Luận văn thạc sĩ nghiên cứu Đặc tính khí Động của máy bay không người lái khi có dao Động nhỏ

CÔNG HÒA XÃ HỘI CHU NGHĨA VIỆT NAM Độc lập— Tự do— Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Ho va lên Lắc giã luận văn: Nguyễn Hồng Quân Để tài luận văn: Tính toán thiết kế bộ

TRUONG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tỉnh toán thiết kế bộ thí nghiệm cho máy

bay trực thăng không người lái

NGUYEN HONG QUAN quan-nh] 53030@sis.hust.edu.vn

CÔNG HÒA XÃ HỘI CHU NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập— Tự do— Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ho va lên Lắc giã luận văn: Nguyễn Hồng Quân

Để tài luận văn: Tính toán thiết kế bộ thí nghiệm cho máy bay trực thăng

không người lái

Chuyên ngành: Kỹ thuật hàng không,

Mã số HY: 20202822M

‘Tac giả, Người hướng dân khoa học và Hội đồng cham luận văn xác nhận

tác giả đã sửa chữa, bỗ sung luận văn theo biên bãn hợp Hội đồng ngày 30 tháng:

12 năm 2021 với các nội dung sau:

1) Bỏ sung thêm đặc tính của một bộ thí nghiệm: Các bộ phận dễ thiết kế nén

bộ thí nghiệm ở mục 3.1 chương 3 Các bản vẽ để xây dụng đề và thân bộ

thí nghiệm ở phụ lục

2) Trinh bày rõ hơn về tính toán lý thuyết lực nâng trên cánh, đưa ra vi dụ cụ

thể cho tường hợp tại tốc độ quay 650 vàng/phút, góc tấn 9 độ tai mục 3.3 chương 3

_ sửa

3) Về trình hình thứo trình bảy: Bỏ chương 5 và thay bằng mục kết luậi

các hình ảnh sai, lỗi chính tả Dánh đâu tải liệu tham khảo chỉ tiết vào trong, luận văn

Ngày 19 tháng O1 năm 2022 Giáu viên hướng dẫn 'Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐÓNG

ĐÉ TÀI LUẬN VĂN

1 Họ và tên học viên: Nguyễn Hồng Quân SHHV: 20202822M

2 Chuyên ngành: Kỹ thuật hàng không Lớp: 20BKTIE

3 Người hướng din 1: PGS.TS Hoàng Thi Kim Dung, Bộ môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ - Viện Cơ khí Động lực - Trường Đại học Bách khoa Há Nội

4, Huong dan 2: PGS.18 Nguyễn Phú Khánh, Khoa Kỹ thuật ö tô và Năng lượng,

Trường Đại học Phnikaa

5 Tên để tài (tiếng Việt): Tính toán thiết kế bộ thí nghiệm cho máy bay trực thăng

+hông người lái

6 Tén dé tai (tiéng Anh) Calculation and Design of Experimental Set for

Unmanned Helicopters

7 Cơ sở khoa học vẻ thục tién cua dé tai:

Tiện nay, máy bay trực thăng khôi

và ứng đụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thể giới Song song với đó là yêu cầu về

người lái (TƯAV) đang được nghiên cứu

van để lính loán và thục nghiệm để đảm bảo lỗi ưu hóa khả nắng làm việc của thiết

bí Trong đỏ, việc nghiên cứu và chế tạo bộ thí nghiệm của máy bay trực thăng là một vẫn đề quan trọng đảm báo tính au toàn và chính xác trong quá Irinh nghiên

cứu Đã có rất bộ đồ gá được đưa vào sử dụng trong quả trình thực nghiệm với

may bay trục thẳng Tuy nhiên, việc tỉnh loán đang còn hạn chế, điều này gây ra

1nất tài chính và con người Nhận thấy tâm quan wong của ván dễ,

cho may bay trực thăng không người lái Để tải này dóng góp vào quy trình nghiên cứu máy bay trực thồng đã và dang dược thực hiện, dỗng thời dựa ra cơ số thực

