Báo cáo các thành phần kết cấu của máy bay và tính khả thi

Máy bay thường được cấu tạo từ các thành phần cơ bản bao gồm cánh, thân, bộ phận đuôi và các bề mặt điều khiển. Nhưng với từng loại máy bay cụ thể lại có những sự thay đổi riêng, ví dụ: một chiếc máy bay cánh delta sẽ không nhất thiết phải có đuôi nằm ngang, mặc dù nó vẫn xuất hiện trên dạng cánh mũi của dòng Eurofighter (Typhoon). Mỗi thành phần đều có một hoặc nhiều chức năng cụ thể, và chúng phải được thiết kế để đảm bảo có thể thực hiện các chức năng này một cách an toàn. Trong chương này, chúng em sẽ tập trung mô tả về những tải khác nhau mà các thành phần kết cấu của máy bay phải chịu, cũng như chức năng, cách thức chế tạo, và cả các thiết kế giúp kết nối các thành phần đó lại với nhau.

BÁO CÁO TẢI TRỌNG VÀ KẾT CẤU

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Danh m c hình nh ục hình ảnh ảnh 1

I Các thành ph n k t c u c a máy bay ần kết cấu của máy bay ết cấu của máy bay ấu của máy bay ủa máy bay 2

1.1 Các loại tải trên các thành phần kết cấu 2

1.2 Chức năng của các thành phần kết cấu máy bay 7

1.3 Sự chế tạo và lắp ráp các thành phần kết cấu 12

1.4 Kết nối các thành phần kết cấu 17

1.4.1 Khớp nối chồng đơn giản 18

1.4.2 Hiệu suất của khớp nối 21

1.4.3 Nhóm các khớp đinh tán 22

1.4.4 Các khớp nối có tải lệch tâm 23

1.4.5 Sử dụng chất kết dính 26

II Tính kh phi ảnh 27

2.1 Các chỉ tiêu về tầm bay an toàn 27

2.2 Xác định chỉ tiêu tải 29

2.2.1 Tải giới hạn 29

2.2.2 Sự không ổn định và sự suy giảm trong kết cấu 30

2.2.3 Sự thay đổi trong độ bền kết cấu 30

2.2.4 Mỏi 31

Tài li u tham kh o ệu tham khảo ảnh 34

Danh mục hình ảnh

Hình 1: Các lực khí động chính tác động lên máy bay trong suốt chuyến bay 3

Hình 2: (a) Sự phân bố áp lực xung quanh một biên dạng cánh; 4

Hình 3: Sự khác biệt giữa góc đặt cánh (incidence) và góc tấn (angle of attack) .4 Hình 4: Phân biệt sự phân bố lực/dòng chảy theo hướng chiều dây cung (chordwise) cánh và chiều sải cánh (spanwise) 5

Hình 5: Phân bố lực nâng điển hình cho tổ hợp cánh / thân máy bay 5

Hình 6: Uốn Thân máy bay và cánh do tải động cơ không đối xứng 6

Hình 7: Các thành phần của cánh : khung sườn, dầm, lớp vỏ, 8

Hình 8: Máy bay Havilland Canada Twin Otter (Canada) 10

Hình 9: Máy bay chiến đấu Harrier 10

Hình 10: Định danh bộ phận máy bay Harrier 11

Hình 11: Mặt cắt thân máy bay British Aerospace 146 11

Hình 12: Các cụm lắp râp máy bay 13

Hình 13: Xưởng chế tạo khung sườn cánh máy bay European Airbus 15

Hình 14: Kết cấu dạng tổ ong 16

Hình 15: khớp nối đinh tán chồng đơn giản 19

Hình 16: Biểu đồ lực của đinh tán trong Ví dụ 2 25

Hình 17: Đồ thị giới hạn bay (tầm bay) 28

Hình 18: Bảng hệ số tải n 28

Hình 19: Đồ thị về ứng suất phá hủy đối với số lần lặp có dạng đặc trưng 31

I Các thành phần kết cấu của máy bay

Máy bay thường được cấu tạo từ các thành phần cơ bản bao gồm cánh, thân, bộphận đuôi và các bề mặt điều khiển Nhưng với từng loại máy bay cụ thể lại cónhững sự thay đổi riêng, ví dụ: một chiếc máy bay cánh delta sẽ không nhất thiếtphải có đuôi nằm ngang, mặc dù nó vẫn xuất hiện trên dạng cánh mũi của dòngEurofighter (Typhoon) Mỗi thành phần đều có một hoặc nhiều chức năng cụ thể, vàchúng phải được thiết kế để đảm bảo có thể thực hiện các chức năng này một cách

an toàn Trong chương này, chúng em sẽ tập trung mô tả về những tải khác nhau màcác thành phần kết cấu của máy bay phải chịu, cũng như chức năng, cách thức chếtạo, và cả các thiết kế giúp kết nối các thành phần đó lại với nhau

1.1 Các loại tải trên các thành phần kết cấu.

Kết cấu của một chiếc máy bay đòi hỏi phải chịu được hai loại tải riêng biệt:Đầu tiên là “tải mặt đất”, bao gồm tất cả các tải xuất hiện trong quá trình di chuyểnhoặc vận chuyển của máy bay trên mặt đất, ví dụ như tải khi taxi và hạ cánh, hoặckhi máy bay được kéo và nâng lên Thứ hai là “tải khí động”, bao gồm những tải màkết cấu phải chịu trong suốt quá trình bay, gây nên bởi các thao tác điều khiển vànhững cơn gió giật Ngoài ra, máy bay được thiết kế cho một số vai trò cụ thể còngặp phải những tải đặc thù riêng xuất hiện trong quá trình hoạt động của chúng,chẳng hạn: Máy bay trên tàu sân bay phải chịu tải từ hệ thống phóng và từ quá trìnhhãm khi hạ cánh; Hầu hết các máy bay dân dụng lớn và tất cả các máy bay quân sựđều phải có khoang cabin được điều áp để có thể bay được trên cao; Thủy phi cơphải có khả năng hạ cánh trên mặt nước, và máy bay được thiết kế để bay với tốc độcao ở độ cao thấp - như Tornado, lại đòi hỏi một kết cấu có độ bền trên trung bình

để có thể chịu được tác động của chuyến bay trong điều kiện không khí cực kỳ hỗnloạn

Hai loại tải trên lại có thể được chia nhỏ hơn thành 2 loại lực: Các “lực bề mặt”tác động lên bề mặt của kết cấu, chẳng hạn như áp lực khí động và áp lực thủy tĩnh;

Và các “lực khối” (lực thể tích) tác động lên khối kết cấu (thể tích kết cấu), đượctạo ra bởi tác dụng của lực hấp dẫn và lực quán tính Tính toán về sự phân bố áp lựckhí động trên các bề mặt khác nhau của kết cấu máy bay đã có sẵn trong nhiều tàiliệu về khí động học, do đó nó sẽ không được trình bày tại đây Thay vào đó, chúng

ta sẽ thảo luận về các loại tải được tạo ra bởi những tác nhân trên, và ảnh hưởng củachúng tới các thành phần kết cấu khác nhau của máy bay

Về cơ bản, tất cả các “tải khí động” đều là kết quả của sự phân bố áp lực trên bềmặt lớp vỏ Sự phân bố này được tạo nên bởi các điều kiện bay ổn định, các thao tácđiều khiển hoặc gió giật mạnh Nói chung, “tải khí động” sẽ gây ra các tải trực tiếp,uốn, cắt, và xoắn trong tất cả các thành phần của kết cấu máy bay, bên cạnh các tải

