ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG -o0o - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÀNG KHƠNG GVHD: Th.S Nhóm 02 – Lớp L02 MSSV Họ tên 1918975 Đinh Minh Hoàng 1913617 Trần Văn Lương 1915191 Lê Trọng Trí 1910859 Nguyễn Hồng Sang TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC Mục lục Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu 10 13 Khảo sát lực và moment khí động cánh 2D và 3D 13 1.1 Mục tiêu thí nghiệm 13 1.2 Cơ sở lý thuyết 13 1.3 Thiết bị thí nghiệm vận hành 18 1.4 Tiến hành thí nghiệm 27 1.5 Quy trình xử lý số liệu đánh giá sai số 28 58 Thí nghiệm ảnh hưởng tập trung ứng suất đến trình rạn nứt giấy 58 2.1 Mục tiêu thí nghiệm 58 2.2 Cơ sở lý thuyết 58 2.3 Mẫu thí nghiệm 59 2.4 Dụng cụ thí nghiệm 60 2.5 Chuẩn bị thí nghiệm 60 2.6 Tiến hành thí nghiệm 61 2.7 Quy trình xử lý số liệu kết thí nghiệm 62 74 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng góc nghiêng α lên lực phá hủy 74 3.1 Mục tiêu thí nghiệm 74 3.2 Cơ sở lý thuyết 74 3.3 Mẫu thí nghiệm 76 3.4 Dụng cụ thí nghiệm 76 3.5 Chuẩn bị thí nghiệm 76 3.6 Tiến hành thí nghiệm 77 3.7 Quy trình xử lý số liệu kết thí nghiệm 78 MỤC LỤC 84 Thí nghiệm kéo đơn trục vật liệu kim loại 84 4.1 Mục tiêu thí nghiệm 84 4.2 Cơ sở lý thuyết 84 4.3 Bố trí thí nghiệm 87 4.4 Kết thí nghiệm 93 102 Đo phân bố áp suất cánh 2D 102 5.1 Mục tiêu thí nghiệm 102 5.2 Cơ sở lý thuyết 102 5.3 Thiết bị thí nghiệm 104 5.4 Tiến hành thí nghiệm 107 5.5 Quy trình xử lý số liệu kết thí nghiệm 108 132 Máy bay mơ hình 132 6.1 Mục tiêu thí nghiệm 132 6.2 Tiến hành đo đạc, thu thập số liệu 132 6.3 Vẽ mơ hình máy bay 3D 136 6.4 Ước lượng trọng lượng cất cánh khối lượng phận mơ hình 138 6.5 Xác định vị trí trọng tâm 139 6.6 Ước lượng lực cản toàn thể 140 6.7 Xác định công suất động 144 6.8 Ước lượng moment quán tính khối lượng mơ hình 145 6.9 Tính tốn đáp ứng ổn định tĩnh dọc 146 153 Đo lường quán tính IMU 153 7.1 Mơ tả thí nghiệm 153 7.2 Yêu cầu thí nghiệm 153 7.3 Thiết bị thí nghiệm 153 MỤC LỤC 7.4 Lưu đồ giải thuật Kalman Filter 169 7.5 Tiến hành thí nghiệm 172 7.6 Kết thí nghiệm 174 Tài liệu tham khảo 181 DANH MỤC HÌNH ẢNH Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Biểu đồ thể hệ số lực nâng hệ số moment vị trí c/4 14 Hình 1.2: Biểu đồ thể thay đổi hệ số lực nâng thay đổi góc flap .15 Hình 1.3: Thành phần lực cánh 3D với lực cảm ứng 16 Hình 1.4: Hệ số xác định lực cản cảm ứng cho cánh hình thang, khơng có độ xoắn theo lý thuyết đường lực nâng Prandtl 16 Hình 1.5: Hệ số xác định độ dốc đường lực nâng cho cánh hình thang, khơng có độ xoắn theo lý thuyết đường lực nâng Prandtl .17 Hình 1.6: Ống khí động 18 Hình 1.7: Bảng điều khiển tần số 19 Hình 1.8: Cân khí động 20 Hình 1.9: Bảng thơng số cảm biến lực LCEB loadcell nhà sản xuất .21 Hình 1.10: Cảm biến lực LCEB .22 Hình 1.11: Nguyên lý cầu điện trở cân Wheatstone 23 Hình 1.12 Sơ đồ tác dụng lực lên cảm biến .23 Hình 1.13: Bộ thị Cm-013 Loadcell Indicator 25 Hình 1.14: Cân khí động lắp vào khung (mặt sau) 26 Hình 1.15: mẫu cánh 3D thí nghiệm 27 Hình 1.16: Mẫu cánh 2D thí nghiệm 27 Hình 1.17: Coefficient of drag versus Reynolds number for two-dimensional bodies 29 Hình 1.18: Đường đặc tính lực nâng biên dạng cánh NACA0012 31 Hình 1.19: Đồ thị đường đặc tính hệ số lực nâng CL góc alpha cánh .46 Hình 1.20: Đường đặc tính hệ số lực nâng CL so góc alpha cánh .47 Hình 1.21: So sánh lực nâng, lực cản phân bố áp suất dòng tách rời dòng bám biên (Nguồn ảnh: John D Anderson, Jr Fundamentals of Aerodynamics, 6th edition McGraw−Hill Education, New York, NY 2017) 48 Hình 1.22: Đồ thị so sánh đường đặc tính lực nâng cánh 50 Hình 1.23: Đường đặc tính lực nâng tỉ lệ bình diện khác 50 Hình 1.24: Đồ thị so sánh đường đặc tính lực nâng cánh 3D số với cánh 2D từ XFLR5 51 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.25: Đồ thị so sánh đường đặc tính lực nâng cánh 3D số với cánh 2D từ XFLR5 51 Hình 1.26: Ảnh hưởng thành phần vận tốc dìm xuống dịng qua biên dạng cánh cục cánh 52 Hình 1.27: Đường đặc tính hệ số lực nâng cánh 2D cánh 3D 53 Hình 1.28: Đồ thị đường đặc tính lực nâng cánh so với đường đặc tính tính từ cơng thức chuyển đổi 54 Hình 1.29: Đồ thị đường đặc tính lực nâng cánh so với đường đặc tính tính từ cơng thức chuyển đổi 54 Hình 1.30: Đồ thị biểu diễn hệ số lực cản CD theo góc alpha cánh .55 Hình 1.31: Đồ thị hệ số lực cản CD theo góc alpha cánh .56 Hình 1.32: Đồ thị hệ số moment ngóc chúc Cm theo góc alpha cánh 57 Hình 1.33: Đồ thị hệ số moment ngóc chúc Cm theo góc alpha cánh 57 Hình 2.1: Hệ số tập trung ứng suất Ktn phẳng chịu kéo với vết cắt hình chữ U cạnh (từ liệu quang đàn hồi Cole Brown 1958) .59 Hình 2.2: Thiết bị mô phá hủy giấy 60 Hình 2.3: Mẫu số bị kéo căng xuất vết nứt .67 Hình 2.4: Mẫu số nứt hồn tồn 68 Hình 2.5: Ứng suất trước xuất vết nứt mẫu từ mô .68 Hình 2.6: Mẫu số bị kéo căng xuất vết nứt .69 Hình 2.7: Mẫu số nứt hoàn toàn 69 Hình 2.8: Ứng suất trước xuất vết nứt mẫu từ mô .69 Hình 2.9: Mẫu số bị kéo căng xuất vết nứt .70 Hình 2.10: Mẫu số bị nứt hoàn toàn 70 Hình 2.11: Ứng suất trước xuất vết nứt mẫu từ mơ .71 Hình 2.12: Một số giải pháp thiết kế giảm tập trung ứng suất 72 Hình 2.13: Mẫu số bị kéo căng xuất vết nứt 72 Hình 2.14: Mẫu số bị nứt hoàn toàn 73 Hình 2.15: Ứng suất trước xuất vết nứt mẫu từ mơ .73 Hình 3.1: Mẫu số bị kéo căng xuất vết nứt .82 Hình 3.2: Mẫu số bị nứt hồn tồn 82 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.3: Các dạng phá hủy 83 Hình 4.1: Đường cong Tải kéo – Độ dãn dài 84 Hình 4.2: Đường cong ứng suất-biến dạng, mơ hình vật liệu đàn dẻo 85 Hình 4.3: Đường cong ứng suất-biến dạng kỹ thuật 87 Hình 4.4: Mẫu thí nghiệm thép khơng gỉ SUS304 87 Hình 4.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 88 Hình 4.6: Lắp đặt mẫu thí nghiệm 89 Hình 4.7: Bảng điều khiển 89 Hình 4.8: Cửa sổ thị chọn loại thí nghiệm 91 Hình 4.9: Hình dạng tiết diện mẫu 91 Hình 4.10: Mục chế độ điều khiển tốc độ gia tải (Load rate control) 92 Hình 4.11: Mục tiến trình gia tải (Loading process) 92 Hình 4.12: Màn hình hiển thị sau kết thúc thí nghiệm .93 Hình 4.13: Màn hình hiển thị kết 93 Hình 4.14: Đồ thị lực - chuyển vị 94 Hình 4.15: Đồ thị biến dạng - ứng suất 94 Hình 4.16: Đồ thị ứng suất - biến dạng 96 Hình 4.17: Đồ thị ứng suất - biến dạng 97 Hình 4.18 Mẫu thí nghiệm sau bị phá hủy .98 Hình 4.19: Đường đặc tính ứng suất - biến dạng đặc trưng cho vật liệu mẫu thí nghiệm .98 Hình 4.20: đồ thị ứng suất - biến dạng lý thuyết vật liệu thép khơng gỉ SUS304 100 Hình 5.1: Sơ đồ đường hầm gió mở .103 Hình 5.2: Cánh 2D dùng thí nghiệm phân bố áp suất 104 Hình 5.3: Bảng đo áp kế 36 ống 107 Hình 5.4: Nối ống đo áp cánh với áp kế nước 108 Hình 5.5: Đồ thị phân bố áp suất biên dạng NACA 2412 góc độ 126 Hình 5.6: Đồ thị phân bố áp suất biên dạng NACA 2412 góc độ 127 Hình 5.7: Đồ thị phân bố áp suất biên dạng NACA 2412 góc 10 độ 128 Hình 5.8: Đồ thị phân bố áp suất biên dạng NACA 2412 góc 15 độ 129 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 5.9: Đồ thị phân bố áp suất biên dạng NACA 2412 góc tờ độ đến 15 độ .130 Hình 6.1: Ảnh mơ hình chụp từ xuống 132 Hình 6.2: Ảnh chụp từ cạnh 133 Hình 6.3: Ảnh chụp trực diện .133 Hình 6.4: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ hệ số lực nâng Cl góc alpha biên dạng cánh NACA 006 135 Hình 6.5: Hình chiếu 137 Hình 6.6: Hình chiếu đứng 137 Hình 6.7: Hình chiếu cạnh 138 Hình 6.8: Tổng thể mơ hình máy bay SolidWork .138 Hình 6.9: Khoảng cách từ mũi đến trọng tâm biểu diễn SolidWork 140 Hình 6.10: Mối liên hệ hệ số lực ma sát số Reynold .141 Hình 7.1: Bộ thí nghiệm đo góc trạng thái Euler 154 Hình 7.2: IMU Pololu CHR-6dm 155 Hình 7.3: Thiết bị thu phát tín hiệu RF Xbee .155 Hình 7.4: Nguồn 3.3V 156 Hình 7.5: RS 232 157 Hình 7.6: Tuning fork 158 Hình 7.7: So sánh vận tốc góc, góc pitch tính so với thực tế chuyển động tuyến tính, khơng có độ lệch, khơng có nhiễu 160 Hình 7.8: So sánh vận tốc góc, góc pitch tính so với thực tế chuyển động tuyến tính, khơng có độ lệch, có nhiễu 160 Hình 7.9: So sánh vận tốc góc, góc pitch tính so với thực tế chuyển động tuyến tính, có độ lệch, khơng có nhiễu 161 Hình 7.10: So sánh vận tốc góc, góc pitch tính so với thực tế chuyển động khơng tuyến tính, khơng có độ lệch, khơng có nhiễu 161 Hình 7.11: So sánh vận tốc góc, góc pitch tính so với thực tế chuyển động khơng tuyến tính, có độ lệch, có nhiễu 162 Hình 7.12: Hệ dao động xét 163 Hình 7.13: Nguyên lý hoạt động gia tốc kế điện dung (1) 164 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 7.14: Nguyên lý hoạt động gia tốc kế điện dung (2) 164 Hình 7.15: Cảm biến từ trường 167 Hình 7.16: Phân bố electron trước tác dụng từ trường 