tiễn dựa vao chế tạo sản phẩm phục vụ các bài nghiên cửu chế tạo sau nảy

8 Mục đích của đẻ tài

Mục đích của để tài là tính toán mô phỏng đưa ra thiết kế bộ thí nghiệm phù

hợp với đối lượng mô hình máy bay trực thăng, Đánh giá sự ảnh huông của bộ thí

9 Nội dung của dễ tái, các vẫn dễ cần giải quyết

ø- Sư cần tuốt và xuhướng thiết kế bộ thí nghiệm cho máy bay true Being

+ Tinh toán lý thuyết lực tăng trên cảnh của mô hình máy bay trực thẳng,

«_ Mô phỏng khi động tìm ra lực khí động mà cánh máy trực thăng tạo ra

«_ Mô phỏng kiểm bên kết cầu toàn mồ hình

10 Dự kiến kế hoạch thực hiện

Thang thir 1: Hoàn thành tìm hiểu sự cân thiết và xu hướng thiết kế bộ thí

nghiệm cho máy bay trục thăng,

‘Thang thử 2: Hoàn thành xây dựng mô hình, tính toán lý thuyết lực nàng,

trên cánh cửa mnô hình máy bay trực thăng

Tháng thứ 3: Hoàn thánh mô phỏng khi dộng tìm ra lực khí động mẻ cảnh may truc thing tao ra, đánh giá lực

Thang thứ 4 & 5: Hoan thành mô phỏng kiểm bên kết cầu toàn mô hình, sơ sánh với thực nghiệm, đưa ra những đề xuất và cãi tiến

Tháng thứ 6: Hoàn thành báo cáo

Hà Nội, ngày 23 tháng Ï Ï nằm 2020

Người hướng dẫn

PGS TS Hoàng Thị Kim Dung

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

DANH MỤC HÌNH VẼ,

Hình 1.1 UAV vận chuyển thuốc _

Hình 1.2 MBTT không người lái phục vụ trong mồng nghiệp 7 Hình 1.3 Các bộ phận chính của MBTT co — Hình 1.4 Nguyên lý hoại động của MBTT - - 9

Hình 1.12 Hệ số lực nâng, theo góc đặt cảnh coooososscc

Tlinh 1.13 Iiệ số mô men theo góc đặt cánh

Tĩnh 2.2 Sơ đồ quy trinh nghiên cứu - - 19 Hình 2.3 Phương pháp mô hình hóa - - 30 Hinh 2.4 Tam giáo đàn hồi khí động Collar 21

Hinh 2.5 So d6 thiét lap mé phéng bài toán FST mét chiéu - 25

Hình 3.1 Đông cơ không chết than 2450KV - + Hình 3.2 Cặp bánh răng ăn khớp - - 28

Hình 3.4 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm Tarot - 38

Hình 3.6 Sơ đỗ thạch do lực năng và mắn hình tiển thị 30

Hình 37 Sơ y lond coll với bộ chuyển đối và adruino 30 Hình 3.8 Một số hình ảnh thực tế của bộ do lực nằng

Hình 3.9 Bộ điều khiến tốc độ ~

Hình 3.10 Bé cam biển module H206 do tốc độ › động sơ

Hình 3.11 Cñm biến hỗng ngoại H206 vả tắm nhựa gắn vào nô hình 32

Hình 3.12 Điều khiển góc lệch cánh bằng servo thông qua mạch ardưino 33

Hình 3.13 Cánh CCM của mô hình neo 33

tà

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

10 Dự kiến kế hoạch thực hiện

Thang thir 1: Hoàn thành tìm hiểu sự cân thiết và xu hướng thiết kế bộ thí

nghiệm cho máy bay trục thăng,

‘Thang thử 2: Hoàn thành xây dựng mô hình, tính toán lý thuyết lực nàng,

trên cánh cửa mnô hình máy bay trực thăng

Tháng thứ 3: Hoàn thánh mô phỏng khi dộng tìm ra lực khí động mẻ cảnh may truc thing tao ra, đánh giá lực

Thang thứ 4 & 5: Hoan thành mô phỏng kiểm bên kết cầu toàn mô hình, sơ sánh với thực nghiệm, đưa ra những đề xuất và cãi tiến

