Đang tải... (xem toàn văn)
Máy bay, tên lửa là những khí cụ bay nặng hơn không khí, có thiết bị động lực để tạo ra lực đẩy, có các cánh để tạo ra lực nâng. Mặt phẳng cơ sở: là mặt phẳng tương đối mà đa số các thành phần của KCB được bố trí đối xứng qua mặt phẳng đó. Thông thường mặt phẳng cơ sở là mặt phẳng đối xứng. Các thành phần cơ bản của KCB gồm: Thân, cánh, đuôi, thiết bị động lực, thiết bị cất hạ cánh ( thiết bị phóng), các hệ thống điều khiển, các hệ thống trang thiết bị và vũ khí. Cánh là một trong những thành phần cơ bản tạo ra lực nâng khí động để cân bằng với trọng lực và thay đổi quỹ đạo bay. Cánh được hiểu là bao gồm cả phần kéo dài của mép trước và sau vào trong thân hoặc cánh tạo bởi từ các dầm consol. Tương tự đặc trưng hình học của các bộ phận khác của KCB ta cũng hiểu như vậy.
Chương Khí động lực học khí cụ bay Kết cấu khí cụ bay Khí cụ bay phần Máy bay, tên lửa khí cụ bay nặng khơng khí, có thiết bị động lực để tạo lực đẩy, có cánh để tạo lực nâng Mặt phẳng sở: mặt phẳng tương đối mà đa số thành phần KCB bố trí đối xứng qua mặt phẳng Thơng thường mặt phẳng sở mặt phẳng đối xứng Các thành phần KCB gồm: Thân, cánh, đuôi, thiết bị động lực, thiết bị cất hạ cánh ( thiết bị phóng), hệ thống điều khiển, hệ thống trang thiết bị vũ khí Cánh thành phần tạo lực nâng khí động để cân với trọng lực thay đổi quỹ đạo bay Cánh hiểu bao gồm phần kéo dài mép trước sau vào thân cánh tạo từ dầm consol Tương tự đặc trưng hình học phận khác KCB ta hiểu Sải cánh: khoảng cách hai điểm cuối cánh Biên dạng cánh (prôfin cánh): Là mặt cắt ngang cánh song song với mặt phẳng sở KCB, số trường hợp mặt cắt vng góc với mép trước cánh tuỳ theo yêu cầu toán Dây cung cục b(z): đoạn thẳng nối hai điểm xa biên dạng cánh Dây cung trung tâm bo: dây cung cánh nằm mặt phẳng sở KCB, xét riêng cánh dây cung trung tâm nằm mặt phẳng đối xứng cánh Mặt phẳng sở cánh: mặt phẳng chứa dây cung trung tâm vng góc với mặt phẳng sở KCB (mặt phẳng đối xứng) Diện tích cánh S: diện tích hình chiếu cánh lên mặt phẳng sở Khi tính đặc trưng khí động KCB thường dùng diện tích đặc trưng bao gồm diện tích hai bên cánh vói phần diện tích thân S = 2S (hình 2.3) Trong số trường hợp bao gồm phần bồi thêm (chảy tràn thêm): S = (S1 + S2) Dây cung khí động trung bình (CAX) bA: dây cung quy ước (xem phần cánh) Các cánh tà: để tăng lực nâng cho KCB bảo tồn vị trí (bảo tồn góc tấn) cách tăng độ cong cánh Trên khí cụ bay đại người ta ứng dụng cánh tà di động gồm nhiều khâu, khâu có khe cho tia khí chảy qua đảm bảo q trình chảy bao khơng bị đứt dịng góc nghiêng khâu lớn Những cánh tà lực nâng tăng lên tăng diện tích cánh Góc nghiêng cánh tà 3 góc hợp dây cung vị trí không thả thả đo mặt phẳng vuông góc với trục quay cánh tà, dương xuống