Đang tải... (xem toàn văn)
Trong ngành hàng không, chuyến bay đầu tiên được thực hiện cách đây gần một thế kỷ, quá trình phát triển của ngành hàng không luôn đồng hành phát triển với các ứng dụng công nghệ cao. Trong một thế kỷ qua từ hình dáng đến kích thước của các máy bay đ• thay đổi rất lớn nhằm đạt được hiệu quả tối ưu và phù hợp với các yêu cầu đặt ra. Cánh máy bay là một bộ phận kết cấu cấu thành nên máy bay. Việc thay đổi kết cấu cánh máy bay sẽ cải tiến được tốc độ bay, khả năng chịu tải và lợi ích kinh tế của máy bay, lực nâng máy bay … Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy bay, như: Các máy bay của h•ng Airbus: A320, A321, A340, A380…, Các máy bay của h•ng Boeing: B737, B747, B767, B777, 7E7…., ngoài ra còn có các máy bay sử dụng trong lĩnh vực quân sự như: B52, Mic 21, B2….. Mỗi loại máy bay sẽ có đặc điểm và yêu cầu kết cấu cánh khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, tính kinh tế và khả năng khoa học công nghệ tại thời điểm sản xuất… Phần đồ án này sẽ đi sâu vào tìm hiểu về cánh máy bay B767 với nội dung như sau: 1. Đặc điểm kết cấu cánh máy bay B767 2. Đặc điểm chịu tải cánh máy bay B767
Lời giới thiệu Trong ngành hàng không, chuyến bay đầu tiên đợc thực hiện cách đây gần một thế kỷ, quá trình phát triển của ngành hàng không luôn đồng hành phát triển với các ứng dụng công nghệ cao. Trong một thế kỷ qua từ hình dáng đến kích thớc của các máy bay đã thay đổi rất lớn nhằm đạt đợc hiệu quả tối u và phù hợp với các yêu cầu đặt ra. Cánh máy bay là một bộ phận kết cấu cấu thành nên máy bay. Việc thay đổi kết cấu cánh máy bay sẽ cải tiến đợc tốc độ bay, khả năng chịu tải và lợi ích kinh tế của máy bay, lực nâng máy bay Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy bay, nh: Các máy bay của hãng Airbus: A320, A321, A340, A380, Các máy bay của hãng Boeing: B737, B747, B767, B777, 7E7., ngoài ra còn có các máy bay sử dụng trong lĩnh vực quân sự nh: B52, Mic 21, B2 Mỗi loại máy bay sẽ có đặc điểm và yêu cầu kết cấu cánh khác nhau tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, tính kinh tế và khả năng khoa học công nghệ tại thời điểm sản xuất Phần đồ án này sẽ đi sâu vào tìm hiểu về cánh máy bay B767 với nội dung nh sau: 1. Đặc điểm kết cấu cánh máy bay B767 2. Đặc điểm chịu tải cánh máy bay B767 1 Chơng 1: Tổng quan chung về cánh máy bay 1.1. Chức năng và các yêu cầu của cánh máy bay. 1.1.1. Chức năng của cánh máy bay. Cánh máy bay là một bộ phận quan trọng của máy bay nó có các chức năng sau: - Bảo đảm đủ lực nâng cho mọi chế độ bay và cơ động của từng loại máy bay - Cánh máy bay còn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo ổn định và điều khiển máy bay. - ở cánh máy bay còn có thể đặt thùng dầu, các trang thiết bị khác, các thiết bị để treo động cơ, treo càng, treo thùng dầu phụ, vũ khí 1.1.2. các yêu cầu của cánh máy bay. Hình dạng và kết cấu cánh máy bay phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu đôi khi là trái ngợc nhau. Với máy bay cụ thể, trên cơ sở bảo đảm tính năng kỹ, chiến thuật, khi chọn cánh phải dung hoà đợc các yêu cầu đặt ra cho máy bay nói chung và cho cánh máy bay nói riêng. 