Tháng thứ 6: Hoàn thành báo cáo

Hà Nội, ngày 23 tháng Ï Ï nằm 2020

Người hướng dẫn

PGS TS Hoàng Thị Kim Dung

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

10 Dự kiến kế hoạch thực hiện

Thang thir 1: Hoàn thành tìm hiểu sự cân thiết và xu hướng thiết kế bộ thí

nghiệm cho máy bay trục thăng,

‘Thang thử 2: Hoàn thành xây dựng mô hình, tính toán lý thuyết lực nàng,

trên cánh cửa mnô hình máy bay trực thăng

Tháng thứ 3: Hoàn thánh mô phỏng khi dộng tìm ra lực khí động mẻ cảnh may truc thing tao ra, đánh giá lực

Thang thứ 4 & 5: Hoan thành mô phỏng kiểm bên kết cầu toàn mô hình, sơ sánh với thực nghiệm, đưa ra những đề xuất và cãi tiến

Tháng thứ 6: Hoàn thành báo cáo

Hà Nội, ngày 23 tháng Ï Ï nằm 2020

Người hướng dẫn

PGS TS Hoàng Thị Kim Dung

TOM TAT NOI DUNG LUAN VAN May bay true thing không người lái là một thiết bị bay không con xa lạ trong cuộc sống hiện nay, nó cho phép con người tiếp cận những vùng dat ma con người không tiếp cận được, giải quyết các công việc nặng nhọc, độc hại Đề có

thể tối ưu hỏa hoạt động của những khí cụ bay nảy, các thi nghiệm, nghiên cửu

và cá thực nghiệm được diễn ra ngày một nhiều Tuy nhiên, việc sứ dụng các bộ thi nghiệm không dám báo có thể dẫn dến các kết quả sai số lớn, làm mắt di tính chính xác của nghiên cửu Các dụng cụ thí nghiệm kém chất có thể gây ra những tổn thất đáng tiếc vẻ mặt kinh tế và ánh hướng đến bản thân người thị nghiệm Vì vậy, thiết kế và nghiên cứu bộ thí nghiệm lä một khâu vô củng quan trọng trong tiến trình nghiên cửu cho đối tượng khí cụ bay nói chưng và đối tượng máy bay

trực thăng không người lái nói riêng Bài nghiên cửu sử dụng phương pháp tính

toán lý thuyết kết hợp với mô phỏng kiểm bên đã đưa ra được mau thiét pho bop

cho mô hình, đưa ra được ảnh hưởng đặc tính khí động mà bộ thí nghiệm gây ra trên mô hình, đưa ra được đãi hoạt động phủ hợp cho mô hình khảo sát để đảm

‘bdo tinh kha thi va tính khả phi cho mô hình đang nghiên cứu Đây lả những tiền

đẻ tính toán đâu tiên phục vụ cho quá trình nghiên củu và chẻ tạo mê hình máy

tây trực thăng không người lãi phục vụ cho nông nghiệp của nhóm CAE tại Bộ

môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ Trụ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

DANH MỤC HÌNH VẼ,

Hình 1.1 UAV vận chuyển thuốc _

Hình 1.2 MBTT không người lái phục vụ trong mồng nghiệp 7 Hình 1.3 Các bộ phận chính của MBTT co — Hình 1.4 Nguyên lý hoại động của MBTT - - 9

Hình 1.12 Hệ số lực nâng, theo góc đặt cảnh coooososscc

Tlinh 1.13 Iiệ số mô men theo góc đặt cánh

Tĩnh 2.2 Sơ đồ quy trinh nghiên cứu - - 19 Hình 2.3 Phương pháp mô hình hóa - - 30 Hinh 2.4 Tam giáo đàn hồi khí động Collar 21

Hinh 2.5 So d6 thiét lap mé phéng bài toán FST mét chiéu - 25

Hình 3.1 Đông cơ không chết than 2450KV - + Hình 3.2 Cặp bánh răng ăn khớp - - 28

Hình 3.4 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm Tarot - 38

Hình 3.6 Sơ đỗ thạch do lực năng và mắn hình tiển thị 30

Hình 37 Sơ y lond coll với bộ chuyển đối và adruino 30 Hình 3.8 Một số hình ảnh thực tế của bộ do lực nằng

