Máy bay thông thường đuộc xây dựng từ các thành phần cơ bản như cánh, thân, càng, cụm đuôi và các bề mặt điều khiển. Mỗi thành phần của máy bay có một hoặc nhiều chức năng đặc thù và phải được thiết kế để đảm bảo có thể thực hiện các chức năng một cách an toán. Máy bay có thể bay được trong không khí là nhờ lực nâng tạo bở cánh. Cánh có thể được coi là thành phần quan trọng nhất của máy bay, vì máy bay cánh cố định không thể bay mà không có nó. Chức năng chính của cánh là tạo ra lực nâng (L)
Trang 1VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
────── * ──────
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU
HÀNG KHÔNG
MÔ PHỎNG CÁNH MÁY BAY
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN TUẤN
NGUYỄN XUÂN SƠN PHẠM VINH QUANG NGUYỄN NGỌC QUỲNH NGUYỄN VĂN QUANG Giáo viên hướng dẫn: TS VŨ ĐÌNH QUÝ
HÀ NỘI 05/2019
Trang 2CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Giới thiệu chung
1.2 Biên dạng cánh
1.3 Kết cấu cánh
1.4 Bài toán cụ thể
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁNH TRÊN PHẦN MỀM CATIA
CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ LẤY KẾT QUẢ
3.1 Mô phỏng khí động
3.2 Mô phỏng kết cấu
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN
Trang 3CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4
1.1 Giới thiệu chung 4
1.2 Biên dạng cánh 4
1.3 Kết cấu cánh 7
1.4 Bài toán cụ thể 8
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁNH TRÊN PHẦN MỀM CATIA 8
CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ LẤY KẾT QUẢ 8
3.1 Mô phỏng khí động 8
3.2 Mô phỏng kết cấu 8
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 8
Trang 4CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Giới thiệu chung
- Máy bay thông thường đuộc xây dựng từ các thành phần cơ bản như cánh, thân, càng, cụm đuôi và các bề mặt điều khiển Mỗi thành phần của máy bay
có một hoặc nhiều chức năng đặc thù và phải được thiết kế để đảm bảo có thể thực hiện các chức năng một cách an toán
- Máy bay có thể bay được trong không khí là nhờ lực nâng tạo bở cánh
- Cánh có thể được coi là thành phần quan trọng nhất của máy bay, vì máy bay cánh cố định không thể bay mà không có nó
- Chức năng chính của cánh là tạo ra lực nâng (L)
1.2 Biên dạng cánh
- Cánh may bay có chức năng tạo ra lực nâng khi máy bay di chuyển nhanh trong không khí
- Cánh máy bay có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau
- Thiết kế cánh cần đáp ứng được các đặc tính bay mong muốn
- Khi hình dạng cánh thay đổi sẽ ảnh hưởng tới rất nhiều đặc tính của máy bay như sự điều khiển, lực nâng sinh ra, sự cân bằng và sự ổn định
- Cánh máy bay có thể liên kết với thân ở các vị trí khác nhau, tưởng tượng chiếu thân máy bay lên mặt phẳng vuông góc với phương dọc của máy bay thì
vị trí liên kết có thể ở trên đỉnh, ở trung tâm hoặc dưới đáu hình tròn
Trang 6- Cánh máy bay có thể vuông góc với thân hoặc tạo góc vểnh lên hay cụp xuống một chút so với phương vuông góc Góc này đuộc gọi là góc chữ V của
Trang 7- Độ ổn định ngang là độ ổn định của máy bay xung quanh trục dọc của nó, tức là độ ổn định chống xoay tròn – cho phép máy bay quay trở lại trang thái cân bằng khi nó bị một tác động nhiễu động làm chao cánh máy bay
Trang 81.3 Kết cấu cánh
Thiết kế cánh của mỗi loại máy bay phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước, khối lượng của máy bay, mục đích sử dụng, vận tốc khi bay và khi hạ cánh, tốc độ bay leo
- Cánh máy bay được chia thành cánh trái và cánh phải, tương ứng với bên trái và bên phải của người điều khiển khi ngồi trong buồn lái
Cánh thường được thiết kế dạng dầm công xôn thuần túy, tức là không cần đến các thanh chống liên kết giữa cánh và thân máy bay Cánh dạng dầm cồn xôn được giữ cứng vững nhờ vào các thành phần kết cấu bên trong cánh cùng với lớp vỏ chịu lực
- Nhôm là vật liệu phổ biến được dùng để chế tạo cánh, tuy nhiên cánh cũng
có thể làm từ gỗ bọc vải hoặc đôi khi từ hợp kim magie Các máy bay hiện đại ngày nay hướng đến sử dụng các vật liệu nhẹ hơn và bền hơn trong chế tạo kết cấu máy bay nói chung cũng như kết cấu cánh nói riêng Cánh có thể được chế tạo từ composite sợi cacbon hoặc các dạng composite khác
- Kết cấu bên trong của hầu hết cánh máy bay bao gồm các xà dọc cánh (spar)
và các nẹp dọc (stringer) chạy dọc theo sải cánh, khung sườn cánh (rib), khung định hình hoặc vách ngăn chạy theo hướng dây cung
- Lớp vỏ, liên kết với các kết cấu bên trong cánh, chịu một phần lực tác động trong quá trình bay Lớp vỏ truyền ứng suất tới các khung sườn cánh và khung sườn cánh lại truyền lực tới các thanh xà dọc cánh
Trang 9+ Cánh đơn dầm (monospar)
+ Cánh nhiều xà dọc (multispar)
+ Cánh dầm hộp (box beam)
1.4 Bài toán cụ thể
Thiết kế và kiểm bền kết cấu cánh cho UAV biết:
Thông số hình học cánh:
Hình 1: Kích thước cánh (m)
Hình 2: Profile cánh Eppler 212
- Góc đặt cánh 4º
- Vận tốc hành trình: 25m/s
- Khối lượng cất cánh tối đa: 12kg
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁNH TRÊN PHẦN MỀM CATIA
CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ LẤY KẾT QUẢ
3.1 Mô phỏng khí động
3.2 Mô phỏng kết cấu
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN