Bài giảng Khí động lực học - Bài 3 - Nguyễn Mạnh Hưng

Nội dung text: Bài giảng Khí động lực học - Bài 3 - Nguyễn Mạnh Hưng

1. Khí động lực học (bài 3) 1
2. Phân bố lực nâng-lift distribution ⚫ Các loại cánh khác nhau cho phân bố lực nâng khác nhau. ⚫ Phân bố lực nâng elip cho lực cản là nhỏ nhất → thiết kế cánh để có phân bố lực nâng theo yêu cầu 2
3. Cánh elip-elliptical wing ⚫ Cánh hình chiếu dạng elip 3
4. Cánh chữ nhật-rectangular wing ⚫ Hình chiếu cánh dạng chữ nhật ⚫ Dùng cho máy bay tốc độ thấp 4
5. Cánh mũi tên-swept wing ⚫ Có hình dạng mũi tên như hình vẽ ⚫ Tăng vận tốc tới hạn 5
6. Cánh thon-tapered wing ⚫ Knowing the area (Sw), taper ratio (λ) and the span (b) of the wing, and whether the wing has sweep or not, the chord at any position on the span can be calculated by the formula 6
7. Standard mean chord ⚫ Standard mean chord (SMC) is defined as wing area divided by wing span, ⚫ where S is the wing area and b is the span of the wing. Thus, the SMC is the chord of a rectangular wing with the same area and span as those of the given wing. This is a purely geometric figure and is rarely used in aerodynamics. 7
8. Mean aerodynamic chord ⚫ MAC là vị trí dây cung đi qua vị trí lực nâng ⚫ Mean aerodynamic chord (MAC) is defined as ⚫ where y is the coordinate along the wing span and c(y) is the chord at the coordinate y. Other terms are as for SMC. 8
9. Cánh tìm MAC ⚫ Draw a line between half the tip chord and half the root chord. (Green) ⚫ Add the root chord to the tip ⚫ Add the tip chord to the root ⚫ Draw a diagonal line between these points (red) ⚫ Where the half chord line and the diagonal line meet draw a line parallel to the chord (blue) ⚫ About a quarter of the chord at this point is the Center of gravity for the wing. 9
10. Cánh xoắn-twist wing Cánh xoắn về mặt hình hoc Xoắn về mặt khí động -Độ vồng không đổi -Đường vồng thay đổi từ trong -Thay đổi góc tấn ban đầu Ra ngoài → cải tiện tách đong khi góc -Góc tấn ban đầu không đổi Tấn lớn →tách dòng → Kết hợp cả hai cách sẽ tốt hơn 10
11. Mất lực nâng-stall ⚫ stall is a sudden reduction in the lift forces generated by an airfoil. This occurs when the critical angle of attack of the airfoil is exceeded, typically about 14 to 16 degrees ⚫ Lực nâng thường ở vị trí 20-30% MAC 11
12. Dòng chảy quá độ âm 12
13. Số Mach tới hạn ⚫ Như đã biết, số Mach tính: M=V/a ⚫ Tuy nhiên số Mach trên cánh lớn hơn số Mach của máy bay ⚫ Số mach sẽ được hiển thị bở đồng hồ trên máy bay 13
14. Dòng quá độ âm ⚫ Ví dụ ở đây máy bay bay với vận tốc M=0.6, nhưng trên cánh có số M=0.8 14
15. Dòng quá độ âm ⚫ Khi vận tốc máy bay tăng tới M=0.8, vận tốc cục bộ trên cánh có giá trị M=1 ⚫ Số Mach này gọi là số Mach tới hạn ⚫ Mỗi loại cánh có M tới hạn khác nhau 15
16. Dòng quá độ âm ⚫ Khi vận tốc vượt vận tốc tới hạn M=0.85. Sinh ra vùng trên âm trên cánh→ sinh ra sóng va 16