Hình 3.9 Bộ điều khiến tốc độ ~

Hình 3.10 Bé cam biển module H206 do tốc độ › động sơ

Hình 3.11 Cñm biến hỗng ngoại H206 vả tắm nhựa gắn vào nô hình 32

Hình 3.12 Điều khiển góc lệch cánh bằng servo thông qua mạch ardưino 33

Hình 3.13 Cánh CCM của mô hình neo 33

tà

LOI CAM ON

Trong quá trinh học tập, nghiên cửu và hoàn thiện luận văn, tỏi dã may

man nhận được sự dộng viên, khuyên khích và tạo diễu kiện giúp đở nhiệt tình của các thầy cô, anh chị em, đồng, nghiệp vả gia đình

Tôầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS5 TS Hoàng Thị Kim Dung và

PGS TS Nguyén Phú Khánh là người hướng dẫn trực tiếp Thấy cô đã có những

định hướng đứng đăn và giải đáp các thắc mắc trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu Cảm ơn cáo thành viên trong nhóm CAE va tap thé lop PFIEV Keo

đã cùng tôi trao đổi đề hoàn thiện thêm kiên thức Cảm on Ban giám hiệu trường

Tại học Bách Khoa I1à Nội, phòng đào tạo sau đại học, Viện Cơ khi Dộng lực và

Bộ Môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thiện luận văn này

'Têi cũng xin cém ơn công ty Akselos dã tạo diễu kiện cho phép tôi vừa hee vita lam Cam on các anh chi cm dông nghiệp trong công ty đã cho tôi nhiều kiến thức bễ ¡ch đặc biệt là những kiến thức vẻ phương pháp phân tứ hữu hạn, giúp tôi có những, nhận dịnh sâu sắc hơn về dễ tải nghiên cứu nay

Cuếi củng, tôi xin gửi lời căm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân vả bạn

bè đã động viên, khích lệ tôi đề hoàn thiện luận văn này

HỌC VIÊN

ký và ghỉ rõ họ lên

Nguyễn Hồng Quân

LOI CAM ON

Trong quá trinh học tập, nghiên cửu và hoàn thiện luận văn, tỏi dã may

man nhận được sự dộng viên, khuyên khích và tạo diễu kiện giúp đở nhiệt tình của các thầy cô, anh chị em, đồng, nghiệp vả gia đình

Tôầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS5 TS Hoàng Thị Kim Dung và

PGS TS Nguyén Phú Khánh là người hướng dẫn trực tiếp Thấy cô đã có những

định hướng đứng đăn và giải đáp các thắc mắc trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu Cảm ơn cáo thành viên trong nhóm CAE va tap thé lop PFIEV Keo

đã cùng tôi trao đổi đề hoàn thiện thêm kiên thức Cảm on Ban giám hiệu trường

Tại học Bách Khoa I1à Nội, phòng đào tạo sau đại học, Viện Cơ khi Dộng lực và

Bộ Môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thiện luận văn này

'Têi cũng xin cém ơn công ty Akselos dã tạo diễu kiện cho phép tôi vừa hee vita lam Cam on các anh chi cm dông nghiệp trong công ty đã cho tôi nhiều kiến thức bễ ¡ch đặc biệt là những kiến thức vẻ phương pháp phân tứ hữu hạn, giúp tôi có những, nhận dịnh sâu sắc hơn về dễ tải nghiên cứu nay

Cuếi củng, tôi xin gửi lời căm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân vả bạn

bè đã động viên, khích lệ tôi đề hoàn thiện luận văn này

HỌC VIÊN

ký và ghỉ rõ họ lên

Nguyễn Hồng Quân

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

DANH MỤC V'

Unmanned Aerial Vehicle Khí cụ bay không người lái

MBTT Mây bay trực thăng,

CCM Chong chóng mang

10 Dự kiến kế hoạch thực hiện

Thang thir 1: Hoàn thành tìm hiểu sự cân thiết và xu hướng thiết kế bộ thí

nghiệm cho máy bay trục thăng,

‘Thang thử 2: Hoàn thành xây dựng mô hình, tính toán lý thuyết lực nàng,

trên cánh cửa mnô hình máy bay trực thăng

Tháng thứ 3: Hoàn thánh mô phỏng khi dộng tìm ra lực khí động mẻ cảnh may truc thing tao ra, đánh giá lực