168 Hình 7.17: Hiệu ứng Hall tác dụng từ trường 168 Hình 7.18 Lưu đồ giải thuật Kalman Filter 171 Hình 7.19: Đồ thị góc pitch so với đồ thị nhà sản xuất trường hợp có chuyển động pitch 175 Hình 7.20: Đồ thị góc yaw so với đồ thị nhà sản xuất trường hợp có chuyển động yaw 176 Hình 7.21: Đồ thị góc roll so với đồ thị nhà sản xuất trường hợp có chuyển động roll 177 Hình 7.22: Đồ thị góc pitch so với đồ thị nhà sản xuất kết hợp ba chuyển động 178 Hình 7.23: Đồ thị góc yaw so với đồ thị nhà sản xuất kết hợp ba chuyển động 179 Hình 7.24: Đồ thị góc roll so với đồ thị nhà sản xuất kết hợp ba chuyển động 180 DANH MỤC BẢNG BIỂU Danh mục bảng biểu Bảng 1.1: Bảng số liệu tần số Hz cánh (lần đo 1) 35 Bảng 1.2: Bảng số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 1) (1) 35 Bảng 1.3: Bảng số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 1) (2) 35 Bảng 1.4: Bảng số liệu tần số Hz cánh (lần đo 2) 36 Bảng 1.5: Bảng số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 2) (1) 36 Bảng 1.6: Bảng số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 2) (2) 36 Bảng 1.7: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số lực nâng tần số 25 Hz (cánh 1) (1) 37 Bảng 1.8: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số lực nâng tần số 25 Hz (cánh 1) (2) 37 Bảng 1.9: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số lực cản tần số 25 Hz (cánh 1) (1) 38 Bảng 1.10: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số lực cản tần số 25 Hz (cánh 1) (2) 38 Bảng 1.11: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số moment ngóc chúc tần số 25 Hz (cánh 1) (1) 39 Bảng 1.12: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số moment ngóc chúc tần số 25 Hz (cánh 1) (2) 39 Bảng 1.13: Bảng xử lý số liệu tần số Hz cánh (lần đo 1) .40 Bảng 1.14: Bảng xử lý số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 1) (1) 40 Bảng 1.15: Bảng xử lý số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 1) (2) 40 Bảng 1.16: Bảng xử lý số liệu tần số Hz cánh (lần đo 2) .41 Bảng 1.17: Bảng xử lý số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 2) (1) 41 Bảng 1.18: Bảng xử lý số liệu tần số 25 Hz cánh (lần đo 2) (2) 41 Bảng 1.19: Bảng xử lý số liệu tần số Hz cánh (lần đo 3) .42 Bảng 1.20: Bảng xử lý số liệu tần số 25 Hz (lần đo 3) (1) 42 Bảng 1.21: Bảng xử lý số liệu tần số 25 Hz (lần đo 3) (2) 42 Bảng 1.22: Bảng đánh giá sai số thống kê hệ số lực nâng tần số 25 Hz (cánh 2) (1) 43 Bảng 1.23: Bảng đánh giá sai số thống kê hệ số lực nâng tần số 25 Hz (cánh 2) (2) 43 Bảng 1.24: ảng đánh giá sai số thống kê hệ số lực cản tần số 25 Hz (cánh 2) (1) 44 Bảng 1.25: ảng đánh giá sai số thống kê hệ số lực cản tần số 25 Hz (cánh 2) (2) 44 Bảng 1.26: Bảng đánh giá sai số phép đo hệ số moment ngóc chúc tần số 25 Hz (cánh 2) .45 Bảng 1.27: Bảng đánh giá sai số thống kê hệ số moment ngóc chúc tần số 25 Hz (cánh 2) 45 10