Phân tích chuyển động, ổn định và điều khiển của máy bay

ứ hai này chúng ta sẽ đi sâu vào chi tiết tức là đi phân loại các loại ổn định, các khả năng điều khiển quanh các trục mà một máy bay thông thường có thể có đồng thời cũng mô tả các bộ phận quan trọng góp phần điều khiển máy bay như là các cánh lái hướng, cánh lái độ cao, cánh lái liệng ... Chương 3 khác với hai chương trước ở chương này chúng ta sẽ đi nghiên cứu phần lượng của vấn đề nghĩa là sẽ đi sâu vào các phương trình, các mô hình toán học áp dụng cho máy bay. Chương 4 đây là phần áp dụng những kiến thức, những lý thuyết ở phần trên để tính toán sự ổn định của một máy bay cụ thể ở một chế độ bay xác định. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SỰ ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY BAY 1. Giới thiệu tổng quan về ổn định và điều khiển 1.1Ổn định tĩnh Ổn định là thuộc tính của một trạng thái cân bằng - là trạng thái bay bình ổn đồng nhất tổng các lực và mômen đối với trọng tâm máy bay đều bằng 0. Ổn định tĩnh là xu hướng đầu tiên của máy bay trở về trạng thái cân bằng của nó sau khi bị kích động. 1.2 Ổn định động Trong nghiên cứu ổn định động chúng ta xem xét diễn biến thời gian của chuyển động của máy bay sau khi nó bị nhiễu tác động từ điểm cân bằng của nó. Chú ý rằng máy bay có thể ổn định tĩnh nhưng không ổn định động. Ổn định tĩnh vì thế không đảm bảo cho sự ổn định động. Tuy nhiên máy bay muốn ổn định động thì trước hết nó phải ổn định tĩnh. 1.3 Điều khiển máy bay Điều khiển máy bay là quá tình biến đổi các tham số chuyển động của máy bay theo ý muốn của người phi công để đạt mục đích của chuyến bay. Về bản chất thì đây là qúa trình tác động vào cơ quan điều khiển nhằm thay đổi các lực và mômen tác dụng lên máy bay làm cho máy bay bay theo quỹ đạo mong muốn. Quá trình điều khiển gồm 4 khâu: - Thu nhận thông tin về mục tiêu và nhiệm vụ điều khiển nghĩa là thu nhận các thông số định trước về mục tiêu, nhiệm vụ cần đạt. - Thu nhận thông tin trong khi điều khiển tức là thu nhận các thông số tức thời xuất hiện khi điều khiển về khí tượng, sự sai lệch của máy bay... - Phân tích thông tin để đưa ra hành động điều khiển: Dựa trên cơ sở các thông tin về mục tiêu, nhiệm vụ điều khiển và các thông tin tức thời xuất hiện trong quá trình điều khiển, phải so sánh các sai lệch các thông số tức thời với thông số cần đạt được để đưa ra thông tin điều khiển máy bay. - Tác động lên cơ quan điều khiển thông tin điều khiển được biến đổi thành các tín hiệu điều khiển cơ, điện,... tác động lên các cơ quan cần thiết để đạt được ý đồ điều khiển. Các nhóm cơ quan điều khiển: - Nhóm các thiết bị điều khiển chúc ngóc: cánh lái độ cao, đuôi ngang - Nhóm các thiết bị điều khiển nghiêng: cánh lái liệng, tấm cản,... - Nhóm các thiết bị điều khiển hướng: cánh lái hướng, phanh bánh,... - Nhóm các thiết bị điều khiển tốc độ bay: động cơ, tấm giảm tốc, dù giảm tốc,... 2 DANH SÁCH VÀ ĐỊNH NGHĨA CÁC THUẬT NGỮ - sải cánh - dây cung trung bình - mômen quán tính đối với trục dọc của máy bay x - mômen quán tính đối với trục ngang của máy bay y - mômen quán tính đối với trục thẳng đứng của máy bay z - mômen quán tính ly tâm đối với mặt phẳng của máy bay xz - số Mach - áp suất động - diện tích cánh - vận tốc tham chiếu của máy bay - Góc tấn - Góc trượt cạnh 3 Các hệ trục tọa độ: Các hệ trục tọa độ cần xác định sử dụng khi tính toán. Hệ tọa độ cố định Oxyz gắn cố định với mặt đất. Trục z thẳng đứng hướng xuống dưới. Ox là một hướng đặc trưng thường là hướng từ máy bay tới mục tiêu mà máy bay cần bay tới. Trục Oy cùng với Ox, Oz tạo thành một tam diện thuận. Hệ trục chuyển động tịnh tiến cùng với máy bay có gốc ở trọng tâm máy bay và các trục lần lượt song song với các trục cố định . Hệ trục gắn cố định với máy bay có gốc C là