D được biến đổi sang hệ tọa độ tổng thể bằng phép biến đổi: T
21 ; là hệ số phụ thuộc tỉ lệ của mặt cắt ngang Kh
5.3. Ứng dụng phƣơng pháp lát cánh khảo sát vận tốc tới hạn xoắn phá hủy cánh
xoắn phá hủy cánh
Lý thuyết của phần này dựa trên phương pháp lát cánh nhằm xác định vận tốc tới hạn xoắn phá hủy cánh (trình bày trong phần 5.1.2). Lý thuyết này được kết hợp với giả thiết 2D về tiết diện mơ hình cũng như giả thiết về cánh có tiết diện khơng đổi và sải cánh dài. Lý thuyết cũng như tính tốn của phần này không khảo sát được trạng thái và mức độ nguy hiểm của kết cấu cánh do biến dạng uốn cánh gây nên.
Theo công thức (5.6), vận tốc tới hạn xoắn phá hủy cánh có dạng:
12 2 th L 2 K V = ρSe C α với 2 π G J K = ( ) 2 b /2
Xét (5.6) có thể thấy, vận tốc tới hạn phụ thuộc vào độ cứng kết cấu K, khối lượng riêng của khơng khí , diện tích cánh S, khoảng cách tâm cứng và tâm khí động e, và đạo hàm hệ số lực nâng theo góc tới CL / . Phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố này như sau:
a. Khối lượng riêng của khơng khí : Lực khí động ở đây tính tốn theo phương pháp
dòng dưới âm kết hợp với lý thuyết tuyến tính đối với dịng chịu nén nên không ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần đạo hàm lực khí động CL / . Còn lại, sự phụ thuộc của trong công thức (5.6) là một quan hệ đơn giản 1/ 2
th
V co n st. với
phụ thuộc vào độ cao bay. Đối với máy bay tốc độ thấp, độ cao bay dưới 11km,
quy luật giảm nhiệt độ là tuyến tính: 6, 5K / 1km. Độ cao bay lớn, giảm, vận tốc tới hạn Vth tăng.
b. Diện tích cánh S: Diện tích cánh theo cơng thức (5.6), có quan hệ đơn giản với vận
tốc tới hạn Vth và 1/ 2
S , nghĩa là diện tích cánh nhỏ sẽ tăng vận tốc tới hạn Vth. Tuy nhiên, đây là một hạn chế của lý thuyết này khi nó được xây dựng trên giả thiết sải cánh dài để kết hợp với kết quả bài tốn 2D. Theo lý thuyết khí động cánh 3D (như phương pháp của luận án này), diện tích S phụ thuộc vào hai tham số chiều dài dây cung (c) và chiều dài sải cánh (b), mà quan hệ của hai tham số này ảnh hưởng lớn đến phân bố lực khí động trên cánh 3D, nghĩa là cũng ảnh hưởng đến đạo hàm
L
C /
.
c. Khoảng cách tâm xoắn và tâm khí động e: Đây là một tham số liên quan đến kết
cấu cánh, sẽ xét ở phần tiếp theo. Theo cơng thức (5.6), e càng nhỏ thì vận tốc tới hạn Vth càng lớn. Và nếu e=0 thì kết cấu an tồn về phương diện phá hủy cánh.
d. Độ cứng kết cấu K. Độ cứng kết cấu K cũng là một tham số kết cấu. Theo cơng
thức (5.6), K càng lớn thì vận tốc tới hạn càng lớn, nghĩa là kết cấu càng an toàn về phá hủy xoắn cánh. Độ cứng kết cấu K phụ thuộc vào độ cứng chống xoắn GJ. Ở đây, GJ được xác định thông qua việc giải bài tốn kết cấu cánh 3D sẽ trình bày ở phần tiếp theo.
Độ cứng kết cấu K, độ cứng chống xoắn GJ và khoảng cách tâm xoắn và tâm khí động e là các thơng số phụ thuộc vào kết cấu của cánh. Khi kết cấu cánh thay đổi thì cả ba thơng số này đều thay đổi. Vì vậy, sẽ khơng khảo sát sự biến đổi độc lập của các tham số trên theo biết đổi của kết cấu.
Một biện pháp chống uốn cho các loại cánh là sử dụng kết cấu cánh có dầm bên trong. Sự bố trí dầm cũng liên quan đến tính chống xoắn của cánh. Phần tiếp theo đây sẽ khảo sát ảnh hưởng của sự bố trí dầm và chiều dài sải cánh đến K, GJ, e và vận tốc tới hạn Vth.
92