BÁO CÁO THỰC HÀNH NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

GIỚI THIỆU Trong báo cáo thực hành này, nhóm NO1-3 sẽ trình bày 2 nội dung chính: Thứ nhất là các kiến thức cơ bản được dạy trong môn học: bao gồm các kiến thức về nguyên lý bay; cấu tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO THỰC HÀNH NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Nhóm N01-3:

Nguyễn Xuân Dũng 20186038

Võ Trung Kiên 20186054 Nguyễn Văn Minh 20186063 Trần Minh Quang 20186071 Nguyễn Văn Thành 20186075

Mục lục

GIỚI THIỆU 3

PHẦN I: KIẾN THỨC CƠ BẢN 4

1 Nguyên lý Bernoulli và nguyên lý bay 4

a Nguyên lý Bernoulli 4

b Nguyên lý nâng của máy bay cánh cố định 5

c Nguyên lý lái của máy bay cánh cố định 6

Cánh liệng 6

Cánh tà 7

Cánh lái hướng 8

Cánh lái độ cao 8

2 Cấu tạo chung và nguyên lý của máy bay mô hình 9

a Phần cơ khí 9

b Phần điện - điện tử 9

c Lưu ý kĩ thuật 10

Lưu ý kĩ thuật 1 Lựa chọn bộ phát tín hiệu (TX) 10

Lưu ý kĩ thuật 2 Lựa chọn động cơ 10

Lưu ý kĩ thuật 3 Quan hệ Cánh quạt – Động cơ 10

Lưu ý kĩ thuật 4 Quan hệ ESC – Pin 11

Lưu ý kĩ thuật 5 Lựa chọn Pin 11

PHẦN II: QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG MÁY BAY MÔ HÌNH CỦA NHÓM 12

1 Lựa chọn bản vẽ thiết kế 12

2 Xây dựng phần cơ khí 12

3 Xây dựng phần điện - điện tử 12

4 Kết quả bay của máy bay mô hình 12

GIỚI THIỆU

Trong báo cáo thực hành này, nhóm NO1-3 sẽ trình bày 2 nội dung chính:

Thứ nhất là các kiến thức cơ bản được dạy trong môn học: bao gồm các kiến thức về nguyên

lý bay; cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của máy bay mô hình cánh cố định (Fixed-wing UAV)

Thứ hai là quá trình xây dựng máy bay mô hình của nhóm

PHẦN I: KIẾN THỨC CƠ BẢN

1 Nguyên lý Bernoulli và nguyên lý bay

a Nguyên lý Bernoulli

Trong cơ học chất lưu, nguyên lý Bernoulli được phát biểu rằng khi một dòng chất lưu tăng vận tốc, đồng thời hoặc áp suất của dòng chất lưu đó giảm hoặc thế năng của dòng chất lưu giảm

Phương trình Bernoulli đối với một chất điểm bất kỳ trên đường dòng (đối với dòng không nén) là:

CONSTANT P

W

2 /

Trong đó

Plà áp suất tại chất điểm đang xét

Wlà thế năng trọng trường của chất điểm (đối với một hệ quy chiếu xác định)

là khối lượng riêng của dòng chất lưu

v là vận tốc dòng chất lưu

Định lý Bernoulli được ứng dụng thành công trong giải thích các hiện tượng trong cơ học chất lưu, đồng thời đóng vai trò quan trọng đối trong ứng dụng cải tiến, chế tạo và sản xuất của các loại cánh của máy bay cánh cố định, cánh quạt máy bay trực thăng, chân vịt của tàu thủy, buồng trộn nhiên liệu động cơ đốt, cùng với nhiều ứng dụng khác

Trong môn học này, ta quan tâm đến ứng dụng của nguyên lý Bernoulli trong ngành hàng không, đặc biệt là nguyên lý bay ( nguyên lý nâng và nguyên lý lái) của máy bay cánh cố định

b Nguyên lý nâng của máy bay cánh cố định

Hình 1

Ứng dụng nguyên lý Bernoulli, các nhà sản xuất đã chế tạo biên dạng cánh máy bay sao cho khi bay, dòng khí đi qua mặt trên của cánh có tốc độ (v1) lớn hơn tốc độ (v2) của dòng khí đi

qua mặt dưới của cánh (v1>v2) (Hình 1)

Theo nguyên lý Bernoulli, áp suất ( P 1) của dòng khí lên mặt trên sẽ giảm đi, từ đó tạo ra chênh lệch áp suất giữa hai mặt của cánh máy bay ( P 1< P 2)