trọng tâm máy bay. Trục thường là trục dọc của máy bay hướng về phía mũi. Trục nằm trong mặt phẳng đối xứng của máy bay hướng xuống dưới vuông góc với trục . Trục vuông góc với và với 2 trục này tạo thành một tam diện thuận. Hệ tọa độ không tốc có gốc ở khối tâm C, trục trùng với không tốc V- là vận tốc tương đối của khối tâm máy bay so với môi trường không khí chưa bị nhiễu động bởi chuyển động máy bay, khác với địa tốc Vk là vận tốc tuyệt đối của khối tâm máy bay Vk=VC (so với hệ tọa độ cố định Oxyz). Mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đối xứng của máy bay . Trục vuông góc với mặt phẳng và tạo với một tam diện thuận. Hệ tọa độ địa tốc hay là hệ tọa độ quỹ đạo có gốc ở khối tâm C, trục trùng với Vk. Mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng ngang , trục vuông góc với mặt và tạo thành một tam diện thuận. Chuyển động của máy bay có thể phân tích thành hai thành phần cơ bản: Chuyển động theo là chuyển động tịnh tiến của hệ trục so với hệ trục cố định Oxyz và chuyển động tương đối là chuyển động của hệ trục so với hệ trục . Chuyển động tương đối là chuyển động quanh khối tâm C. Vị trí hệ trục có thể biểu diễn bằng 3 phép quay liên tiếp nhau, các góc quay này gọi là góc quay Euler. Từ hệ trục ta thực hiện 3 phép quay sau: Quay hệ trục quanh trục một góc hướng đến trục . Quay hệ trục quanh trục một góc chúc ngóc để đến hệ trục . Quay hệ trục quanh một góc nghiêng hoặc góc xoắn để đến hệ trục . Hệ trục này chính là hệ trục . Các góc gọi là các góc quay Euler: góc hướng là góc giữa trục và hình chiếu của lên mặt phẳng nằm ngang, góc chúc ngóc là góc giữa trục và mặt phẳng nằm ngang, góc nghiêng là góc giữa mặt phẳng đối xứng của máy bay với mặt phẳng thẳng đứng chứa . 4 Các trục của máy bay Khi máy bay thay đổi tư thế của nó trong khi bay thì nó phải xoay quanh một hoặc nhiều hơn một trong ba trục. Hình vẽ dưới đây chỉ ra ba trục, đây là các đường thẳng tưởng tượng đi qua trọng tâm của máy bay. Hình * Ba trục của máy bay Các trục của máy bay có thể được xem như là các trục xe tưởng tượng mà máy bay quay xung quanh như một bánh xe. Tại tâm - nơi giao nhau của ba trục và chúng đôi một vuông góc nhau. Trục mở rộng chiều dài xuyên qua thân từ mũi tới đuôi gọi là trục dọc. Trục mở rộng theo bề ngang từ mút cánh này đến mút cánh kia là trục ngang. Còn trục đi qua tâm từ đỉnh tới đáy được gọi là trục thẳng đứng. Chuyển động quanh trục dọc giống như lắc lư một con tàu từ cạnh này sang cạnh kia. Trong thực tế, các tên được đặt cho việc miêu tả chuyển động quanh ba trục của máy bay xuất phát từ các thuật ngữ của ngành hàng hải. Chúng được chấp nhận làm thuật ngữ trong ngành hàng không bởi vì có sự tương tự về chuyển động giữa máy bay và tàu thuyền. Vì vậy chuyển động quanh trục dọc được gọi là chuyển động nghiêng (roll), chuyển động dọc theo trục ngang gọi là chuyển động chúc ngóc (pitch). Cuối cùng, một máy bay chuyển động quanh trục thẳng đứng của nó được gọi là chuyển động hướng (yaw). Đây là chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang của mũi máy bay. Chuyển động nghiêng, chúc ngóc, hướng các chuyển động của máy bay thực hiện quanh trục dọc, ngang, thẳng đứng của nó được điều khiển bởi ba mặt điều khiển. Cánh lái liệng (aileron) điều khiển chuyển động nghiêng và được đặt ở mép sau của các cánh. Chuyển động chúc ngóc chịu tác động của các cánh lái độ cao (elevator) là bộ phận ở phía sau của đuôi ngang. Chuyển động hướng được điều khiển bởi cánh lái hướng là bộ phận nằm phía sau của đuôi đứng. Hình * Chuyển động của máy bay quanh các trục của nó CHƯƠNG 2 KHÁI NIỆM CHI TIẾT VỀ ỔN ĐỊNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Một máy bay phải có độ ổn định để duy trì một đường bay đồng nhất và phục hồi từ các lực nhiễu tác động vào. Vì thế để