Thiết kế máy bay

yên mẫu 1)Một số sơ đồ máy bay và thông số 2)Phân tích ưu nhược điểm của một số loại phối trí 1.4.2.Chọn sơ đồ cho máy bay thiết kế 1.4.3.Chọn động cơ 1)Các yêu cầu cơ bản khi chọn động cơ 2)Chọn động cơ 1.4.4.Nhận xét 18 - - 20 24 25 - 26 30 CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG KÍCH THƯỚC CÁC THÀNH PHẦN MÁY BAY_TÍNH TOÁN ĐỊNH TÂM MÁY BAY. 32 2.1.XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG GẦN ĐÚNG - 2.2.XÁC ĐỊNH GẦN ĐÚNG TRỌNG LƯỢNG TOÀN PHẦN LẦN THỨ NHẤT G’ 2.2.1.Xác định ở phép gần đúng lần thứ nhất (hệ động lực) 2.2.2.Xác định trọng lượng tương đối của nhiên liệu ở phép tính gần đúng lâng thứ nhất 2.2.3.Xác định trọng lượng toàn phần tương đối của máy bay ở phép tính gần đúng lần thứ nhất 34 35 36 - 2.3.XÁC ĐỊNH GẦN ĐÚNG TRỌNG LƯỢNG TOÀN PHẦN Ở PHÉP TÍNH GẦN ĐÚNG LẦN THỨ HAI 2.3.1.Xác định trọng lượng hệ động lực trong phép tính gần đúng lần thứ hai 2.3.2. Xác định trọng lượng tương đối của nhiên liệu ở phép tính gần đúng lâng thứ nhất 37 - 38 2.4.XÁC ĐỊNH ỨNG LỰC ĐƠN VỊ LÊN CÁNH VÀ TÍNH LẠI DIỆN TÍCH CÁNH . 39 2.5.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ TRỌNG LƯỢNG CÁC THÀNH PHẦN CÁNH 2.5.1.yêu cầu và vai trò của cánh 2.5.2.Các thông số cơ bản của cánh 2.5.3.Kết cấu cánh 2.5.4.Tính toán cánh tà 2.5.5.Tính toán cánh liệng 2.5.6.Tấm cản khí động trên cánh 40 - - 44 45 46 - 2.6.CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ TRỌNG LƯỢNG THÂN 2.6.1.Vai trò và yêu cầu than 2.6.2.Xác định kích thước và trọng lượng thân 2.6.3.Những yêu cầu và chỉ dẫn khi thiết kế thân 47 - - 49 2.7. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ TRỌNG LƯỢNG ĐUÔI MÁY BAY 2.7.1.Vai trò và yêu cầu kỹ thuật đối với đuôi máy bay 2.7.2.xác định kích thước và trọng lượng đuôi máy bay - - 50 2.8.XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ TRỌNG LƯỢNG HỆ CÀNG 2.8.1.Vai trò và yêu cầu kỹ thuật của hệ càng 2.8.2.Sơ đồ chịu lực và kích thươớccơbản của hệ càng 52 - 53 2.9.CÁC HỆ THỐNG TRÊN MÁY BAY VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 2.9.1.Các hệ thống 2.9.2.Yêu cầu thiết kế 2.9.3.Trọng lượng một số hệ thống cơ bản 55 - - 56 2.10.XÁC ĐỊNH GẦN ĐÚNG TRỌNG LƯỢNG CẤT CÁNH LẦN 3 - 2.11.HÌNH THÀNH CẤU TRÚC MÁY BAY VÀ ĐỊNH TÂM MÁY BAY Bảng 2.1 57 - CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CỰC TUYẾN KHÍ ĐỘNG CÁNH MÁY BAY 3.1.KIỂM TRA ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH NÉN 3.2.DỰNG CỰC TUYẾN CÁNH MÁY BAY THIẾT KẾ 3.2.1.Các giả thuyết để xây dựng cực tuyến 3.2.2.Dựng cực tuyến cánh CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CỰC TUYẾN KHÍ ĐỘNG MÁY BAY VÀ XÁC ĐỊNH TIÊU ĐIỂM KHÍ ĐỘNG MÁY BAY 4.1. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ LỰC NÂNG MÁY BAY 4.1.1.Xác định đạo hàm hệ số lực nâng của cánh . 4.1.2.Xác định đạo hàm hệ số lực nâng của than độc lập . 4.1.3.Xác định đạo hàm hệ số lực nâng của đuôi ngang: 4.1.4.Xác định hệ số hiệu dụng của đuôi ngang. 4.1.5.Xác định đạo hàm hệ số lực nâng máy bay. 4.1.6.Xác định góc tấn tại đó lực nâng máy bay bằng 0,góc tấn tới hạn: 4.1.7.Xác định hệ số lực nâng máy bay theo góc tấn. 4.2.Xác định hệ số lực cản máy bay: 4.2.1.Xác định hệ số cản sóng của máy bay. 4.2.2.Xác định hệ số lực cản cảm ứng của máy bay. 4.2.3.Xác định hệ số lực cản cánh máy bay lúc lực nâng bằng không. 4.2.4.Xác định hệ số cản ma sát đuôi ngang. 