Thang thứ 4 & 5: Hoan thành mô phỏng kiểm bên kết cầu toàn mô hình, sơ sánh với thực nghiệm, đưa ra những đề xuất và cãi tiến

Tháng thứ 6: Hoàn thành báo cáo

Hà Nội, ngày 23 tháng Ï Ï nằm 2020

Người hướng dẫn

PGS TS Hoàng Thị Kim Dung

DANH MỤC HÌNH VẼ,

Hình 1.1 UAV vận chuyển thuốc _

Hình 1.2 MBTT không người lái phục vụ trong mồng nghiệp 7 Hình 1.3 Các bộ phận chính của MBTT co — Hình 1.4 Nguyên lý hoại động của MBTT - - 9

Hình 1.12 Hệ số lực nâng, theo góc đặt cảnh coooososscc

Tlinh 1.13 Iiệ số mô men theo góc đặt cánh

Tĩnh 2.2 Sơ đồ quy trinh nghiên cứu - - 19 Hình 2.3 Phương pháp mô hình hóa - - 30 Hinh 2.4 Tam giáo đàn hồi khí động Collar 21

Hinh 2.5 So d6 thiét lap mé phéng bài toán FST mét chiéu - 25

Hình 3.1 Đông cơ không chết than 2450KV - + Hình 3.2 Cặp bánh răng ăn khớp - - 28

Hình 3.4 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm Tarot - 38

Hình 3.6 Sơ đỗ thạch do lực năng và mắn hình tiển thị 30

Hình 37 Sơ y lond coll với bộ chuyển đối và adruino 30 Hình 3.8 Một số hình ảnh thực tế của bộ do lực nằng

Hình 3.9 Bộ điều khiến tốc độ ~

Hình 3.10 Bé cam biển module H206 do tốc độ › động sơ

Hình 3.11 Cñm biến hỗng ngoại H206 vả tắm nhựa gắn vào nô hình 32

Hình 3.12 Điều khiển góc lệch cánh bằng servo thông qua mạch ardưino 33

Hình 3.13 Cánh CCM của mô hình neo 33

tà

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

HÌNH

3.1 Các bệ phận của bộ thú nghiệm

311 Động cơ

3.12 Thân máy bay

3.1.3 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm

314 Đo lực nâng máy bay trực thăng

3.15 Dotốc độ của mamrotor

3.16 _ Bộ điều khiển servo điều chỉnh góc đặt cánh

3.1.7 Chơng chóng mang của mỏ hình

3.18 Khung bảo vệ và bộ gả

3.2 Thiếtkế mê hình mô phỏng

3.3 Tinhtoán lý thuyết lực nâng,

34 Ip mô phủng

Mô hình hình học Khảo sát lưới

343 Cài đặt các điều kiện biên cho mô hình

35 _ Kết quả và đánh giá

3.51 Kết quả khảo gátlưới

3.5.2 Kết quả khi động trên mô hình chí hai cảnh vả toàn thân CHƯƠNG 4 KIÊM TRA DẶC TÍNH BỀN CỦA MÔ HỈNH

41 — Thông số vật lệu à cover

Hiện tượng đân hồi khí động

Mô hình mô phông lưu chất

Mô hình mô phông động học kết câu

'Tổng quan về các bài toán F81 trong ANSYS CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẠC TÍNH KIM DONG CUA MÔ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