đạt tới hiệu quả tốt nhất máy bay phải có đáp ứng thích hợp với chuyển động của điều khiển. Ba khái niệm đề cập trong bất cứ thảo luận nào về ổn định và điều khiển là: (1) Ổn định, (2) Tính cơ động, (3) Tính điều khiển. Tính ổn định là đặc tính của một máy bay có xu hướng làm cho nó bay theo một đường thẳng và đồng mức. Tính cơ động là khả năng của một máy bay chuyển trực tiếp sang một đường bay mong muốn và chịu đựng một ứng suất đặt vào. Tính điều khiển là chất lượng đáp ứng của một máy bay đối với các lệnh điều khiển từ phi công trong khi cơ động máy bay. 2.1 Ổn định tĩnh Một máy bay ở trạng thái cân bằng khi tổng tất cả các lực và mômen tác dụng lên nó bằng không. Một máy bay trong trạng thái cân bằng không gia tốc và máy bay tiếp tục ở trạng thái ổn định. Một cơn gió mạnh hay một sai lệch điều khiển làm nhiễu loạn sự cân bằng, và máy bay có gia tốc vì sự mất thăng bằng của mômen hay lực. Ba loại ổn định tĩnh được định nghĩa bởi đặc điểm của chuyển động kéo theo sự nhiễu loạn từ vị trí cân bằng. Ổn định tĩnh tích cực tồn tại khi vật bị nhiễu loạn có xu hướng trở về vị trí cân bằng. Ổn định tĩnh tiêu cực hay mất ổn định tĩnh tồn tại khi vật bị kích động có xu hướng tiếp tục theo hướng của tác động. Ổn định tĩnh phiếm định tồn tại khi vật bị nhiễu loạn hoặc không có xu hướng trở về hoặc tiếp tục theo hướng dịch chuyển, nhưng vẫn giữ trong trạng thái cân bằng theo hướng nhiễu loạn. Hình * Các dạng ổn định tĩnh 2.1.1 Ổn định dọc trục Khi một máy bay có xu hướng giữ một góc tấn không đổi đối với gió khi đó nó không có xu hướng chúc mũi xuống và bổ nhào hay nâng mũi nó lên và chòng chành mất điều khiển, ta gọi nó có tính ổn định dọc. Ổn định dọc có quan hệ tới chuyển động chúc ngóc. Hoạt động của bộ ổn định phụ thuộc vào tốc độ và góc tới của máy bay. Hình vẽ dưới đây minh họa sự phân bố của lực nâng đuôi đối với tính ổn định. Nếu máy bay thay đổi góc tấn, một sự thay đổi trong lực nâng thực hiện tại tâm khí động (tâm áp suất) của bộ ổn định ngang. Hình * Sự tạo thành lực nâng đuôi Dưới một số điều kiện về vận tốc, tải trọng và góc tới, dòng không khí trên bộ ổn định ngang tạo ra một lực đẩy đuôi lên hoặc xuống. Khi các điều kiện như thế dòng không khí tạo ra lực cân bằng lên hoặc xuống, các lực được gọi là cân bằng với nhau. Điều kiện này thường được tìm thấy trong chuyến bay đồng mức trong không khí tĩnh lặng. 2.1.2 Ổn định hướng Ổn định quanh trục dọc liên quan tới ổn định hướng. Máy bay có thể được thiết kế sao cho khi nó bay thẳng đồng mức nó duy trì hướng bay thậm chí phi công không tác động tay, chân lên các bộ phận điều khiển. Nếu một máy bay phục hồi một cách tự động từ một cái sống đuôi, nó có thể được thiết kế tốt và sở hữu sự thăng bằng hướng tốt. Bộ ổn định thẳng đứng là mặt chính điều khiển ổn định hướng. Như minh họa trên hình vẽ sau, khi một máy bay bị trượt cạnh hoặc quay quanh trục thẳng đứng, đuôi đứng sẽ sinh ra một sự thay đổi trong góc tới với sự thay đổi lực nâng kéo theo (không nên nhầm lẫn với sự thay đổi lực nâng tạo ra bởi cánh). Sự thay đổi lực nâng, hay lực cạnh, trên đuôi đứng tạo ra một mômen đặt tại trọng tâm quanh trục thẳng đứng có xu hướng đưa máy bay trở về đường bay ban đầu. Hình * Sự ảnh hưởng của đuôi đứng tới ổn định hướng Cánh có góc cụp giúp đỡ cho việc ổn định hướng. Nếu máy bay quay quanh trục thẳng đứng từ hướng bay của nó, cánh ở xa hơn về phía trước yêu cầu lực cản lớn hơn cánh ở phía sau. Tác dụng của lực cản là giữ cho cánh ở xa hơn về phía trước và làm cho các cánh khác đuổi theo. Ổn định hướng cũng được giúp đỡ bằng cách sử dụng một cái vây ở lưng và một cái thân dài. Số Mach lớn của máy bay trên âm làm giảm sự ảnh hưởng của đuôi đứng tới ổn định hướng. Để sinh ra ổn định hướng yêu cầu ở số Mach lớn một đuôi đứng có diện tích rất lớn có thể rất cần thiết. Cánh ở sườn cũng có thể được thêm vào như một phần phụ để gia tăng ổn định hướng. 