4.2.5.Hệ số lực cản của đuôi đứng. 4.2.6.Xác định hệ số lực cản thân: 4.2.7.Hệ số lực cản bổ xung của máy bay. 4.2.8.Hệ số lực cản của máy bay khi lực nâng bằng không. 4.2.9.Hệ số lực cản máy bay. 4.3.Xác định tiêu điểm khí động máy bay. 4.3.1.Xác định tiêu điểm khí động của thân. 4.3.2.Xác định tiêu điểm khí động của cánh . 4.3.3.Xác định tiêu điểm khí động của đuôi ngang . 4.3.4.Xác định tiêu điểm khí động của máy bay. 4.3.5.Nhận xét . CHƯƠNG I YÊU CẦU, NHIỆM VỤ THIẾT KẾ _PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ 1.1.KHÁI QUÁT SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH HÀNG KHÔNG TRÊN THẾ GIỚI . Năm 1475, Lê_ô_na Đơ vanh xi đã trình bày ý tưởng về khí cụ bay có cánh quạt không khí sinh ra lực nâng .Nhưng khả năng kỹ thuật để thực hiện dự án đó không có và nó mâu thuẫn với các quan điểm tôn giáo nên ý định đó đã mất đi quá sớm và nó bị chon vùi trong các tài liệu lưu trữ . Vào năm 1754 M.V Lơ_ma_nơ_xốp đã lập luận khả năng tạo ra khí cụ bay nặng hơn không khí và đã dựng lên mô hình trực thăng có hai cánh quạt đồng trục .Cuối thế kỷ XIX ,các nhà khoa học trên thế giới dều bắt tay vào nghiên cứu và đã khởi tạo các dự án về các loại khí cụ bay này với cơ sở lý luận học sâu sắc. Ngày 17 tháng 12 năm 1903 ,hai anh em người Mỹ là Wraignt đã chế tạo và cho bay thành công máy bay đầu tiên .Năm 1930 ,Nga đã chế tạo thành công máy bay trực thăng Xô Viết .Tháng 8năm 1939, Đức chế tạo thành công máy bay phản lực có tốc độ bằng với tốc độ âm thanh. Năm 1971,tại hội chợ hàng không vũ trụ quốc tế lần thứ 29 được tổ chức ở Paris ,rất nhiều loại máy bay hạng nặng đã được trưng bày . Đặc biệt là loịa trực thăng khổng lồ hai chong chóng Mi 12 có khả năng trọng tải trên 40 tấn .Từ đó đến nay ,sự phát triển trong lĩnh vực chế tạo máy bay đã liên tục cho ra đời những loại máy bay vô cùng hiện đại với tốc độ âm thanh có thể lên tới 10 lần vận tốc âm thanh như máy bay X43 ,hay các loại máy bay chiến đáu có tính công nghệ cao như máy bay tàng hình F 117A của Mỹ ,mà Rada không thể phát hiện được cũng như có khả năng gây nhiễu song Rada . Đầu những năm 1980 đã xuất hiện máy bay tàng hình , điển hình là máy bay F 117A do Mỹ xản suất .Trong thời gian này cũng xuất hiện máy bay vũ trụ có khả năng hoạt động trong cả khí quyển lẫn trong khoảng không vũ trụ ,một dạng máy bay vũ trụ được dung hiện nay là tàu con thoi như Côlômbia ,Endivơ…của Mỹ và Buran của Liên xô cũ. Ngày nay ,kỹ thuật hang không đõng một vai trò vô cùng quan trọng trong xu hướng hợp tác giao lưu về nhiều mặt của các nước .Nó cho phép rút ngắn thời gian bay từ điểm cất cánh đến điểm hạ cánh .Từ khi ra đời đến nay ,cùng với sự phát triển của xã hội ,lĩnh vực hàng không cũng ngày càng phát triển và trở thành một nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại .Có thể nói rằng ngành hang không đã thu nhỏ thế giới lại . 1.2.PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ -YÊU CẦU KỸ THUẬT . 