TOM TAT NOI DUNG LUAN VAN May bay true thing không người lái là một thiết bị bay không con xa lạ trong cuộc sống hiện nay, nó cho phép con người tiếp cận những vùng dat ma con người không tiếp cận được, giải quyết các công việc nặng nhọc, độc hại Đề có

thể tối ưu hỏa hoạt động của những khí cụ bay nảy, các thi nghiệm, nghiên cửu

và cá thực nghiệm được diễn ra ngày một nhiều Tuy nhiên, việc sứ dụng các bộ thi nghiệm không dám báo có thể dẫn dến các kết quả sai số lớn, làm mắt di tính chính xác của nghiên cửu Các dụng cụ thí nghiệm kém chất có thể gây ra những tổn thất đáng tiếc vẻ mặt kinh tế và ánh hướng đến bản thân người thị nghiệm Vì vậy, thiết kế và nghiên cứu bộ thí nghiệm lä một khâu vô củng quan trọng trong tiến trình nghiên cửu cho đối tượng khí cụ bay nói chưng và đối tượng máy bay

trực thăng không người lái nói riêng Bài nghiên cửu sử dụng phương pháp tính

toán lý thuyết kết hợp với mô phỏng kiểm bên đã đưa ra được mau thiét pho bop

cho mô hình, đưa ra được ảnh hưởng đặc tính khí động mà bộ thí nghiệm gây ra trên mô hình, đưa ra được đãi hoạt động phủ hợp cho mô hình khảo sát để đảm

‘bdo tinh kha thi va tính khả phi cho mô hình đang nghiên cứu Đây lả những tiền

đẻ tính toán đâu tiên phục vụ cho quá trình nghiên củu và chẻ tạo mê hình máy

tây trực thăng không người lãi phục vụ cho nông nghiệp của nhóm CAE tại Bộ

môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ Trụ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

DANH MỤC V'

Unmanned Aerial Vehicle Khí cụ bay không người lái

MBTT Mây bay trực thăng,

CCM Chong chóng mang

DANH MỤC HÌNH VẼ,

Hình 1.1 UAV vận chuyển thuốc _

Hình 1.2 MBTT không người lái phục vụ trong mồng nghiệp 7 Hình 1.3 Các bộ phận chính của MBTT co — Hình 1.4 Nguyên lý hoại động của MBTT - - 9

Hình 1.12 Hệ số lực nâng, theo góc đặt cảnh coooososscc

Tlinh 1.13 Iiệ số mô men theo góc đặt cánh

Tĩnh 2.2 Sơ đồ quy trinh nghiên cứu - - 19 Hình 2.3 Phương pháp mô hình hóa - - 30 Hinh 2.4 Tam giáo đàn hồi khí động Collar 21

Hinh 2.5 So d6 thiét lap mé phéng bài toán FST mét chiéu - 25

Hình 3.1 Đông cơ không chết than 2450KV - + Hình 3.2 Cặp bánh răng ăn khớp - - 28

Hình 3.4 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm Tarot - 38

Hình 3.6 Sơ đỗ thạch do lực năng và mắn hình tiển thị 30

Hình 37 Sơ y lond coll với bộ chuyển đối và adruino 30 Hình 3.8 Một số hình ảnh thực tế của bộ do lực nằng

Hình 3.9 Bộ điều khiến tốc độ ~

Hình 3.10 Bé cam biển module H206 do tốc độ › động sơ

Hình 3.11 Cñm biến hỗng ngoại H206 vả tắm nhựa gắn vào nô hình 32

Hình 3.12 Điều khiển góc lệch cánh bằng servo thông qua mạch ardưino 33

Hình 3.13 Cánh CCM của mô hình neo 33

tà

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÈ BỘ THÍ NGHIỆM MÁY BAY TRỰC

THĂNG KHÔNG NGƯỜI LÁ

1.1 Mấy bay trục thăng không người lãi - 6

1.11 Dinh nghia may bay tye thing khéng neudi lai - 6

Diện tích quét của CƠM 3 Phụ tải riêng trên điện tích quét - - 13 1.29 — lệsố điền đây, keo T4 1.310 Tinh toản lực nông trên cảnh Xe T4 1.3 Xu hướng thiết kế bộ thí nghiệm l§

1.31 Bê thi nghiệm một trục không di kèm thân LŠ 1.3.2 Bộ thí nghiệm một trục đi kèm thân - 16 1.3.3 Bộ thí nghiệm một trục lĩnh hoại 16 1.34 Bộ thí nghiệm hai trục 17 1.3.5 Bộ thinghiệm ba trục 17