áp lực cục bộ vẫn thường tác dụng lên lớp vỏ

Máy bay thông thường thường bao gồm thân, cánh và cánh đuôi Thân máy baychứa phi hành đoàn và hành khách, hành lý, hàng hóa, vũ khí, nhiên liệu, tùythuộc vào loại máy bay và chức năng của nó; cánh chính cung cấp lực nâng, và cánhđuôi đóng vai trò chủ đạo trong việc điều khiển hướng Bên cạnh đó, các cánh liệng,cánh lái độ cao và phanh khí động cho phép phi công điều khiển máy bay và duy trì

sự ổn định của chuyến bay, trong khi các cánh tà sau cung cấp sự gia tăng lực nângcần thiết cho việc cất và hạ cánh Hình 1 cho thấy các lực khí động điển hình trênmột chiếc máy bay, được thực nghiệm qua một chuyến bay ổn định

Hình 1: Các lực khí động chính tác động lên máy bay trong suốt chuyến bay Lực tác dụng lên bề mặt khí động học (cánh, đuôi dọc hoặc đuôi ngang) là kếtquả của sự phân bố áp lực chênh lệch, gây ra bởi góc đặt cánh, độ vồng hoặc do cảhai Sự phân bố áp lực như vậy, được biểu diễn trong Hình 2 (a), có hợp lực dọc(nâng) và ngang (kéo) đóng vai trò như một tâm áp (CP) (Trong thực tế, lực nâng

và lực kéo được đo vuông góc và song song với đường bay, riêng biệt nhau) Rõràng, vị trí của tâm áp (CP) thay đổi khi sự phân bố áp lực thay đổi theo tốc độ hoặcgóc đặt cánh

Hình 2: (a) Sự phân bố áp lực xung quanh một biên dạng cánh;

(b) Chuyển tải của lực nâng và kéo tải lên tâm khí động

Hình 3: Sự khác biệt giữa góc đặt cánh (incidence) và góc tấn (angle of attack) Tuy nhiên, thật thuận tiện là có một điểm trong phần biên dạng cánh, mà tại đómômen tạo bởi lực nâng và lực kéo luôn không đổi Do đó, ta sẽ thay thế lực nâng

và lực kéo tác dụng tại tâm áp (CP) bằng lực nâng và lực kéo tác dụng tại trọng tâmlực khí động (AC) cộng với một mômen không đổi M0, như trong Hình 2 (b) (Trênthực tế, ở tốc độ Mach cao, vị trí của AC thay đổi do hiệu ứng nén dòng)

Trong khi sự phân bố áp lực theo chiều dây cung giúp cố định vị trí của tải khíđộng trong tiết diện cánh, sự phân bố áp lực theo chiều sải cánh lại đặt vị trí này tớitận gốc cánh

Hình 4: Phân biệt sự phân bố lực/dòng chảy theo hướng chiều dây cung

(chordwise) cánh và chiều sải cánh (spanwise)

Sự phân bố áp lực điển hình trên tổ hợp cánh/thân máy bay được biểu diễn ởHình 5 Cách phân bố tương tự cũng xảy ra trên bề mặt đuôi ngang và đuôi dọc củamáy bay.

Hình 5: Phân bố lực nâng điển hình cho tổ hợp cánh / thân máy bay

Từ đó, dễ thấy rằng cánh, cánh đuôi và thân máy bay đều phải chịu các loại tảitrực tiếp, uốn, cắt và xoắn Vì vậy, chúng cần phải được thiết kế để có đủ khả năngchịu được toàn bộ tổ hợp các tải đó Lưu ý rằng các thao tác điều khiển và gió giậtkhông tạo ra các tải khác nhau, mà chỉ dẫn đến sự thay đổi cường độ và vị trí củaloại tải đã có như trên Hình 1 Ngoài các tải cơ bản trong một chuyến bay, thân máybay có thể phải chịu thêm ứng suất nếu được điều áp; cánh có thể phải mang vũ khívà/hoặc thùng nhiên liệu bổ sung dẫn đến tăng thêm lực khí động và lực khối (lựcthể tích), gộp với lực uốn, cắt và xoắn đã có sẵn; Lực đẩy và trọng lượng của động

cơ cũng có thể ảnh hưởng đến thân máy bay hoặc cánh tùy thuộc vào vị trí tươngđối của chúng