Các cánh tà trước để ngăn ngừa tách dòng khỏi cánh, thả tạo khe hở cho luồng khí thổi lên cánh, đồng thời làm thay đổi hệ toạ độ đặc trưng cánh Đôi ứng dụng mũi trước lệch xuống Thông thường sử dụng cánh tà sau gọi giới hố mép sau cịn sử dụng cánh tà trước mũi lệch gọi giới hoá mép trước cánh Các cánh liệng: quan điều khiển ngang dùng để nghiêng KCB quay quanh trục dọc, cánh liệng bố trí đối xứng hai bên phải trái cánh, điều khiển bên cụp xuống cịn bên vểnh lên, quy ước dương phía bên phải cụp xuống Trên KCB không đuôi dọc mép sau cánh thường bố trí cánh tà - liệng (элевол) điều khiển dọc ngang; Thông thường cánh chia phần: phần điều khiển dọc, phần điều khiển ngang, phần điều khiển dọc ngang Tấm điều khiển: bố trí bề mặt cánh, quay dịch chuyển để điều khiển nghiêng (thay cánh liệng), điều khiển cịn để giảm qng đường chạy hãm đà máy bay cất hạ cánh Thân KCB: thành phần để liên kết thành phần khác cánh, đuôi, càng…thành thể thống Thân nơi để bố trí tổ lái, hành khách, thiết bị động lực, nhiên liệu, hệ thống máy móc, tải trọng trang bị vũ khí… Thân cịn thành phần tạo lực nâng đáng kể lực cản Đuôi KCB: bao gồm có đứng ngang kết hợp tuỳ theo sơ đồ, bố trí phía sau (sơ đồ thơng thường) phía trước (sơ đồ dạng vịt) Đuôi dùng để ổn định điều khiển KCB Thiết bị cất hạ cánh: gồm thiết bị phóng, càng, giới hố cánh, thiết bị tăng tốc giảm tốc Thiết bị động lực: động tên lửa, động hàng không với hệ thống thiết bị để tạo lực đẩy cho KCB cung cấp lượng cho làm việc hệ thống khoang Các hệ thống điều khiển: gồm hệ thống thiết bị khoang bảo đảm điều khiển chuyển động KCB chuyến bay chuyển động mặt đất Các hệ thống trang thiết bị: gồm thiết bị dẫn đường bay, hệ thống bám sát quỹ đạo, bám mục tiêu, hệ thống bảo đảm sống cho tổ lái, hệ thống chống đóng băng, hệ thống bảo vệ nhiệt…tuỳ theo nhiệm vụ cụ thể điều kiện kỹ thuật mà khác Các hệ trục toạ độ Hệ trục toạ độ quan hệ (liên kết) 0XYZ: cố định tương đối KCB, gốc toạ độ thường bố trí trọng tâm, trục 0X trục dọc hướng trước, 0Y vng góc với 0X nằm mặt phẳng đối xứng trục đứng, 0Z vng góc với mặt phẳng X0Y hướng phía bên phải trục ngang Hệ trục toạ độ tốc độ (vận tốc) 0X aYaZa: gốc toạ độ thường bố trí trọng tâm, trục 0Xa hướng theo véc tơ tốc độ KCB, trục lực nâng 0Y a vng góc với trục 0Xa nằm mặt phẳng sở KCB (mặt phẳng đối xứng) hướng lên phần trên, trục lực cạnh 0Za vng góc với mặt phẳng 0XaYa hướng theo cánh phải (nhìn theo hướng bay) Hệ toạ độ tốc độ không cố định cứng lên KCB mà thay đổi tuỳ theo hướng tốc độ bay Góc trục dọc 0X hình chiếu véc tơ tốc độ lên mặt phẳng đối xứng 0XY gọi góc tấn, ký hiệu α Góc dương quy ước hình chiếu véc tơ tốc độ lên trục đứng 0Y có giá trị âm (làm cho đầu KCB ngóc lên) Góc véc tơ tốc độ mặt phẳng đối xứng 0XY gọi góc