2.1.3 Ổn định cạnh Chúng ta đã biết rằng chuyển động chúc ngóc là chuyển động quanh trục ngang của máy bay và chuyển động hướng là chuyển động quanh trục thẳng đứng của nó. Chuyển động xung quanh trục dọc là chuyển động ngang hay chuyển động nghiêng. Xu hướng để đưa máy bay về tư thế ban đầu từ chuyển động như thế được gọi là ổn định cạnh. Ổn định cạnh của một máy bay bao gồm sự xem xét mômen quanh trục dọc do sự trượt cạnh. Một sự trượt cạnh có xu hướng sinh ra đồng thời cả chuyển động nghiêng và chuyển động hướng. Nếu một máy bay có mômen nghiêng thích hợp một sự trượt cạnh sẽ làm cho máy bay trở về tư thế bay đồng mức. Bề mặt chính để tạo ra ổn định cạnh của máy bay là cánh. Tác dụng của góc nhị diện hình học của một cánh góp phần rất lớn vào ổn định cạnh. Như chỉ ra trên hình vẽ một cánh với góc vểnh làm gia tăng lực nâng. Sự thay đổi trong lực nâng ảnh hưởng đến mômen nghiêng có xu hướng làm cánh uốn lên. Khi cánh có góc mũi tên tác dụng của góc vểnh làm gia tăng một cách nhanh chóng với một sự thay đổi hệ số lực nâng của cánh. Góc mũi tên cánh là góc giữa một đường vuông góc với đường tâm của thân và cung ¼ của mỗi tiết diện cánh. Góc mũi tên kết hợp với góc vểnh làm cho tác dụng của góc vểnh thêm gia tăng. Như chỉ ra trên hình vẽ cánh mũi tên trong một chuyển động trượt cạnh có cánh hoạt động trong trường gió với một sự giảm hiệu quả trong góc mũi tên, trong khi cánh không nằm trong trường gió thì đang hoạt động với một sự gia tăng trong góc mũi tên. Hình * Tác dụng của góc mũi tên cánh lên ổn định ngang Hình * Sự ảnh hưởng của góc vểnh tới ổn định ngang Cánh ở trong gió làm tăng lực nâng hơn, và cánh ở ngoài trường gió thì làm gia tăng ít hơn. Điều này làm cho máy bay có xu hướng phục hồi một tư thế bay đồng mức. Một lượng góc vểnh cần thiết để tạo ra các chất lượng bay thỏa mãn sẽ biến đổi lớn với loại và mục đích của máy bay. Nhìn chung thì góc vểnh hiệu quả được giữ ở một góc nhỏ bởi vì rằng sự lăn tròn ở góc vểnh lớn sẽ gây ra nhiều vấn đề. Tác dụng quá mức của góc vểnh có thể dẫn tới hiện tượng vừa lăn ngiêng vừa chuyển động xoắn ốc (Dutch roll), rất là khó khăn trong việc kết hợp với cánh lái hướng để cơ động nghiêng, hay đưa ra yêu cầu quá đáng cho công suất điều khiển cạnh trong suốt quá trình cất cánh và hạ cánh có gió ngang. 2.2 Ổn định động Trong khi ổn định tĩnh đề cập tới xu hướng của một vật thể dịch chuyển trở về vị trí cân bằng thì ổn định động lại đề cập tới kết quả chuyển động theo thời gian. Nếu một vật bị làm lệch ra khỏi vị trí cân bằng diễn biến thời gian của chuyển động định nghĩa ổn định động của vật đó. Nói chung, một vật chỉ ra sự ổn định động tích cực nếu biên độ của chuyển động giảm theo thời gian. Nếu biên độ của chuyển động tăng theo thời gian thì vật đó không ổn định động. Bất cứ máy bay nào cũng phải chỉ ra các mức độ yêu cầu về ổn định tĩnh và ổn định động. Nếu một máy bay được thiết kế là ổn định tĩnh và một tốc độ mất ổn định nhanh, máy bay như thế sẽ rất khó để bay, nếu không muốn nói là không thể. Thông thường, ổn định động tích cực được yêu cầu trong một thiết kế máy bay để bảo vệ các dao động tiếp tục không mong muốn của máy bay. 2.3 Điều khiển Điều khiển là hành động được thực hiện để làm cho máy bay theo đuổi bất cứ đường bay mong muốn nào. Khi một máy bay được gọi là có thể điều khiển được, có nghĩa là máy bay đáp ứng dễ dàng và nhanh chóng tới chuyển động của điều khiển. Các bề mặt điều khiển khác nhau được sử dụng để điều khiển máy bay xung quanh ba trục của nó. Sự dịch chuyển của các mặt điều khiển trên một máy bay thay đổi dòng khí trên bề mặt máy bay. Điều này ngược lại, tạo ra sự thay đổi trong sự cân bằng lực tác dụng nhằm