17. Dòng quá độ âm ⚫ Khi M=0.9 vùng trên âm trên lưng cánh tăng, xuất hiện vùng trên âm dưới bụng cánh→ Sinh ra tách dòn→ giảm lực nâng 17
18. Dòng quá độ âm ⚫ M=0.92, sóng va tiếp tục tiến về phía đuôi của profile. 18
19. Dòng quá độ âm ⚫ M>1, sóng va sinh ra ở trước mép vào và ở mép ra 19
20. Lực cản sóng theo số Mach ⚫ M tăng, lực cản tăng ⚫ M>M tới hạn→ lực cản tăng nhanh 20
21. giảm lực cản/ thiết bị tạo xoáy votex genarators ⚫ Tạo xoáy để truyền năng lượng cho xoáy ⚫ Giảm tách dòng do sóng va ⚫ Giảm cường độ sóng va ⚫ Tăng lực cản ký sinh 21
22. giảm lực cản/ độ dày của cánh ⚫ Hình cho thấy: ⚫ Cánh mỏng hơn có sóng va yếu hơn ⚫ Tuy nhiên cánh là nơi chứa nhiên liệu, nên phải lựa chọn phù hợp ⚫ Thông thường thì cánh dùng có bề dày 15% ⚫ VD airbus 320 có bề dầy 18% 22
23. Giảm lực cản/Cánh mũi tên ⚫ cánh mũi tên thường 30° ⚫ Cánh mũi tên tăng vận tốc tới hạn 23
24. Profile quá độ âm ⚫ Là profile sử dụng hiệu quả trong vùng quá độ âm ⚫ Profile cánh quá độ âm giảm cường độ sóng va trên cánh 24
25. Profile quá độ âm ⚫ Thuận lợi ⚫ Tăng lực nâng→ giảm diện tích cánh ⚫ Tăng M tới hạn→ giảm góc mũi tên của cánh ⚫ Khó khăn ⚫ Tăng lực cản của cánh 25
26. Dòng trên âm ⚫ Đối với dòng trên âm xảy ra các hiện tượng sóng 26
27. Dòng trên âm/sóng va thẳng 27
28. Sóng va Sóng va thẳng Sóng va xiên -Sóng va thẳng chỉ xuất hiện -Tồn tại trên và dưới vât trước vật -Thay đổi hướng dòng sau -Hướng của dòng không đổi sóng va Sau sóng va -Vận tốc giảm nhưng vẫn -Áp suất tĩnh, KLR, nhiệt độ trên âm Tăng -Áp suất tĩnh, KLR, nhiệt độ -Áp suất tổng thì giảm Tăng -Áp suất tổng thì giảm 28
29. Sóng dãn ⚫ Sinh ra khi dòng trên âm mở rộng tiết diện ⚫ Vận tốc tăng sau sóng dãn ⚫ Áp suất tính, LLR, nhiệt độ giảm ⚫ Áp suất tổng không đổi 29
30. Profile cánh trên âm ⚫ Để thấy profile cánh trên âm, ta xét đầu tiên với cánh phẳng ở góc tấn dương ⚫ Mép vào sinh ra sóng dãn ở phía trên và sóng va xiên ở phía dưới ⚫ Sinh ra áp suất đều trên và dưới cánh 30
31. Profile cánh trên âm ⚫ Lực nâng sinh ra ở vị trí 50% day cung ⚫ Góc tấn tăng → lực cản sẽ tăng 31
32. Cánh hình thoi/ góc tấn 0° ⚫ Áp suất tăng ở nửa phía trước, áp suất giảm ở nửa phía sau ⚫ Không có lực nâng 32
33. Cánh hình thoi/ góc tấn 3° ⚫ Có sự thay đổi giá trị áp suất phần trước và sau → sinh ra lực nâng 33
34. Cánh hình cung tròn ⚫ Sinh ra sóng va xiên tại mép vào và mép ra ⚫ Trên biên sinh ra sóng dãn ⚫ Nhìn chung đối với canhs trên âm, là vị trí của lực nâng ở 50% dây cung 34
35. Tàu lượn ⚫ Là thiết bị bay sử dụng cánh nâng nhưng không có động cơ ⚫ Để bay được cần: ⚫ Kéo bởi một máy bay, ô tô ⚫ Nhảy từ độ cao xuống 35
36. Cấu tạo tầu lượn ⚫ Gồm ba bộ phận chính ⚫ Thân: nhỏ chứa thiết bị và người điều khiển, dài 6-10m ⚫ Cánh: sải cánh lớn 20-70m ⚫ Đuôi: điều khiển hoạt động, ổn định của tàu lượn ⚫ Vận tốc max: 100km/h 36