trượt, ký hiệu β, góc trượt dương hình chiếu véc tơ tốc độ lên trục ngang dương (hướng bay sang phải) Hệ toạ độ chuẩn (pháp tuyến) 0XgYgZg: gốc toạ độ trùng với gốc toạ độ hệ toạ độ liên kết, trục 0Yg ln theo hướng thẳng đứng cịn hướng trục 0X g 0Zg chọn tuỳ theo toán cụ thể cho tạo hệ toạ độ phải mặt phẳng 0X gZg mặt phẳng nằm ngang Góc trục 0Xg hình chiếu trục dọc lên mặt phẳng nằm ngang góc hướng, ký hiệu ψ, ψ>0 từ trục 0Xg đến hình chiếu trục dọc lên mặt phẳng nằm ngang quay quanh trục 0Y g theo chiều kim đồng hồ (nhìn theo trục 0Yg) Góc trục dọc 0X mặt phẳng nằm ngang 0XgZg gọi góc lên xuống (chịng chành), ký hiệu q, có dấu dương làm cho đầu KCB ngóc lên Góc trục ngang 0Z trục 0Zg khơng trượt gọi góc nghiêng, ký hiệu γ (góc trục đứng 0Y mặt phẳng đứng cục chứa trục dọc 0X góc nghiêng γ, γ>0 nghiêng sang phải Hình 2.13 Các đặc trưng hình học Các đặc trưng hình học cánh Prôfil cánh (biên dạng cánh) mặt cắt cục cánh, cắt mặt phẳng song song với mặt phẳng sở KCB Trường hợp cánh độc lập cắt mặt phẳng song song với mặt phẳng đối xứng (hình 3.1, mặt cắt A - A) Đơi prơfil cịn hiểu mặt cắt vng góc với mép trước mép sau đường khác (hình 3.1, mặt cắt B - B) Dây cung prôfil đoạn thẳng nối hai điểm xa đường bao prơfil, kí hiệu b Trường hợp prơfil đối xứng ví dụ phần đầu dạng nêm (hình 3.2) dây cung tính từ điểm đoạn mép sau đến điểm xa đường bao prôfil Đoạn thẳng nối điểm cắt mép trước sau cánh mặt phẳng chứa prơfil cánh gọi dây cung cục Ký hiệu b (z) Rõ ràng dây cung cục cánh dây cung prôfil mặt cắt cánh xem xét Khi biểu diễn hình dạng prơfil người ta sử dụng hệ tọa độ vng góc 0XY với gốc tọa độ điểm trước dây cung Trục 0X hướng theo dây cung từ điểm trước đến điểm sau, trục 0Y hướng lên Đường bao prôfil đưa bảng giải tích Các dạng đưa riêng biệt yв yв ( x); yн yн ( x) dựng cho trước đường trung bình yср ( x) ( yв yн ) phân bố độ dầy yв yн c( x ) , (hình 3.4) Các đặc trưng hình học prơfil là: (hình 3.3 3.4) Độ dầy tương đối c ( yв yн ) max / b Tọa độ tương đối mặt cắt mà prơfil có độ dầy lớn xc xc / b Độ lõm tương đối f ( yв yн ) max / (2b) đường trung bình nằm dây cung; f ( yв yн )min / (2b) đường trung bình nằm dây cung; f 0 prôfil đối xứng Tọa độ tương đối mặt cắt độ lõm lớn x f x f / b , (trường hợp prôfil dạng cong chữ S) độ lõm đặc trưng bốn đại lượng: f1 ( yв yн )max / (2b) 0; f ( yв yн ) / (2b) ; x f x f / b; x f x f 12 / b Bán kính tương đối phần mũi н н / b Góc mũi nhọn prơfil gờ sau 2τ Các đặc trưng đưa đại lượng không thứ nguyên biểu diễn theo % dây cung Khi biểu diễn hình dạng cánh người ta dùng khái niệm đặc trung sau: Sải cánh l – khoảng cách hai mặt phẳng song song với mặt phẳng đối xứng tiếp xúc với điểm cuối cánh (hình 3.1) Dây cung cục b( z ) dây cung prôfil mặt cắt z Dây