1.2.1.Phân tích nhiệm vụ . Từ những năm 90 của thập kỷ 20 trở lại đây ,nước ta đã không ngừng phát triển cũng như từng bước họi nhập với thế giới về kinh tế ,văn hoá ,du lịch,và ngày càng mở rộng quan hệ hợp tác với các nước ,các tổ chức trên thế giới .Cùng với đó là nhu cầ đi lại của cá bạn bè quốc tế ,của khách du lịch ,của các nhà kinh doanh cũng như nhu cầu vận chuyển hàng hoá ngày càng cao hơn.Vấn đề đó đặt ra cho Việt nam một yêu cầu tất yếu và khách quan là là cần phải đẩy mạnh sự phát triển của ngành Hàng không dân dụng cũng như thúc đẩy hợp tác với các ngành hang không trên thế giới . Ngành hàng không từ khi ra đời đã sớm kế thừa những tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến của những ngành khác ,kỹ thuật hàng không luôn được cải tiến phát minh và từng bước được hoàn thiện .máy bay ngày càng có khả năng bay xa hơn ,bay cao hơn,cũng như tiện nghi hiện đại hơn.Các loại máy bay tầm xa ,tầm trung là tương đối phù hợp .Vì thế với nội dung của đồ án này sẽ đưa ra những tính toán nhằm thiết kế sơ bộ máy bay trở khách tầm trung với khối lượng cất cánh khoảng 25 tấn. 1.2.2Yêu cầu kỹ thuật . a)yêu cầu về mặt khí động : Các tính năng cơ bản của máy bay phụ thuộc rất lớn vào cá đặc tính khí động của nó .việc lực chọn hình dáng ,kích thước các bộ phận riêng biệt của máy bay(cánh , đuôi,thân…)và vị trí tương hỗ của chúng tức là sự phối trí khí động phải tối ưu nhất nhằm đạt được chất lượng khí động cao nhất ,hệ số lực nâng theo lớn nhất để đảm bảo các tính năng bay khi cất cánh ,hạ cánh cũng như các chế độ bay khác nhau . b)yêu cầu về kết cấu trọng lượng: Máy bay là tổ hợp của một số lớn các cụm chi tiết ,các linh kiện .Có những chi tiết rất lớn như thân, càng, đuôi …và cũng có những chi tiết rất nhỏ như như các nắp đậy,cửa …Các chi tiết này được liên kết với nhau bởi các mối liên kết .Bản thân các chi tiết này cũng được ghép nối với nhau từ các khung, dàn, các thanh, vỏ bằng cách ghép đinh tán ,bulông ,dán ép keo.Những mối liên kết này phải đảm bảo đủ bền , đủ cứng chịu được các tải trọng tĩnh, động tải nhiệt thay đổi trong các chế độ bay khác nhau cũng như khi gặp sự cố .tuy nhiên chúng đòi hỏi sao cho có hình dáng nhỏ gọn nhất,phù hợp nhất ,phù hợp với đặc tính khí động.Mặt khác yêu cầu cơ bản của máy bay là phải có trọng lượng nhỏ nhất để tăng tải trọng có ích nhưng vẫn phải đảm bảo đủ bền và cứng ,chống biến dạng khi hoạt động . Điều này đòi hỏi khi thiết kế phải xác định một cách chặt chẽ sơ đồ kết cấu của chúng .Các thông số của các thành phần kết cấu phải hợp lý ,phải tính đến hiêuu quả trong việc sử dụng các thành phần chịu lực dọc ,ngang của cánh ,thân, đuôi,càng máy bay. c)yêu cầu về an toàn và độ tin cậy : Thực tế cho thấy khoảng 70% số vụ mất an toàn đều xảy ra trong quá trình cất hạ cánh gây ra những thiệt hại không lường cho con người và tài sản , đặc biệt là qua trình hạ cánh ..Bởi vậy vấn đề an toàn trong cất hạ cánh phải được đặc biệt lươu ý khi thiết kế . Có nhiều nguyên nhân gây ra mất an toàn bay , có thể là do phi công,do các hệ thống thu hạ càng làm việc không chuẩn …cho nên khi thiết kế cần phải chú ý đến những tình huống khẩn cấp cũng như các thiết bị để xử lý các tình huống trục chặc nhằm đề phòng và nâng cao độ tin cậy khi vân hành máy bay. d)yêu cầu về công nghệ ,kết cấu : Sử dụng các chi tiết được tiêu chuẩn hoá sẽ làm tăng độ tin cậy cảu các bộ phận ,giảm chi phí sản xuất .Việc áp dụng công nghệ tối ưu sẽ đảm bảo chất lượng đồng đều cho các chi tiết .Kết cấu phải rẻ ,chi phí sản xuất phải thấp . e)Yêu cầu về vận hành ,sử dụng : Việc bố trí cần điều khiển ,ghế ngồi của phi công phải gọn , đủ rộng rãi phù hợp với hoạt động của người lái . Các bảng đồng hồ ,công tắc phải được đặt ở vị trí thích hợp ,dễ quan sát , đễ thao tác .Việc sử dụng đồng