Tải mặt đất gặp phải trong quá trình taxi và hạ cánh khiến máy bay dồn các tải

va đập (shock loads) tập trung xuống hệ thống càng đáp Phần lớn các máy bay đều

có càng đáp chính của chúng nằm ở hai bên cánh, và một bánh mũi ở phía trướchoặc bánh đuôi ở phía sau Rõ ràng vị trí của hệ thống càng đáp chính phải như vậymới có thể tạo ra tải tối thiểu cho kết cấu cánh, tương thích với sự ổn định của máybay trong quá trình điều khiển trên mặt đất Điều này có thể đạt được bằng cách đặt

vị trí của càng đáp ngay phía trước trục uốn của cánh và càng gần gốc cánh càngtốt Trong trường hợp này, tải va đập khi hạ cánh sẽ tạo ra một lực cắt nhất định,uốn tối thiểu cộng với xoắn Nhưng những lực này có thể được giảm xuống tới mứcchấp nhận được, bằng cách bù đắp mô-men xoắn gây ra bởi tải thẳng đứng ở châncàng đáp, nhờ vào một mô-men xoắn theo hướng ngược lại tạo bởi hệ thống phanh Các tải khác bao gồm: lực đẩy động cơ lên cánh hoặc thân máy bay – có vai trògiữ thăng bằng, nhưng trong trường hợp hỏng động cơ lại tạo ra những mômennghiêm trọng làm uốn cong thân máy bay, (được biểu diễn trong Hình 6); tải va đậptập trung trong một vụ cất cánh bằng hệ thống phóng; và áp lực thủy động lên thânhoặc phao của thủy phi cơ.

Hình 6: Uốn Thân máy bay và cánh do tải động cơ không đối xứng

1.2 Chức năng của các thành phần kết cấu máy bay.

Các chức năng cơ bản của kết cấu máy bay gồm có: truyền và chống lại tải thực,cung cấp hình dạng khí động và bảo vệ hành khách, tải có ích (trọng lượng hànghóa, hành khách), hệ thống, v.v khỏi các điều kiện môi trường gặp phải trongchuyến bay Các yêu cầu này khiến cho thiết kế của hầu hết các máy bay đều có kếtcấu vỏ mỏng, với bề mặt ngoài hoặc lớp bao vỏ được hỗ trợ bởi các kết cấu làmcứng theo chiều dọc và khung ngang, để cho phép nó chống lại các tải uốn, nén và

xoắn mà không bị vênh Các kết cấu như vậy được gọi là semimonocoque, còn kếtcấu vỏ mỏng dựa hoàn toàn vào lớp vỏ ngoài của chúng để chống lại tải thì đượcgọi là monocoque.

Đầu tiên, chúng ta sẽ xem xét về các phần của cánh: Khi thực hiện cùng mộtchức năng, chúng có thể rất khác nhau về độ phức tạp kết cấu, như có thể thấy bằngcách so sánh Hình 8 và 9 Trong Hình 8, cánh của máy bay chở khách nhỏ, hạngnhẹ, De Havilland Canada Twin Otter, có kết cấu tương đối đơn giản chỉ gồm haidầm, khung sườn, dầm dọc và lớp vỏ, trong khi cánh của Harrier trong Hình 9 baogồm nhiều dầm, khung sườn và lớp vỏ Tuy nhiên, cho dù sự sắp xếp kết cấu bêntrong phức tạp đến đâu, các thành phần như nhau vẫn thực hiện cùng một loại chứcnăng Hình dạng của tiết diện được điều chỉnh bằng cách xem xét khí động học vàphải duy trì được dưới mọi loại tải tổng hợp; đây là một trong những chức năng củacác khung sườn Chúng cũng hỗ trợ lớp vỏ trong việc chống lại các tải áp lực khíđộng phân tán bằng cách phân bố các tải tập trung (ví dụ: tải ở hệ thống càng đáp vàtải bổ sung của cánh) vào kết cấu và phân phối lại ứng suất xung quanh các điểmkhông liên tục, như các lỗ trên hệ thống càng đáp, các tấm kiểm tra, và thùng nhiênliệu trên bề mặt cánh Khung sườn làm tăng ứng suất oằn của các gân dọc tăng cứngbằng cách cản trở đầu và củng cố chiều dài của chúng, tương tự như cách nó làmtăng ứng suất oằn của tấm vỏ