1.1.2.1. yêu cầu về khí động - Có lực cản nhỏ. Để đảm bảo yêu cầu này ngời ta thờng tính toán để hệ số Cx nhỏ còn diện tích cánh S đủ lớn để tạo đợc lực nâng cần thiết. - Cánh đợc thiết kế sao cho tích số: C ymax .S là lớn nhất, tức là có thể tạo ra đợc lực nâng lớn trong khi tốc độ bay không quá lớn. - Có gía trị M th lớn và cánh ít bị thay đổi đặc tính khí động khi thay đổi vùng tốc độ từ dới âm sang vợt âm hay ngợc lại. - Mômen khí động nhỏ và ít thay đổi theo tốc độ bay, độ cao bay, góc tấn của máy bay. - Khi góc tấn và tốc độ bay thay đổi, các thông số C x , C y , thay đổi một cách liên tục không bị gián đoạn hay thay đổi đột ngột. 2 1.1.2.2. yêu cầu về độ cứng vững và độ bền. - Cấu tạo cánh, độ bền và độ cứng vững của cánh phải đảm bảo quy định theo định mức quá tải, định mức bền, độ cứng vững và phải đợc kiểm tra bằng thực nghiệm. - Tận dụng đợc khoảng không bên trong cánh một cách tối u. - Nối ghép giữa các thành phần kết cấu cánh và các thành phần khác phải đơn giản. - Đảm bảo trọng lợng kết cầu cánh nhỏ. Thông thờng trọng lợng kết cấu cánh thờng lấy trong khoảng sau: G k = (0,07 - 0,16). G Hoặc đối với máy bay chiến đấu thì: G k = (0,1 - 0,18).G 1.1.2.3. yêu cầu về vận hành - Ngoài việc đảm bảo cánh đủ cứng thì máy bay phải đảm bảo tính sống dai trong điều kiện sử dụng. - Việc thay thế kiểm tra và kiểm soát các chi tiết của cánh và các thiết bị lắp trong cánh phải đơn giản và thuận tiện. - Tháo dỡ và lắp ráp các thành phần kết cấu cũng nh khi chuyên chở chúng phải đơn giản. 1.1.2.4. yêu cầu về chế tạo. Hình dáng, kích thớc cánh phải đảm bảo chế tạo dễ dàng, dễ kiểm tra, độ dôi gia công nhỏ. Có thể sử dụng đợc các chi tiết sẵn có, đảm bảo sản xuất nhanh và rẻ. Kết cấu cánh cho phép áp dụng các phơng pháp chế tạo tiến bộ nhất, đảm bảo tính lắp lẫn, thay thế lẫn các cụm chi tiết, thành phần của cánh. 1.1.2.5. yêu cầu về chiến thuật-đảm bảo phối trí. Cánh có sự bố trí khác so với các thành phần khác trên máy bay, nó đợc bố trí sao cho tầm quan sát và tầm bắn tốt. Khi có lắp các loại vũ khói trên cánh thì nó không ảnh hởng đến đặc tính của các loại vũ khí đó. 1.2. hình dạng bên ngoài của cánh. 3 1.2.1. các thông số đặc trng. 1.2.1.1. kích thớc cánh. Kích thớc cánh đợc đặc trng bởi các thông số sau: - Sải cánh l, đó là khoảng cách giữa hai đầu mút cánh khi chiếu cánh lên mặt phẳng vuông góc với trục đối xứng của máy bay. - Dây cung cánh b, đây là độ dài nối đầu mứt mép vào và mép ra trên tiết diện prôphin cánh. Nh vậy giá trị dây cung thờng thay đổi theo chiều dài sải cánh. - Diện tích cánh S, là diệ tích của hình chiếu cánh trên mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đối xứng của máy bay. - Bề dày cánh c, đợc xác định tuỳ theo chiều dày prôphin cánh. Để đánh giá và so sánh các yêu cầu, u và nhợc điểm đặt ra cho từng loại cánh thì ngời ta dựa vào các thông số cụ thể sau: 4 - Độ dãn dài của cánh, thông số này đợc xác định một cách tổng quát nh sau: S l 2 = . Nếu cánh có dây cung không đổi (cánh hình chữ nhật), thì thông số này đợc tính đơn giản nh sau: b l = . - Độ thu hẹp cánh (độ vuốt nhọn cánh), thông số này xác định nh sau: k b b 0 = , trong đó: b 0 là dây cung gốc, và b k là dây cung mút cánh. - Bề dày tơng đối, là tỷ số giữa bề dày prôphin và chiều dài dây cung. Thông số này dùng để so sánh sự thay đổi bề dày prôphin dọc theo sải cánh. Từ thông số này ngời ta có thể phân cánh ra làm các loại nh: cánh dày, cánh mỏng và cánh trung bình. 1.2.1.2. prôphin tiết diện. Trên hình vẽ ta có: 1 là dây cung khí động trung binh, 2 gọi là đờng trung bình, đòng nhân. 3 là dây cung hình học, chiều dài của nó gọi là dây cung của prôphin b. f là độ cong lớn nhất của prôphin và gọi là độ cong prôphin. C là bề dày lớn nhất của prôphin đợc gọi là chiều dày prôphin. 