giữ cho chuyến bay là thẳng và đồng nhất. 2.3.1 Các bề mặt điều khiển bay Các bề mặt điều khiển bay là các cánh được gắn bản lề hay có thể chuyển động được thiết kế nhằm thay đổi cư xử của máy bay trong suốt quá trình bay. Các bề mặt này có thể được chia làm ba nhóm, thường được nói đến là nhóm chính, nhóm thứ cấp và nhóm trợ giúp. 2.3.1.1 Nhóm chính Nhóm chính bao gồm cánh lái liệng (aileron), cánh lái độ cao (elevator), và cánh lái hướng (rudder). Các bề mặt này được sử dụng cho việc làm chuyển động máy bay quanh ba trục của nó. Hình * Các mặt điều khiển chính của máy bay Cánh lái liệng và cánh lái độ cao thường được vận hành từ buồng lái bởi một cần điều khiển trên máy bay động cơ đơn và bởi một tổ hợp bánh xe và đòn gánh trên máy bay nhiều động cơ. Cánh lái hướng được vận hành bởi bàn đạp chân trên tất cả các loại máy bay. 2.3.1.2 Nhóm thứ cấp Nhóm thứ cấp bao gồm các tấm bình ổn và tấm đàn hồi. Các tấm bình ổn là các cánh nhỏ được gắn vào sau mép vào của các bề mặt điều khiển chính. Mục đích của tấm bình ổn là cho phép phi công làm bình ổn bất kỳ điều kiện mất cân bằng nào có thể tồn tại trong quá trình bay mà không tạo ra bất kỳ áp suất nào trên các bộ phận điều khiển chính. Mỗi tấm bình ổn được gắn bản lề tới bề mặt điều khiển chính của nó, nhưng được vận hành một cách độc lập. Hình * Các tấm bình ổn Các tấm đàn hồi cũng tương tự về hình dạng với các tấm bình ổn nhưng có mục đích hoàn toàn khác. Các tấm đàn hồi được sử dụng nhằm giúp phi công trong việc dịch chuyển các bề mặt điều khiển chính. 2.3.1.3 Nhóm trợ giúp Nhóm trợ giúp bao gồm các bề mặt điều khiển bay là cánh tà cánh, tấm giảm tốc, phanh tốc độ, slat, cánh tà và khe hở mép vào. Nhóm trợ giúp có thể chia thành 2 nhóm con. Các nhóm con này thì có nhóm có mục đích chính là gia tăng lực nâng và có nhóm thì làm giảm lực nâng. Trong nhóm thứ nhất là cánh tà, cả mép ra, mép vào và các khe hở. Các thiết bị làm giảm lực nâng là phanh và tấm giảm tốc. Cánh tà làm gia tăng diện tích cánh vì thế làm gia tăng lực nâng khi cất cánh và giảm vận tốc trong quá trình hạ cánh. Những cánh này có thể thu vào và xếp thẳng vào biên dạng cánh. Những cánh khác đơn giản là một phần của lớp vỏ ở bên dưới được mở rộng vào trong dòng khí vì thế làm máy bay bay chậm lại. Các cánh tà ở mép vào là các cánh được mở rộng từ và thu vào trong mép vào của cánh chính. Một số sự lắp ráp tạo ra một khe hở (một khoảng trống ở giữa cánh được mở rộng và mép vào). Cánh tà (cũng được gọi là slat đối với một số nhà sản xuất) và khe hở tạo lực nâng bổ sung ở tốc độ thấp của quá trình cất và hạ cánh. Các cài đặt khác có các khe hở thường trực được xây dựng trong mép vào của cánh. Ở tốc độ bay bằng, các cánh tà ở mép ra và mép vào (slat) được thu vào trong cánh một cánh thích hợp. Các thiết bị làm giảm lực nâng là phanh tốc độ (các tấm giảm tốc - spoilers). Trong một số sự cài đặt, có hai loại tấm giảm tốc. Tấm giảm tốc đất chỉ được mở rộng chỉ sau khi máy bay ở trên mặt đất vì thế bổ sung cho hoạt động phanh. Tấm giảm tốc bay trợ giúp trong điều khiển cạnh bằng việc mở rộng bất cứ khi nào cánh lái liệng trên cánh đó xoay lên. Khi hoạt động như một cái phanh tốc độ, các tấm giảm tốc trên cả hai cánh đều được bật lên - tấm ở bên cánh có cánh lái liệng xoay lên thì được mở lên nhiều hơn các tấm ở cánh có cánh lái liệng xoay xuống. Điều này làm cho việc vận hành phanh tốc độ và điều khiển được thực hiện một cách đồng bộ. Slat là các mặt điều khiển có thể dịch chuyển được liên kết với mép vào của các cánh. Khi slat đóng lại nó trở thành mép vào của cánh. Khi ở vị trí mở (mở rộng về phía trước), một khe hở được tạo ra giữa slat và mép vào của cánh. Ở tốc độ thấp máy bay điều này làm gia tăng lực nâng và cải thiện các đặc tính điều khiển, cho phép máy bay được điều khiển ở các tốc độ dưới tốc độ hạ cánh bình thường. 