Kích thước của khung sườn phụ thuộc vào vị trí theo chiều kéo dài của chúng ởbên trong cánh, và bởi tải mà chúng phải chịu Ở phần bên ngoài cánh, tại nhữngnơi tiết diện là tương đối nhỏ nếu cánh được làm thon và chịu tải nhẹ, các khungsườn chủ yếu đóng vai trò như khung định hình để tạo hình dạng khí động cho cánh.Trong khi tại phần gần gốc cánh, các khung sườn lại có nhiệm vụ hấp thụ và truyền

đi các tải tập trung lớn, chẳng hạn như tải từ càng đáp, lực đẩy động cơ và phản lựcgiữa các điểm điểm nối giữa thân với cánh, vì vậy chúng sẽ cần phải được thiết kếvững chắc hơn nhiều Giữa hai thái cực này (giữa phần bên ngoài cánh với phần gầngốc cánh) là các khung sườn chống đỡ các phản lực khi đóng/mở bản lề từ cánh

liệng, cánh tà sau và các bề mặt điều khiển khác, cộng với nhiều tải bên trong từviệc lắp đặt vũ khí, nhiên liệu, và các hệ thống khác.

Chức năng chính của vỏ cánh là tạo thành một bề mặt không xuyên thấm để hỗtrợ phân bố áp lực khí động, từ đó tạo ra lực nâng cho cánh Các lực khí động đượctruyền lần lượt đến các khung sườn và dầm dọc bởi lớp vỏ, thông qua hoạt động củacác tấm và màng chắn Khả năng chịu lực cắt và tải xoắn được cung cấp bởi ứngsuất cắt tạo trên lớp vỏ và thân dầm chính (spar web), trong khi tải trên trục và tảiuốn được xử lí bởi sự kết hợp của lớp vỏ và dầm phụ (stringer)

Hình 7: Các thành phần của cánh : khung sườn, dầm, lớp vỏ,

Mặc dù lớp vỏ mỏng có hiệu quả khi chống lại lực cắt và lực kéo, nó lại dễ bịoằn dưới tải tương đối thấp Thay vì tăng độ dày của vỏ dẫn đến tăng cân nặngkhông cần thiết, các dầm dọc phụ sẽ được gắn vào vỏ và khung sườn, từ đó chia vỏthành các tấm nhỏ và làm tăng thêm ứng suất phá hủy và ứng suất oằn Các dầm

dọc phụ chủ yếu dựa vào sự gắn liền với các khung sườn để ngăn chặn biến dạngxảy ra Trong đoạn trước, chúng em đã có nhiều ghi chú về vai trò của sự kết hợpgiữa dầm phụ và vỏ trong việc chống lại tải dọc trục và tải uốn.