5 Toạ độ xác định các thông số này trên prôphin đợc ký hiệu là x f , x c . khi chia các giá trị này cho dây cung prôphin ta đợc các toạ độ tơng đối. Thông thờng các giá trị này đợc xác định nh sau: - Với máy bay dới âm: )%3720( ữ= c x )%5,30( ữ= f x - Với máy bay cận âm: )%4030( ữ= c x )%5,30( ữ= f x - Với máy bay trên âm: %50> c x 0 = f x Nếu tăng bề dày cánh sẽ thuận lợi về mặt kết cấu, về độ bền và tận dụng đợc một cách tối u khoảng không bên trong cánh, nhng điều đó sẽ làm tăng lực cản trên cánh. Ngoài ra nếu các dây cung khí động không nằm trên một mặt phẳng thì sẽ xảy ra xoắn cánh, do các nguyên nhân: - Dùng nhiều loại prôphin khác nhau, và bố trí sao cho các dây cung hình học nằm trong cùng một mặt phẳng, xoắn trong trờng hợp này gọi là xoắn khí động. - Dùng cùng loại prôphin nhng dây cung khí động không nằm trong cùng một mặt phẳng, trờng hợp này gọi là xoắn hình học. - Ngoài ra cánh còn bị xoắn cả về mặt hình học và khí động. 1.2.2. hình chiếu bằng của cánh. Trong quá trình phát triển của máy bay, thì hình chiếu bằng của cánh máy bay cũng thay đổi để phù hợp theo từng mục đích cụ thể. Sau đây là một vài loại thông dụng: - Máy bay có tốc độ M = 0 - 0,6: dạng cánh thờng sử dụng là dạng hình chữ nhật, hình thang, kết hợp hình thang và hình chữ nhật, và hình elip. - Máy bay có tốc độ M = 0,6 - 2,5: dạng cánh thông dụng là cánh mũi tên, cánh tam giác, cánh hình thang có độ dãn dài nhỏ và mỏng. 6 Ch¬ng 2: ®Æc ®iÓm kÕt cÊu c¸nh m¸y bay B767 2.1. c¸c th«ng sè chÝnh cña m¸y bay B767 7 ChiỊu dµi tµu bay : 54.94m ChiỊu cao tµu bay : 16.03m §êng kÝnh th©n m¸y bay : 5.41m Tû lƯ s¶i c¸nh : 8.71 Diªn tÝch c¸nh : 256.32 m 2 Khèi lỵng nhiªn liƯu tèi ®a : xÊp xØ 26 tÊn VËn tèc bay ®êng dµi : km/h TÇm bay xa tõ : km. 2.2. C¸nh M¸y bay C¸nh lµ bé phËn c¬ b¶n ®Ĩ t¹o ra lùc n©ng cđa m¸y bay. C¸nh cđa m¸y bay B767 lµ c¸nh mòi tªn ®ỵc l¾p phÝa díi th©n víi gãc vĨnh lµ 6 o . Gãc mòi tªn lµ 31.5 o . Trªn c¸nh chÝnh cđa m¸y bay ®ỵc l¾p c¸c c¸nh l¸i ®Ĩ ®iỊu khiĨn m¸y bay. Ngoµi ra trªn m¸y bay cßn ®ỵc l¾p c¸c thïng dÇu, mét thïng dÇu trung t©m ®ỵc ®Ỉt díi bơng cđa m¸y bay, hai thïng dÇu bªn trong vµ hai thïng dÇu bªn ngoµi n»m trªn c¸nh ®èi xøng nhau qua thïng dÇu trung t©m. Hai thïng dÇu phÝa ngoµi c¸nh cã t¸c dơng t¨ng ¸p. Cánh máy bay B767 cũng như các loại máy bay dân dụng khác gồm có ba phần: cánh trái (left wing), cánh phải (right wing) và một phần cánh nằm trong thân (center wing). Bên trong cánh là rất nhiều các ngăn nhỏ thông với nhau làm nơi chứa nhiên liệu cho máy bay, người ta gọi dạng thùng nhiên liệu này là integral fuel tank. Trên mép trước của mỗi cánh trái-phải có 6 slat. Trên mép sau mỗi cánh có 2 cánh tà (1 outboard flap và1 inboard flap), 2 cánh lái liệng (1 outboard aileron và 1 inboard aileron). Mặt trên mỗi cánh có 6 tấm cản (4 outboard spoiler và 2 inboard spoiler). Ngoài ra, trên cánh còn được lắp động cơ và nhiều thiết bò để điều khiển khác. 8 CÁNH MÁY BAY B767-300 VÀ CÁC BỀ MẶT ĐIỀU KHIỂN TRÊN CÁNH 2.2.1. C¸nh TR£N TH¢N (CENTER WING) 2.2.1.1. Vỏ Center wing là phần cánh nằm trong thân, ở nửa dưới của section 45 từ Station 786 bulkhead đến Station 955 bulkhead. Phần vỏ của center wing ở mặt trên và phần mặt dưới khác nhau. Vỏ mặt trên gồm 2 lớp (panel) có độ dày 0.750 inch làm từ vật liệu 7150-T651. Mặt dưới gồm 4 lớp (panel) dày 0.840 inch và làm bằng vật liệu 2024-T391. 9 VỎ TRÊN CỦA CÁNH TRONG THÂN VỎ DƯỚI CỦA CÁNH TRONG THÂN * Phân bố nẹp (stringer) a. Phân bố của nẹp (stringer) trên lớp vỏ trên như sau: 10