2.3.2 Điều khiển quanh trục dọc Chuyển động của máy bay quanh trục dọc được gọi là lăn tròn và rẽ ngoặt. Các cánh lái liệng được sử dụng để điều khiển chuyển động này. Hình * Hoạt động của cánh lái liệng Các cánh lái liệng tạo thành một phần của cánh và được đặt ở trong mép ra của cánh hướng về các đầu mút cánh. Các cánh lái liệng là các mặt điều khiển của một bề mặt cánh cố định. Cánh lái liệng ở vị trí trung lập khi thẳng hàng với mép ra của cánh. Các cánh lái liệng phản ứng với áp suất cạnh tác dụng vào cần điều khiển. Áp suất tác dụng nhằm điều khiển cần lái hướng về phía bên phải làm cánh lái liệng bên phải xoay lên và làm cánh lái bên trái hạ xuống, làm cho máy bay rẽ sang phải. Các cánh lái liệng được liên kết cùng nhau bằng các dây cáp điều khiển sao cho khi một cánh lái hạ xuống cái còn lại nâng lên. Chức năng của cánh hạ thấp là làm gia tăng lực nâng bằng việc gia tăng độ uốn cánh. Trong lúc đó cánh lái hạ xuống cũng làm tăng lực cản bổ sung bởi vì nó ở khu vực có áp suất cao ở phía dưới cánh. Cánh lái liệng vểnh lên trên phía đối diện của cánh làm giảm lực cản tác dụng lên phần cuối của cánh. Lực nâng gia tăng trên cánh mà có cánh lái liệng hạ xuống sẽ làm nâng cánh chính lên. Điều này làm cho máy bay lăn tròn xung quanh trục dọc của nó như trên hình vẽ. Hình * Hệ thống điều khiển cánh lái liệng Do sự tác dụng của lực nâng gia tăng trên cánh với cánh lái liệng đã được hạ xuống, lực cản cũng được gia tăng. Lực cản này cố gắng để đẩy mũi theo hướng của cánh cao hơn. Bởi vì các cánh lái được sử dụng với cánh lái hướng khi rẽ máy bay, lực cản gia tăng cố gắng làm cho máy bay rẽ theo hướng ngược với mong muốn. Nhằm tránh tác dụng không mong muốn máy bay thường được thiết kế với sự di chuyển khác nhau của các cánh lái liệng. Sự di chuyển khác nhau của các cánh lái liệng như hình vẽ làm cho sự dịch chuyển đi lên của cánh lái liệng là nhiều hơn so với sự dịch chuyển đi xuống đối với một chuyển động cho trước của cần điều khiển hay bánh xe trong buồng lái. Hình * Bộ điều khiển vi phân các cánh lái liệng Các tấm giảm tốc hay các phanh tốc độ được lắp ráp tương thích với bề mặt phía trên của cánh. Chúng thường chuyển động lên phía trên bằng các cơ cấu chấp hành thủy lực phản ứng lại chuyển động điều khiển của cần lái trong buồng lái. Mục đích của các tấm giảm tốc là làm xáo trộn dòng trơn của không khí ngang qua đỉnh của cánh vì thế tạo ra một sự gia tăng lực cản và giảm lực nâng trên cánh đó. Tấm giảm tốc trên cạnh kia vẫn còn giữ một vị trí thẳng. Khi các tấm giảm tốc được sử dụng như là phanh tốc độ chúng chuyển động xuống dưới một cách đồng bộ. Một cái đòn bẩy riêng biệt nhằm vận hành các tấm giảm tốc như là phanh tốc độ. Trong khi chúng ta có xu hướng nghĩ rằng một tấm giảm tốc như là một thiết bị được điều khiển, phức tạp, chúng ta sẽ giữ một quan điểm rằng một số không thể điều khiển được. Một số tấm giảm tốc hoạt động tự động chỉ khi góc tấn là lớn. Sự lắp ráp này giữ cho chúng nằm ngoài dòng ngang ở chế độ bay bằng và bay ở tốc độ cao. Một tấm giảm tốc cố định có thể là một mũi nêm nhỏ gắn vào mép vào của cánh như hình. Hình * Các tấm giảm tốc cố định Loại tấm giảm tốc này làm cho bộ phận phía trong của cánh rơi vào trạng thái mất ổn định trước phần cánh ở phía ngoài mút, phần cánh ở phía ngoài results in aileron control right up to the occurrence of complete wing stall. Sử dụng sự chính xác cao trong sự định vị của các tấm giảm tốc ở mép vào của cánh khi lắp đặt lại chúng sau khi chúng được tháo rời để bảo dưỡng. Việc định vị không thích hợp có thể gây ra tác dụng ngược lại. Luôn luôn làm theo sự hướng dẫn của các nhà sản xuất đối với việc định vị và phương pháp lắp ghép. 2.3.3 Điều khiển xung quanh trục thẳng đứng Quay