Vai trò của thân dầm chính trong việc mở rộng ứng suất cắt để chống lại lực cắt

và tải xoắn đã được đề cập trước đây: chúng thực hiện một chức năng phụ nhưng lạikhá ý nghĩa trong việc giúp ổn định đối với lớp vỏ, mặt bích hoặc nắp đậy, dẫn đến

hỗ trợ được những tải nén lớn từ các tác động dọc trục và tải uốn Nhờ đó, các thândầm cũng có tác dụng giúp ổn định cho vỏ, giống như cách các dầm phụ thực hiện Mặc dù phần lớn các nhận xét trên chỉ tập trung hướng vào các kết cấu cánh,nhưng chúng còn được áp dụng, như có thể thấy ở Hình 8 và 9, với tất cả các bề mặtkhí động học, cụ thể là cánh, đuôi ngang và dọc, ngoại trừ một số trường hợp rõràng về tải càng đáp, lực đẩy động cơ, v.v

Thân máy bay, trong khi có hình dạng khác về bề mặt khí động học, lại bao gồmcác bộ phận thực hiện các chức năng gần tương tự như các bộ phận ở cánh và cánhđuôi Tuy nhiên, vẫn có nhiều khác biệt trong việc tạo ra các loại tải khác nhau Cáclực khí động trên vỏ của thân máy bay tương đối thấp Mặt khác, thân máy bay hỗtrợ các tải lớn, tập trung như phản lực từ cánh, cánh đuôi và phản lực từ càng đáp,

và vì phải mang những tải có ích với kích thước và trọng lượng khác nhau, nó cóthể gây ra một phần lớn lực quán tính Hơn nữa, máy bay được thiết kế cho chuyếnbay tầm cao phải chịu được áp lực từ bên trong Hình dạng của mặt cắt (tiết diện)thân máy bay được xác định bởi các yêu cầu hoạt động Ví dụ: hình dạng mặt cắthiệu quả nhất cho loại thân máy bay được điều áp là hình tròn hoặc các yếu tố códạng tròn Khi không xét về mặt hình dạng, thì về bản chất, kết cấu cơ bản của thânmáy bay là một ống vách mỏng duy nhất bao gồm lớp vỏ, khung ngang và dầm dọcphụ; khung ngang kéo dài hoàn toàn suốt thân máy bay được gọi là vách ngăn Baloại thân máy bay khác nhau được biểu diễn trong Hình 8 đến 11 Trong Hình 8,thân máy bay Twin Otter không được điều áp, cho nên trong khu vực chở hànhkhách, người ta sử dụng hình dạng giống chữ nhật để tối ưu hóa không gian Thânmáy bay Harrier trong Hình 9 chứa động cơ, bình nhiên liệu, v.v., do đó, hình dạng

mặt cắt ngang của nó, ở một mức độ nào đó, đã được xác định trước Trong khi đó,

ở Hình 11, thân máy bay British Aerospace 146 phải chở theo hành khách nênkhoang cabin được điều áp, và do đó mặt cắt ngang của nó là hình tròn

Hình 8: Máy bay Havilland Canada Twin Otter (Canada)

Hình 9: Máy bay chiến đấu Harrier

Hình 10: Định danh bộ phận máy bay Harrier

Hình 11: Mặt cắt thân máy bay British Aerospace 146

1.3 Sự chế tạo và lắp ráp các thành phần kết cấu.

Sự ra đời của máy bay có vỏ chịu lực hoàn toàn bằng kim loại đã tạo nên cácphương pháp và cách thức chế tạo mà vẫn được sử dụng cho đến ngày nay Tuynhiên, việc cải thiện hiệu suất động cơ và tiến bộ trong khí động học đã giúp tănglực nâng tối đa cao hơn, tốc độ cao hơn, và do đó tải cánh cũng cao hơn Vì vậy, cáccải tiến về kỹ thuật chế tạo là cần thiết, đặc biệt là trong việc chế tạo cánh Sự tăngtải trọng cho cánh máy bay từ 350N/m2 vào những năm 1917-1918 lên đến gần4800N/m2 cho các máy bay hiện đại được kết hợp với sự giảm tỷ lệ kết cấu của khốilượng tổng thể từ 30-40% xuống còn 22-25%, cho thấy dấu hiệu của việc cải thiệntrong vật liệu và thiết kế kết cấu