CHƯƠNG'2 XÁC ĐỊNH ĐỎI TƯỢNG VẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-8

21 Bộthinghiệm máy bay trực thăng không người lái "—- 2.2 Mục díchnghiên cửu và quy trình nghiên cửu .,

23 — Phương pháp mô hình hỏa - - - 20

LOI CAM ON

Trong quá trinh học tập, nghiên cửu và hoàn thiện luận văn, tỏi dã may

man nhận được sự dộng viên, khuyên khích và tạo diễu kiện giúp đở nhiệt tình của các thầy cô, anh chị em, đồng, nghiệp vả gia đình

Tôầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS5 TS Hoàng Thị Kim Dung và

PGS TS Nguyén Phú Khánh là người hướng dẫn trực tiếp Thấy cô đã có những

định hướng đứng đăn và giải đáp các thắc mắc trong suốt quá trình học tập và

nghiên cứu Cảm ơn cáo thành viên trong nhóm CAE va tap thé lop PFIEV Keo

đã cùng tôi trao đổi đề hoàn thiện thêm kiên thức Cảm on Ban giám hiệu trường

Tại học Bách Khoa I1à Nội, phòng đào tạo sau đại học, Viện Cơ khi Dộng lực và

Bộ Môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thiện luận văn này

'Têi cũng xin cém ơn công ty Akselos dã tạo diễu kiện cho phép tôi vừa hee vita lam Cam on các anh chi cm dông nghiệp trong công ty đã cho tôi nhiều kiến thức bễ ¡ch đặc biệt là những kiến thức vẻ phương pháp phân tứ hữu hạn, giúp tôi có những, nhận dịnh sâu sắc hơn về dễ tải nghiên cứu nay

Cuếi củng, tôi xin gửi lời căm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân vả bạn

bè đã động viên, khích lệ tôi đề hoàn thiện luận văn này

HỌC VIÊN

ký và ghỉ rõ họ lên

Nguyễn Hồng Quân

DANH MỤC HÌNH VẼ,

Hình 1.1 UAV vận chuyển thuốc _

Hình 1.2 MBTT không người lái phục vụ trong mồng nghiệp 7 Hình 1.3 Các bộ phận chính của MBTT co — Hình 1.4 Nguyên lý hoại động của MBTT - - 9

Hình 1.12 Hệ số lực nâng, theo góc đặt cảnh coooososscc

Tlinh 1.13 Iiệ số mô men theo góc đặt cánh

Tĩnh 2.2 Sơ đồ quy trinh nghiên cứu - - 19 Hình 2.3 Phương pháp mô hình hóa - - 30 Hinh 2.4 Tam giáo đàn hồi khí động Collar 21

Hinh 2.5 So d6 thiét lap mé phéng bài toán FST mét chiéu - 25

Hình 3.1 Đông cơ không chết than 2450KV - + Hình 3.2 Cặp bánh răng ăn khớp - - 28

Hình 3.4 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm Tarot - 38

Hình 3.6 Sơ đỗ thạch do lực năng và mắn hình tiển thị 30

Hình 37 Sơ y lond coll với bộ chuyển đối và adruino 30 Hình 3.8 Một số hình ảnh thực tế của bộ do lực nằng

Hình 3.9 Bộ điều khiến tốc độ ~

Hình 3.10 Bé cam biển module H206 do tốc độ › động sơ

Hình 3.11 Cñm biến hỗng ngoại H206 vả tắm nhựa gắn vào nô hình 32

Hình 3.12 Điều khiển góc lệch cánh bằng servo thông qua mạch ardưino 33

Hình 3.13 Cánh CCM của mô hình neo 33

tà

DANH MỤC V'

