BÀI tập về NHÀ môn học cơ học bay 2 (201704) chủ đề phân tích hệ số đạo hàm ổn định của máy bay

-- Hệ Hệ số số thể thể hiệhiện n sự sự biến biến thiêthiên n của của thànthành h phần phần pitcpitching hing momemoment nt đối đối với với sự sự biến biến thithiênên của thành phần vận t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

-

-BÀI TẬP VỀ NHÀ

Chủ đề: Phân tích hệ số đạo hàm ổn định của máy bay

Danh sách thành viên:

 Nguyễn T

T

 Nguyễn Hữ

Giảng viên: PGS TS Ngô Khánh Hiếu  Ngày nộp

Trong đó:

: Diện tích cánh chính : Độ rộng cánh

: Dây cung cánh trung bình của cánh chính : Khoảng cách (theo theo trục z) từ tâm khí động của gốc cánh đến đường trung tâm của thân máy bay

: Chiều dài của thân máy bay : Bề rộng thân máy bay : Diện tích đuôi sau

: Bề rộng đuôi sau:

: Dây cung cánh trung bình đuôi sau : Khoảng cách từ trọng tâm máy bay đến tâm khí động của cánh đuôi ngang : Diện tích elevator 

: Diện tích aileron : Diện tích flap : Diện tích đuôi đứng : Diện tích rudder  : Moment quán tính theo trục y

The stability derivatives of the STOL De Havilland Canada:

1

cản) đối với biên thiên của thành phần vận tốc theo phương X

ổn

là lực đẩy > lực cản, do đó có độ dư lực giúp kéo máy bay tăng tốc lên để vượt qua nhiễu trở lại trạng thái bay cân bằng ổn định

tác động nhiễu của biến thiên thành phần vận tốc theo phương X

ổn định Giả sử máy bay gặp phải một nhiễu động bất kì nào đó làm giảm vận tốc

lực nâng < trọng lực, máy bay sẽ bị giảm cao độ, khi đó máy bay sẽ có một phần dư thế năng Phần năng lượng này sẽ giúp máy bay có thể tăng lại vận tốc, trở lại cao độ cũ sau khi hết nhiễu

Hệ Hệ số số thể thể hiệhiện n sự sự biến biến thiêthiên n của của thànthành h phần phần pitcpitching hing momemoment nt đối đối với với sự sự biến biến thithiênên của thành phần vận tốc theo phương X

động nhiễu nào đó làm tăng hoặc giảm vận tốc bay thì thành phần pitching moment của máy bay quanh trọng tâm cũng không thay đổi

 bay cũng nằm trên trục X, và

cũng không thể làm thay đổi moment được

2

 biến thi

chịu

 bay có xu

tức là lực đẩy > lực cản Khi đó, máy bay sẽ có một độ dư lực giúp kéo máy bay tăng tốc lên, nhờ vậy mà sẽ giảm được góc tới, giúp máy bay trở lại trạng thái ổn định

Hệ Hệ số số biểu biểu hiện hiện sự sự biến biến thiêthiên n của của thànthành h phần phần lực lực theo theo phươphương ng Z Z (gồm (gồm có có lực lực nânnângg

với sự biến thiên của thành phần góc tới của máy bay

 bay Giả s

, tức là khi đó máy bay có xu hướng ngóc đầu lên

là lực nâng > trọng lực Khi đó, máy bay sẽ có 2 phản ứng:

nhiên xu hướng này sẽ diễn ra chậm

tác động làm dìm đầu máy bay xuống

thiên của thành phần góc tới của máy bay

, tức là khi đó máy bay có xu hướng ngóc đầu lên

Khi đó, pitching moment của máy bay sẽ giảm tác động làm dìm đầu của máy  bay xuốn

3

Hệ Hệ số số biểbiểu u hihiện ện sự sự bibiến ến thithiên ên của của thàthành nh phphần ần lựlực c thetheo o phưphươnơng g Z Z (gồ(gồm m có có trtrọngọng

với tác động nhiễu của góc tới đến

tượng “downwash”

ngóc lên, thì tương tự như vậy, do hiện tượng “downwash”, sau một thời gian thì cũng

sẽ

thể ít hơn)

cánh tay đòn sẽ tạo ra moment làm dìm đầu máy bay xuống giúp ổn định máy bay

của góc tới đến cánh đuôi ngang phía sau Tác động này cũng là do hiện tượng

“downwash”

ngóc lên, thì tương tự như vậy, do hiện tượng “downwash”, sau một thời gian thì cũng

sẽ

thể ít hơn)

moment của máy bay sẽ giảm tác động làm dìm đầu của máy bay xuống giúp cân bằng máy bay ổn định

4

Thành phần theo phương Z:

Hệ Hệ số số biểu biểu hiện hiện sự sự biến biến thiêthiên n thànthành h phần phần lực lực thetheo o phươphương ng Z Z (gồm (gồm có có trọntrọng g lực lực vàvà

 biến thi

 bay có xu

là lực nâng > trọng lực Khi đó, máy bay sẽ có 2 phản ứng:

nhiên xu hướng này sẽ diễn ra chậm

ngay tức thì tác động làm dìm đầu máy bay xuống

Thành phần pitching moment:

 biến thi

có xu hướng xoay quanh Oy làm ngóc đầu máy bay lên

Khi đó, pitching moment của máy bay sẽ giảm tác động làm dìm đầu của máy bay xuống giúp cân bằng máy bay ổn định trở lại