cung trung tâm b0 dây cung cục mặt phẳng đối xứng Dây cung cuối bk dây cung mặt cắt cuối cánh; cuối cánh vịng cung xác định theo hình 3.5 Mặt phẳng sở cánh mặt phẳng chứa dây cung trung tâm vng góc với mặt phẳng đối xứng Diện tích cánh S diện tích hình chiếu cánh lên mặt phẳng sở Dây cung hình học trung bình bср S / l Điểm n phần trăm dây cung điểm dây cung cục nằm cách n % độ dài dây cung từ điểm đầu Đường n % dây cung đường chứa điểm n % dây cung Góc mũi tên cục ( z ) góc tiếp tuyến đường 1/4 dây cung cục mặt cắt xét mặt phẳng vuông góc với dây cung trung tâm (hình 3.6); góc mũi tên cục theo đường n % dây cung khý hiệu n , theo mép trước пк , theo mép sau зк ; ( z ) điểm cắt tiếp tuyến với mặt phẳng đối xứng nằm trước tiếp điểm Góc vặn cục cánh кр ( z ) góc dây cung mặt phẳng sở; кр ( z ) tọa độ y điểm trước dây cung lớn so với điểm sau Góc ngang chữ V cánh (góc vểnh) ( z ) góc hình chiếu tiếp tuyến đường 1/4 dây cung lên mặt phẳng vng góc với dây cung trung tâm mặt phẳng sở cánh; ( z ) vểnh lên (tức hình chiếu tiếp điểm nằm cao điểm cắt hình chiếu tiếp tuyến mặt phẳng sở) Nếu dây cung tất mặt cắt nằm mặt phẳng кр ( z ) 0 cịn ( z ) const Hình dạng cánh hình thang nhìn từ xác định tham số: độ dãn dài l / S , độ co thắt b0 / bk , góc mũi tên theo 1/4 dây cung (hoặc theo đường khác n ) (hình 3.7) Các góc mũi tên cánh hình thang theo đường khác có mối liên quan sau: 4n tg n tg ; (2.1) 4n tg n tg пк Trong đó: n khoảng cách điểm n % dây cung điểm mép trước phần dây cung, ( n 1 ; n 0 cho mép trước n 1 cho mép sau) Trong trường hợp cánh tam giác có đẳng thức sau: tg пк 4; tg 3; tg 0.5 2; tg 0.75 1 (2.2) Thời kỳ sau người ta thường phổ biến cánh có ốp (hình 3.8): cánh có ốp trước, cánh có ốp trước sau Các mép ốp thẳng cong Cánh ban đầu 1, sở xây dựng cánh có ốp gọi cánh sở Khi biểu diễn hình học cánh có dạng phức tạp ứng dung ba tham số, đối cịn mối quan hệ giải tích Khi tính tốn tính ổn định tĩnh dọc vị trí tiêu điểm theo góc người ta dụng dây cung khí động trung bình (CAX), chiều dài b A Khoảng cách tiêu điểm theo góc trọng tâm quan hệ đến b A ta nhận đặc tính phổ biến ổn định tĩnh dọc Tọa độ tiêu điểm tính so với mũi CAX tiếp đến chiều dài CAX ổn định sử dụng cách hợp lý so sánh vị trí tiêu điểm cánh có hình dạng khác Tọa độ mũi chiều dài dây cung khí động trung bình CAX xác định công thức: l /2 l /2 l /2 1 (2.3) x A b( z ) xdz; y A b( z ) ydz; bA b2 ( z )dz S l /2 S l /2 S l /2 Trong đó: b( z ) - độ dài hình chiếu dây cung cục lên mặt phẳng sở cánh; x x( z ); y y ( z ) - tọa độ mép trước cánh Dây cung khí động trung bình thường bố trí mặt phẳng đối xứng cánh (mặt phẳng sở KCB) song song với dây cung trung tâm Nó bố trí mặt phẳng song song với mặt phẳng đối xứng cánh (mặt phẳng sở KCB) 10