Sự chênh lệch áp suất ( P 1 – P 2 = P ) tạo một lực nâng lên cánh máy bay (Hình 2) với độ

lớn là

L = S.( P 1 – P 2) = S  P (với S là diện tích bề mặt cánh)

Hình 2

c Nguyên lý lái của máy bay cánh c

Cũng ứng dụng nguyên lý Bernoulli

giúp điều khiển máy bay

Cánh liệng

Cánh liệng là các bề mặt lái có vai trò t

4) Cánh liệng được đặt đối xứng trên hai cánh máy bay (nh

liệng luôn chuyển động ngược chi

Hình 4

a máy bay cánh cố định

Bernoulli, các nhà sản xuất chế tạo các bề mặt lái cho máy bay

Hình 3

t lái có vai trò tạo momen quay quanh trục dọc của máy bay

ng trên hai cánh máy bay (nhằm tăng moment quay), hai cánh

chiều (Hình 5)

Hình 5

t lái cho máy bay

a máy bay (Hình

m tăng moment quay), hai cánh

5

Cánh tà

Cánh tà là các bề mặt lái có vai trò t

trên hai cánh, ở vị trí sát thân (nh

Hai cánh tà luôn chuyển động cùng chi

có vai trò tăng giảm lực nâng (Hình 6) Cánh tà đượ

trí sát thân (nhằm giảm moment quay lên trục dọc của máy bay)

ng cùng chiều

Hình 6

Hình 7

ợc đặt đối xứng

máy bay) (Hình 7)

Cánh lái hướng

Cánh lái hướng là bề mặt trên đuôi đứng (Hình 8), có vai trò tạo moment quay máy bay theo

trục đứng, làm máy bay quay sang phải hoặc trái

Hình 8

Cánh lái độ cao

Cánh lái độ cao là các bề mặt lái được đặt đối xứng trên hai đuôi ngang (Hình 9) Cánh lái độ

cao có vai trò thay đổi lực nâng ở đuôi, từ đó tạo moment quay quay trục ngang máy bay,

làm máy bay chúc lên hoặc chúc xuống (Hình 10)

Hình 9

Hình 10

2 Cấu tạo chung và nguyên lý c

Trong môn học này, khi xét nguyên lý ho

các nguyên lý bay cơ bản đã nêu

Cấu tạo của máy bay mô hình g

a Phần cơ khí

Phần cơ khí bao gồm các bộ ph

- Khung máy bay, bao gồm: thân, cánh và đuôi

- Các bề mặt lái: cánh tà, cánh li

- Xương chịu lực

- Vỏ bọc tạo dạng khí động

Nguyên lý hoạt động của phần cơ khí như đư

b Phần điện - điện tử

Phần điện - điện tử bao gồm các b

- Động cơ (Motor, Engine)

- Cánh quạt (Propeller)

- Điều tốc ESC (Electronic Speed Controller)

- Pin Lipo (Lithium Polymer Battery)

- Động cơ servo

- Tay điều khiển (Transmitter

- Bộ thu tín hiệu (Receiver –

Phần điện - điện tử hoạt động theo nguyên lý nh

o chung và nguyên lý của máy bay mô hình

nguyên lý hoạt động của máy bay mô hình, ta chỉ

ã nêu ở trên

a máy bay mô hình gồm 2 phần chính: phần cơ khí và phần điện - đi

phận sau:

m: thân, cánh và đuôi

t lái: cánh tà, cánh liệng, cánh lái hướng, cánh lái độ cao

ng

n cơ khí như được nêu ở trên về nguyên lý bay c

m các bộ phận sau:

c ESC (Electronic Speed Controller)

(Lithium Polymer Battery)

n (Transmitter – TX)

– RX)

ng theo nguyên lý như sau

ỉ quan tâm đến điện tử

nguyên lý bay cơ bản

1) RX bắt tín hiệu từ TX và giải mã tín hiệu thành tín hiệu điều khiển cho từng kênh 2) Các servo nhận tín hiệu từ RX và thực hiện các thao tác lái cánh và đuôi

3) ESC nhận tín hiệu từ RX và điều khiển dòng xả của pin

4) Động cơ quay với tốc độ tương ứng với dòng xả nhận được từ ESC

c Lưu ý kĩ thuật

Khi lắp đặt và nối các bộ phận điện - điện tử với nhau, ta cần lưu ý các thông số kĩ thuật của các bộ phận để đảm bảo sự tương thích

Lưu ý kĩ thuật 1 Lựa chọn bộ phát tín hiệu (TX)