Với mục đích này, máy bay được chia thành một số cụm lắp ráp Những cụmnày được chế tạo từ những khuôn ráp được thiết kế đặc biệt, tại các khu khác nhau

của một xưởng sản xuất thậm chí là nhiều xưởng sản xuất khác nhau, trước khi tiếntới bước lắp ráp cuối cùng Một cách phân chia các cụm lắp ráp cho một máy baydân sự cỡ trung được biểu diễn như ở hình 12 Mỗi một cụm lại dựa vào nhiều chitiết lắp ghép nhỏ hơn như là thân dầm, khung sườn, khung giàn, Và các chi tiếtnày lại được cung cấp từ các thành phần riêng lẻ, được chế tạo bởi các phân xưởngsản xuất khác nhau.

Hình 12: Các c m l p râp máy bayụm lắp râp máy bay ắp râp máy bay Mặc dù cánh chính (và bề mặt cánh đuôi) của loại máy bay cánh cố định thườngchỉ bao gồm các dầm chính, khung sườn, lớp vỏ và các dầm phụ, phương pháp chếtạo và lắp ráp chũng vẫn có thể khác nhau Cánh của máy bay trong hình 8 dựa vàocác kỹ thuật chế tạo đã được sử dụng trong suốt nhiều năm Trong mẫu lắp ráp này,các thanh dầm chính sẽ bao gồm thân dầm và mặt bích mỏng làm từ hợp kim nhôm;với các mặt bích được dập ép hoặc gia công và được gắn vào thân dầm bằng bulônghoặc đinh tán Các khung sườn được định hình bởi máy ép lớn và khung cao su, vớimép bích quanh các cạnh để có thể được tán đinh vào lớp vỏ và thân dầm chính; cácchỗ cắt xung quanh các cạnh của chúng cho phép các dầm phụ (theo chiều dài cánh)

đi qua Các lỗ được khoan trên khung sườn tại các vị trí có ứng suất thấp để giảmbớt trọng lượng, giúp điều tiết hoạt động điều khiển, nhiên liệu và hệ thống điện

Cuối cùng, lớp vỏ sẽ được tán đinh vào các mặt bích của khung sườn và đượclàm cứng bề mặt theo chiều dọc Tại các vị trí trên lớp vỏ có độ cong bề mặt lớn –

ví dụ như ở mép vào – thì các tấm hợp kim nhôm sẽ được uốn cong để cải thiệnchúng về hình dáng phù hợp Ngoài ra, theo yêu cầu về khí động học, phần phíatrước của bề rộng cánh cần phải càng mịn càng tốt để trì hoãn quá trình thay đổitrạng thái dòng khí từ chảy tầng sang hỗn loạn Do đó, các đinh tán chìm(countersunk) được sử dụng tại những vị trí này để tránh các đinh tán mái vòm(dome-headed rivets) ở gần mép ra của cánh

Các cánh được gắn với thân thông qua các kết cấu thân gia cường, thường làbằng các bulong Trong một vài máy bay, các dầm chính cánh xuyên qua thân sẽphải phụ thuộc vào các yêu cầu về không gian Trong một máy bay cánh đặt trênthân (hình 8), các thanh dầm ở dưới chui qua thân sẽ gây ra các vấn đề tắc nghẽn.Trong trường hợp này, một thanh dầm thứ 3 ngắn sẽ cung cấp một điểm liên kết bổsung Cách sắp xếp lý tưởng nhất là phải làm sao cho kết cấu luôn duy trì được sựliên tục trên toàn bộ bề mặt của cánh Nhưng trong một vài trường hợp thực tế, việcnày là không thể vì một phần bề mặt cánh sẽ được tách ra để thu/thả hệ thống càngđáp, làm khoang chứa súng và bom đạn, hay lắp đặt các tấm kiểm tra, v.v Nhữngthứ này thường nằm tại bề mặt dưới của cánh và được gắn chặt với giá treo & mặtbích khung sườn bằng vít, cho phép chúng chống lại tải trực tiếp (direct load) và tảicắt Các cửa nắp của khoang chứa càng đáp và khoang chứa vũ khí thường không

