tụ.
Bước đầu, chương trình đã được sử dụng để khảo sát các đặc tính khí động của cánh quay ở chế độ bay treo. Kết quả ban đầu là các đặc tính thu đƣợc có sự tương đồng tốt với kết quả của một số tác giả khác. Các nội dung của chương này được thể hiện trong các công trình [CT.1], [CT.2] của tác giả, đã được công bố trên các tạp chí và hội nghị. Ở chương tiếp theo, mô hình tính toán sẽ được kiểm chứng bằng nhiều phương án khác nhau.
Chương 3