mũi của máy bay làm cho máy bay quay xung quanh trục thẳng đứng của nó. Việc xoay máy bay quanh trục thẳng đứng được gọi là Yawing. Chuyển động này được điều khiển vởi cánh lái hướng như minh họa trên hình vẽ. Hình * Hoạt động của cánh lái hướng Cánh lái hướng là một bề mặt điều khiển có thể dịch chuyển được được nối với mép ra của bộ ổn định dọc. Để rẽ máy bay sang phải, cánh lái hướng được dịch chuyển sang phải. Cánh lái hướng nhô ra dòng không khí chảy bao quanh máy bay sinh ra một lực tác dụng lên nó. Đây là lực cần thiết tạo ra mômen quay đối với trọng tâm làm cho máy bay rẽ sang phải. Nếu cánh lái hướng được dịch chuyển sang trái nó sẽ sinh ra một chuyển động quay ngược chiều kim đồng hồ và máy bay sẽ rẽ sang trái. Cánh lái hướng cũng được dùng để điều khiển rẽ nghiêng trong khi bay. Chức năng chính của cánh lái hướng là đổi hướng máy bay. Sự thay đổi hướng bay này được duy trì bởi áp suất cạnh của dòng khí chuyển động qua các bề mặt thẳng đứng. Khi máy bay bắt đầu trượt áp suất cánh lái hướng được áp dụng để giữ cho máy bay hướng theo hướng mong muốn. Trượt hay trượt cạnh liên quan đến chuyển động bất kỳ của máy bay sang bên sườn hoặc hướng xuống dưới theo hướng đi vào trong của sự đổi hướng. Trượt cạnh liên quan tới dịch chuyển lên trên và ra phía ngoài từ tâm của sự đổi hướng. 2.3.4 Điều khiển quanh trục ngang Khi mũi của máy bay được nâng lên hay hạ xuống, nó bi xoay xung quanh trục ngang. Các cánh lái độ cao là các bề mặt có thể điều khiển và dịch chuyển để tạo ra chuyển động này (như hình). Chúng được gắn bản lề với mép ra của bộ ổn định ngang. Hình * Hoạt động của cánh lái độ cao Các cánh lái độ cao được sử dụng làm cho máy bay bay lên hay bổ nhào xuống và cũng đạt được lực nâng từ các cánh để giữ máy bay bay ở chế độ đồng mức ở bất cứ tốc độ bay nào. Các cánh lái độ cao có thể chuyển động đi lên hoặc xuống. Nếu cánh lái quay lên nó làm giảm lực nâng lên đuôi làm đuôi bị hạ xuống và nâng mũi lên. Nếu cánh lái quay xuống nó làm gia tăng lực nâng tác dụng lên đuôi và làm cho đuôi nâng lên, mũi hạ xuống. Làm hạ thấp mũi máy bay làm tăng tốc độ tiến về phía trước của máy bay và nâng cao mũi thì làm giảm tốc độ bay. Một số máy bay sử dụng một mặt nằm ngang có thể dịch chuyển được gọi là một bộ ổn định (xem hình vẽ). Bộ ổn định nhằm cùng một mục đích như bộ ổn định ngang và cánh lái độ cao kết hợp. Khi cần điều khiển từ buồng lái chuyển động bộ ổn định được dịch chuyển để làm nâng cao hoặc hạ thấp mép vào của cánh, vì thế làm thay đổi góc tấn và lực nâng tác dụng lên bề mặt đuôi. Hình * Bộ ổn định ngang có thể chuyển động được Các bộ phận được lắp để làm máy bay ổn định được thiết kế bao gồm bộ ổn định thẳng đứng và ngang. Các bộ ổn định được điều chỉnh tại một góc như hình vẽ. Sự sắp xếp này được gọi là đuôi hình cánh bướm hay hình chữ V. Hình * Đuôi hình cánh bướm hay hình chữ V Các mặt điều khiển được gắn bản lề với các bộ ổn định ở mép ra của cánh. Phần ổn định của sự sắp xếp này được gọi là bộ ổn định, và phần điều khiển được gọi là bánh lái hay là cánh lái hướng. Các cánh lái hướng này có thể vận hành có thể đồng thời lên hoặc xuống cùng một thời điểm. Khi được sử dụng theo cách này kết quả thu được tương tự như với bất cứ loại cánh lái độ cao nào. Hoạt động này được điều khiển bởi cần lái hay thanh điều khiển. Các cánh lái hướng có thể được làm để dịch chuyển mỗi cái ngược chiều nhau bằng việc đẩy bàn đạp cánh lái hướng sang trái hoặc sang phải. Nếu bàn đạp cánh lái hướng bên phải bị đẩy thì cánh lái hướng bên phải chuyển động xuống dưới và cánh lái hướng bên trái chuyển động lên trên. Điều này làm sinh ra mômen đẩy mũi máy bay hướng sang phải. Hình * Cánh lái hướng A có chức năng như một cánh lái độ cao, B thì như một cánh lái hướng 2.4 Tấm lái phụ Thậm chí một máy bay