có khả năng chống lại ứng suất từ cánh, vì vậy cần phải tạo ra một chi tiết để hỗ trợviệc phân tán tải từ lớp vỏ, mặt bích, và lực cắt từ thân dầm ra xung quanh Điềunày có thể đạt được bằng cách thêm vào đó các vách ngăn bền hoặc tăng diện tíchmặt bích của các thanh dầm chính, không cần quan tâm đến các vấn đề về phươngpháp xây dựng, giá cả, hay tăng khối lượng

Hình 13: Xưởng chế tạo khung sườn cánh máy bay European Airbusng ch t o khung sế tạo khung sườn cánh máy bay European Airbus ạo khung sườn cánh máy bay European Airbus ườn cánh máy bay European Airbusn cánh máy bay European Airbus Các yêu cầu kết cấu khác nhau của máy bay được thiết kế cho các hoạt độngkhác nhau dẫn đến nhiều kiểu lắp ghép cánh Ví dụ, các máy bay tốc độ cao yêu cầucác thành phần cánh phải tương đối mỏng, để hỗ trợ tải cao cho cánh Để chịu được

áp lực bề mặt cao tương ứng và đạt được đủ độ bền, bề mặt dày hơn nhiều là cầnthiết Các tấm cánh do đó được chế tạo tích hợp với các dầm phụ từ những tấm vậtliệu rắn, giống như ở các khung sườn của cánh Hình 13 cho thấy các tấm khungsườn cánh của máy bay của European Airbus, trong đó gân tăng cứng, các lỗ trênmặt bích, và các gờ trên lớp vỏ đã được gia công hoàn toàn từ khối đặc Phươngpháp chế tạo này không liên quan đến các nguyên tắc thiết kế mới và có những ưuđiểm của việc kết hợp loại bề mặt hoàn thiện cao cấp, không có sự bất thường vớiviệc sử dụng vật liệu hiệu quả hơn, vì độ dày bề mặt dễ dàng giảm dần để chúngtrùng với việc giảm ứng suất uốn dọc theo hướng sải cánh

Một hình thức thiết kế thay thế khác là dạng tấm sandwich, bao gồm 1 kết cấudạng tổ ong nhẹ hoặc kết cấu lõi kim loại có dạng lượn sóng kẹp giữa hai tấm chịuứng suất (xem hình 14) Chức năng chính của phần lõi là để làm ổn định cac bề mặtbên ngoài, mặc dù chúng cũng có thể chịu ứng suất Các tấm sandwich có khả năng

chịu ứng suất cao, có bề mặt trong và bề mặt ngoài nhẵn và yêu cầu số lượng nhỏcác vòng hoặc các khung hỗ trợ Chúng cũng có khả năng cao chống lại phá hủy từkhí xả từ động cơ phản lực (jet efflux) Ứng dụng của phương pháp thiết kế này là

để tạo ra các “tấm” khối lượng nhẹ được trang bị trong cabin, các vỏ ốp nguyênkhối có lớp bề mặt dẻo, và làm tăng cứng cho các bề mặt điều khiển Ví dụ, các tấmlái liệng và lái hướng của British Aerospace Jaguar được chế tạo từ nhôm kết cấu tổong, trong khi sợi thủy tinh và kết cấu dạng tổ ong bề mặt nhôm được sử dụng rộngrãi trong bề mặt cánh chính và cánh đuôi của boeing 747 Một số vấn đề, chủ yếu là

về phá hủy và ăn mòn bên trong, vẫn gặp phải trong quá trình vận hành

Hình 14: K t c u d ng t ongế tạo khung sườn cánh máy bay European Airbus ấu dạng tổ ong ạo khung sườn cánh máy bay European Airbus ổ ong