5

Thành phần theo phương Z:

Hệ Hệ số số biểu biểu hiện hiện sự sự biến biến thithiên ên thànthành h phần phần lực lực theo theo phưphương ơng Z Z ở ở đuôi đuôi nganngang g đối đối vớivới

sự thay đổi góc của bánh lái độ

 phần lực

dư lực theo phương trọng lực, kết

ngóc đầu máy bay lên

với cánh tay đòn sẽ tạo ra moment làm ngóc đầu máy bay lên Xu hướng này phản ánh đúng tính chất hoạt động của elevator

Thành phần pitching moment:

của bánh lái độ cao elevator Ở trạng thái tham chiếu, biến thiên thành phần lực này  bằng khô

dư lực theo phương trọng lực, kết

ngóc đầu máy bay lên

 bay có xu hướng quay qu

tính chất hoạt động của elevator

6

Thành phần theo phương Y:

của góc trượt

tương

theo phương Y hướng sang trái chống lại chuyển động trượt sang phải, giúp máy bay

ổn

 bay

Thành phần Yawing moment:

với sự thay đổi góc trượt

trái Khi đó thành phần yawing moment sẽ tạo ra một moment định hướng dương

 giúp đưa đầu máy bay quay sang phải, trở về vị trí cân bằng Do đó, hệ số  thể hiện đặc tính ổn định trên máy bay

Thành phần Rolling moment:

góc trượt

sẽ

giúp

trên máy bay

7

Thành phần theo phương Y:

với sự thay đổi của thành phần vận tốc góc xoay (rolling rate) Tuy nhiên, khi vận tốc góc xoay thay đổi, máy bay chỉ đang xoay quanh trục X và ảnh hưởng của việc quay trục X không làm ảnh hưởng đáng kể đến thành phần lực theo phương Y tác động lên máy bay do mức độ chống lại yaw lớn hơn so với chống lại roll Nên khi đã roll, thì rất khó yaw do đó lực theo phương Y không thay đổi đáng kể

Thành phần Yawing moment:

với sự thay đổi của thành phần vận tốc góc xoay (rolling rate)

X

là roll phải thì có yaw moment đẩy sang trái? Điều này có vẻ mâu thuẫn do ta định nghĩa roll và yaw là 2

và yaw là hoàn toàn khác nhau, cụ thể là xu hướng chống lại chuyển động yaw lớn hơn xu hướng chống lại chuyển động roll Nghĩa là khi yaw thì

thời, nhưng khi roll thì yaw khó có thể xảy ra đồng thời do mức độ ổn định yaw tốt

 bay quay đầu sang trái

song với dòng khí

Thành phần Rolling moment:

sự thay đổi của thành phần vận tốc góc xoay (rolling rate)

máy

 phần rolling moment sẽ

máy bay về trạng thái cân bằng 8

Thành phần theo phương Y:

với sự thay đổi của thành phần vận tốc góc (yawing rate)

đó

hiện một thành phần lực âm theo phương Y kéo đầu máy bay quay trở về trạng thái cân bằng, giúp đảm bảo tính ổn định của máy bay

Thành phần Yawing moment:

sự thay đổi của thành phần vận tốc góc (yawing rate)

đó

 bay có xu hướng qu

Thành phần Rolling moment:

sự thay đổi của thành phần vận tốc góc (yawing rate)

đó

 bay có xu

thì đồng thời máy bay cũng sẽ nghiêng một phần qua bên phải, phản ánh đúng xu hướng chuyển động của máy bay

9

Thành phần theo phương Y:

với sự thay đổi của

 phần lực

tác động lên máy bay Vì khả năng kháng yaw của máy bay tốt hơn so với khả năng kháng roll Hệ số này thể hiện khả năng điều khiển của aileron

Thành phần Yawing moment:

Hệ Hệ số số biểbiểu u hihiện ện sự sự biếbiến n thithiên ên củcủa a ththành ành phầphần n yawyawining g mommoment ent của của máy máy báy báy đốiđối với sự thay đổi của

thành phần lực này bằng không

yawing

không yaw sang phải phản ánh đúng đặc tính điều khiển của máy bay

Thành phần Rolling moment:

với sự thay đổi của

thành phần lực này bằng không

 bên phải p

10

Thành phần theo phương Y:

với sự thay đổi của thành góc rudder Ở trạng thái tham chiếu, biến thiên thành phần lực này bằng không

yaw sang bên phải phản ánh đúng đặc tính điều khiển của rudder

Thành phần Yawing moment:

Hệ Hệ số số bibiểu ểu hihiện ện sự sự biếbiến n thithiên ên của của thàthành nh phầphần n yawyawining g mommoment ent của của mámáy y báy báy đốđốii với sự thay đổi của thành góc rudder Ở trạng thái tham chiếu, biến thiên thành phần lực này bằng không

tay đòn thì sẽ tạo ra yawing moment làm cho máy bay có xu hướng quay đầu qua bên trái

Thành phần Rolling moment:

sự thay đổi của thành góc rudder Ở trạng thái tham chiếu, biến thiên thành phần lực này bằng không

đó,

đổi, thể hiện đúng tính chất điều khiển của máy bay