Đối với máy bay cánh bằng cần tối thiểu 4 kênh tín hiệu:

Kênh 1: Điều khiển tốc độ motor

Kênh 2: Điều khiển cánh liệng

Kênh 3: Điều khiển cánh lái độ cao

Kênh 4: Điều khiển cánh lái hướng

Lưu ý kĩ thuật 2 Lựa chọn động cơ

Có 2 loại động cơ chính:

- Động cơ có chổi than: có 2 dây ra

- Động cơ không chổi than: có 3 dây ra, bền hơn và cho hiệu suất cao hơn

Động cơ có 1 thông số chính: Tốc độ quay trên Hiệu điện thế

(Ký hiệu: KV | Đơn vị: rpm/v hay vòng/phút/vôn)

Lưu ý kĩ thuật 3 Quan hệ Cánh quạt – Động cơ

Cánh quạt có 2 thông số chính: [Đường kính cánh] * [Pitch cánh]

Thông số của cánh quạt và của động cơ cần phù hợp Nếu cánh quá lớn so với motor, có thể xảy ra cháy thiết bị

- Với động cơ có (KV < 1700) thì thường dành cho máy bay cánh bằng và sử dụng các loại cánh quạt dài như: 7x4,8x4,9x4,10x4

- Với động cơ (KV >1700) thì dùng cho máy bay kiểu chiến đấu và sử dụng cánh quạt nhỏ hơn như: 6x4, 6x3, 5x5

Lưu ý kĩ thuật 4 Quan hệ ESC – Pin

Lựa chọn ESC phải căn cứ vào

- Pin

- Công suất của động cơ

- Dòng điện thông thường và dòng điện tối đa đo bằng Ampe: là dòng chịu tải cho phép của ESC, vi phạm quá dòng tối đa sẽ bị cháy ESC

Lưu ý kĩ thuật 5 Lựa chọn Pin

Các thông số quan trọng:

- Hiệu điện thế (V) và dòng xả (A) định mức: quyết định bởi hiệu điện thế tiêu thụ và dòng tiêu thụ của động cơ

- Dòng xả tối đa (A): Pin không được có dòng xả tối đa yếu hơn dòng tiêu thụ, vì khi ép pin phóng điện quá mức, pin có thể hỏng hóc, cháy nổ

- Dung lượng (mAh): quyết định bởi khối lượng máy bay chở được và thời gian bay yêu cầu

Lưu ý lắp pin:

- Khối lượng pin ảnh hưởng đến thời gian bay Không lắp nhiều pin quá mức cần thiết

- Nguồn pin được lắp từ các cell 3,7V Cần lắp kết hợp song song/nối tiếp để đạt hiệu điện thế, dòng xả, dung lượng và khối lượng mong muốn

PHẦN II: QUÁ TRÌNH XÂY D

1 Lựa chọn bản vẽ thiết kế

Nhóm NO1-3 lựa chọn dùng bả

Thiết kế được chọn là máy bay cánh b

có duy nhất 2 bề mặt lái đối xứng trên 2 đuôi ngang, có vai tr

liệng

2 Xây dựng phần cơ khí

Nhóm đã cắt, lắp ghép các bộ ph

theo bản lề linh động bằng băng dính trong và gia c

(làm theo hướng dẫn có sẵn kèm theo b

3 Xây dựng phần điện - điện t

Phần điện - điện tử đã được hoàn thành b

4 Kết quả bay của máy bay mô hình

Máy bay mô hình của nhóm đư

cánh, bay trên không trong khoả

N II: QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG MÁY BAY MÔ HÌNH CỦA NHÓM

ản vẽ có sẵn

n là máy bay cánh bằng (không vỏ bọc dạng khí động) Thi

ng trên 2 đuôi ngang, có vai trò kiêm cánh lái

phận khung máy bay với nhau bằng keo nến, gắ

ng băng dính trong và gia cố máy bay bằng xương cacbon ch

n kèm theo bản vẽ)

n tử

c hoàn thành bởi các sinh viên khóa trước trong bộ

a máy bay mô hình

a nhóm được thực hiện bay bỏi các sinh viên khóa trước Máy bay đ

ảng 1 phút và đã hạ cánh nguyên vẹn, không b

Hình 12

A NHÓM

ng) Thiết kế máy bay

ò kiêm cánh lái độ cao và cánh

ắn bề mặt lái

ng xương cacbon chịu lực

ộ môn

c Máy bay đã cất

n, không bị hỏng hóc

Hình 13