có sự ổn định vốn có thì nó cũng không luôn luôn có xu hướng bay thẳng và đồng mức. Khối lượng tải trọng và sự phối trí ảnh hưởng tới tính ổn định. Vận tốc biến thiên cũng ảnh hưởng tới đặc tính bay của nó Nếu nhiên liệu trên một thùng ở cánh được sử dụng trước nhiên liệu ở thùng của cánh kia, máy bay sẽ có xu hướng lăn tròn theo hướng của thùng đầy hơn. Tất cả các biến đổi này yêu cầu sự sử dụng áp suất không đổi lên sự điều khiển để hiệu chỉnh. Trong khi bay leo lên hoặc bay lượn điều cần thiết là tác dụng áp suất lên bộ phận điều khiển nhằm giữ cho máy bay ở tư thế mong muốn. Để bù đắp các lực có xu hướng làm mất cân bằng máy bay trong khi bay, cánh lái liệng, cánh lái độ cao và cánh lái hướng được cung cấp với các bộ phận điều khiển trợ giúp được biết như là tabs. Chúng là các bề mặt điều khiển nhỏ được gắn bản lề với mép ra của các mặt điều khiển chính. Tabs có thể dịch chuyển lên hoặc xuống bằng một cái tay quay hay được di chuyển bằng điện từ buồng lái. Tabs này có thể được sử dụng để cân bằng các lực trên các bộ phận điều khiển sao cho máy bay bay thẳng và đồng mức hay có thể được đặt sao cho máy bay duy trì hoặc một tư thế bay leo hoặc bay lượn. Hình * Các loại tab điều khiển bay 2.4.1 Các tấm lái phụ bình ổn Trim tabs làm bình ổn máy bay trong khi bay. Để bình ổn có nghĩa là hiệu chỉnh bất kỳ xu hướng nào của máy bay mà làm cho nó chuyển động tới một tư thế bay không mong muốn. Trim tabs điều khiển sự cân bằng của máy bay sao cho nó giữ đường bay thẳng và đồng mức mà không có áp suất tác dụng lên cần, bánh lái điều khiển hay bàn đạp cánh lái hướng. Hình *A minh họa một trim tab. Chú ý rằng tab có một sự liên kết có thể thay đổi được được điều chỉnh từ buồng lái. Chuyển động của tab theo một hướng gây ra một sự lệch của mặt điều khiển theo hướng ngược lại. Hầu hết các trim tab đều được lắp đặt trên máy bay được vận hành bằng cơ khí từ buồng lái thông qua một hệ thống dây cáp riêng biệt. Tuy nhiên, một số máy bay có trim tab được vận hành bằng một cơ cấu chấp hành hoạt động bằng điện. Trim tab được điều khiển hoặc từ buồng lái hoặc được hiệu chỉnh trên mặt đất trước khi cất cánh. Trim tab được lắp đặt trên cánh lái độ cao, cánh lái hướng và cánh lái liệng. 2.4.2 Các tấm lái phụ trợ động Các servo tab tương tự trong vận hành và có hình dạng giống với trim tab như đã đề cập ở trên. Servo tab thỉnh thoảng còn gọi là flight tab được sử dụng chủ yếu trên các mặt điều khiển lớn chính. Chúng giúp đỡ trong việc làm dịch chuyển bề mặt điều khiển và giữ cho nó ở một vị trí mong muốn. Chỉ có servo tab mới chuyển động phản ứng lại chuyển động điều khiển từ buồng lái. (Cái servo tab horn quay tự do xung quanh trục bản lề của mặt điều khiển chính). Lực mà dòng khí tác dụng lên servo tab làm chuyển động mặt điều khiển chính. Với việc sử dụng một servo tab thì ta chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể làm mặt điều khiển chính hoạt động. 2.4.3 Các tấm lái phụ cân bằng Một blance tab được chỉ ra trên hình *C. Bộ phận liên kết được thiết kế theo cách mà khi mặt điều khiển chính chuyển động, thì tab chuyển động theo hướng ngược lại. Vì thế, các lực khí động tác dụng lên tab giúp phần làm chuyển động bề mặt điều khiển chính. 2.4.4 Spring tabs Spring tab cũng có hình dạng tương tự như trim tab, nhưng có mục đích hoàn toàn khác. Chúng được sử dụng với cùng mục đích với các cơ cấu chấp hành thủy lực, có nghĩa là nhằm làm cho mặt điều khiển chính chuyển động. Có rất nhiều sự lắp đặt lò xo được dùng trong liên kết các spring tab. Trên một số máy bay, một spring tab được gắn bản lề với mép ra của mỗi cánh lái liệng và được hoạt động bằng một cần kéo - đẩy lò xo có tải trọng cũng được liên kết với bộ phận liên kết điều khiển cánh lái liệng. Bộ phận liên kết này được nối theo cách._.