Unmanned Aerial Vehicle Khí cụ bay không người lái

MBTT Mây bay trực thăng,

CCM Chong chóng mang

TOM TAT NOI DUNG LUAN VAN May bay true thing không người lái là một thiết bị bay không con xa lạ trong cuộc sống hiện nay, nó cho phép con người tiếp cận những vùng dat ma con người không tiếp cận được, giải quyết các công việc nặng nhọc, độc hại Đề có

thể tối ưu hỏa hoạt động của những khí cụ bay nảy, các thi nghiệm, nghiên cửu

và cá thực nghiệm được diễn ra ngày một nhiều Tuy nhiên, việc sứ dụng các bộ thi nghiệm không dám báo có thể dẫn dến các kết quả sai số lớn, làm mắt di tính chính xác của nghiên cửu Các dụng cụ thí nghiệm kém chất có thể gây ra những tổn thất đáng tiếc vẻ mặt kinh tế và ánh hướng đến bản thân người thị nghiệm Vì vậy, thiết kế và nghiên cứu bộ thí nghiệm lä một khâu vô củng quan trọng trong tiến trình nghiên cửu cho đối tượng khí cụ bay nói chưng và đối tượng máy bay

trực thăng không người lái nói riêng Bài nghiên cửu sử dụng phương pháp tính

toán lý thuyết kết hợp với mô phỏng kiểm bên đã đưa ra được mau thiét pho bop

cho mô hình, đưa ra được ảnh hưởng đặc tính khí động mà bộ thí nghiệm gây ra trên mô hình, đưa ra được đãi hoạt động phủ hợp cho mô hình khảo sát để đảm

‘bdo tinh kha thi va tính khả phi cho mô hình đang nghiên cứu Đây lả những tiền

đẻ tính toán đâu tiên phục vụ cho quá trình nghiên củu và chẻ tạo mê hình máy

tây trực thăng không người lãi phục vụ cho nông nghiệp của nhóm CAE tại Bộ

môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ Trụ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

10 Dự kiến kế hoạch thực hiện

Thang thir 1: Hoàn thành tìm hiểu sự cân thiết và xu hướng thiết kế bộ thí

nghiệm cho máy bay trục thăng,

‘Thang thử 2: Hoàn thành xây dựng mô hình, tính toán lý thuyết lực nàng,

trên cánh cửa mnô hình máy bay trực thăng

Tháng thứ 3: Hoàn thánh mô phỏng khi dộng tìm ra lực khí động mẻ cảnh may truc thing tao ra, đánh giá lực

Thang thứ 4 & 5: Hoan thành mô phỏng kiểm bên kết cầu toàn mô hình, sơ sánh với thực nghiệm, đưa ra những đề xuất và cãi tiến

Tháng thứ 6: Hoàn thành báo cáo

Hà Nội, ngày 23 tháng Ï Ï nằm 2020

Người hướng dẫn

PGS TS Hoàng Thị Kim Dung

DANH MỤC HÌNH VẼ,

Hình 1.1 UAV vận chuyển thuốc _

Hình 1.2 MBTT không người lái phục vụ trong mồng nghiệp 7 Hình 1.3 Các bộ phận chính của MBTT co — Hình 1.4 Nguyên lý hoại động của MBTT - - 9

Hình 1.12 Hệ số lực nâng, theo góc đặt cảnh coooososscc

Tlinh 1.13 Iiệ số mô men theo góc đặt cánh

Tĩnh 2.2 Sơ đồ quy trinh nghiên cứu - - 19 Hình 2.3 Phương pháp mô hình hóa - - 30 Hinh 2.4 Tam giáo đàn hồi khí động Collar 21

Hinh 2.5 So d6 thiét lap mé phéng bài toán FST mét chiéu - 25

Hình 3.1 Đông cơ không chết than 2450KV - + Hình 3.2 Cặp bánh răng ăn khớp - - 28

Hình 3.4 Trục quay, đĩa quay và bộ cùm Tarot - 38

Hình 3.6 Sơ đỗ thạch do lực năng và mắn hình tiển thị 30

Hình 37 Sơ y lond coll với bộ chuyển đối và adruino 30 Hình 3.8 Một số hình ảnh thực tế của bộ do lực nằng

Hình 3.9 Bộ điều khiến tốc độ ~

Hình 3.10 Bé cam biển module H206 do tốc độ › động sơ

Hình 3.11 Cñm biến hỗng ngoại H206 vả tắm nhựa gắn vào nô hình 32

Hình 3.12 Điều khiển góc lệch cánh bằng servo thông qua mạch ardưino 33

Hình 3.13 Cánh CCM của mô hình neo 33

tà