hồ điện tử kiêm nhiều chức năng có thể giảm được diện tích bố trí .Phải có hệ thống báo đèn ,còi khi máy bay gặp sự cố . Các hệ thống điều khiển phải chính xác ,tiện lợi , độ tin cậy cao và dễ khắc phục sự cố .Máy bay trở khách phải được thiết kế đầy đủ tiện nghi cho việc sử dụng ,thuận tiện trong sửa chữa và kiểm tra các trạng thái kỹ thuật . Máy bay đủ cứng vững nhưng cũng dễ tháo lắp trong bảo dưỡng ,sửa chữa . f)yêu cầu về tính sống dai: Tính sống dai của máy bay đặc trưng cho khả năng thoát ly nguy hiểm khi gặp sự cố trong khi bay ,khi bị thương,bị tấn công bởi thiên nhiên hoặc đối phương trong chiến đấu . Tính mạng của hành khách ,tổ bay phụ thuộc hoàn toàn chất lượng máy bay ,người lái .Phải có thiết bị dự phòng kèm theo , đễ dàng chuyển đổi khi gặp sự cố . 1.3.SỐ LIỆU THỐNG KÊ VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU THỐNG . 1.3.1.Thiết kế máy bay bằng phương pháp thống kê Bản thân một chiếc máy bay là tổ hợp của rất nhiều các lĩnh vực khoa học khác nhau .Vì thế trong lĩnh vực thiết kế chế tạo từ khi ra đời đến nay đêù phải áp dụng từ những thành tựu khoa học trước đó .Việc kế thừa này cần thiết phải được tiến hành một cách có chọn lọc và cải tiến phù hợp với điều kiện mới. Ngành thiết kếmáy bay thường được thực hiện theo phương pháp tương tự sao chép.Những máy bay thế hệ sau thường kế thừa từ những máy baythế hệ trước đó với sự cải tiến một số bộ phận để đạt được sự tối ưu trong vận hành cũng như trong khai thác .A321 (bay năm 1989) của hang Airbus (Pháp) là sự kế thừa của A320(bay năm 1987)với sự mở rộng kéo dài than.Fokker 70(Bay năm 1993) được thiết kế có than ngắn hơn Fokker100(bay năm 1986),tốc độ chậm hơn (M=0,68 so với M=0,77).Tuy nhiên nó lại tiện lợi hơn trong nhứng trường hợp bay trong nội địa.Hay Douglas DC-6(1946) là sự phát triển của DC-4(1942)với kích thước ,trọng lượng cũng như tốc độ nhanh hơn.Và nhiều loại máy bay khác nữa ,hầu hết là sự kế thừa và hiện đại hóa lên cho phù hợp với tính năng sử dụng. Từ những năm 30 của thế kỷ 20,thay thế cho phương pháp tự sao chép là phương pháp thống kê .Phương pháp này cho phép xác định được các thong số của một máy bay mới bằng cách so sánh nó với số liệu thống kê của các máy bay đã có cùng chủng loại . Ngày nay việc thiết kế máy bay có sự trợ giúp của rất nhiều máy tính với độ chính xác cao và tiết kiệm được nhiều thời gian .tuy nhiên phương pháp thống kê vẫn còn áp dụng được trong thiết kế,nhất là việc học tập và nghiên cứu trong ngành hàng không ở nước ta. 1.3.2Số liệu và sử lý số liệu. a)Bảng thống kê. Dưới đây là bảng thống kê số liệu của 15 máy bay cùng chủng loại:Bảng (1-1) STT Tên máy bay Hãng xản xuất Nước xản suất Năm bay 1 ATR72 ATR PHÁP 1988 2 HS748 HAWKER ANH 1960 3 DHC5 DE HAVILLAND CANADA 1964 4 DHC7 DE HAVILLAND CANADA 1970 5 AN-72 ANTONOV NGA 1977 6 CRJ100 BOMBADIER USA 7 G222 AERITALIA ITALYA 1970 8 YS11A NAMC JAPAN 1962 9 FH227 FAIRCHILD USA 1967 10 DASH7 HAVILLAND CANADA 1975 11 SAAB2000 USA 1992 12 AH24 ANTONOV NGA 1959 13 AH26 ANTONOV NGA 1959 14 IAK40 JACOPLEP NGA 1968 15 400 HANDLEY PAGE ANH 1958 STT Thiết bị tạo lực đẩy Hãng xản suất Tên động cơ Số lượng động cơ Loại động cơ Công suất 1 Pratt &Whitney PW124B 2 TBCQ 2x? 2 ROLLS ROYCE DART MK531 2 TBCQ 2x1578,7 3 GENERAL ELECTRIC T64 GE10 2 TBCQ 2x2137,5 4 PRATT &WHITNEY PT 6A 50 4 TBCQ 4x776,25 5 PROGRESS ZMKB D36 2 TBCQ 6 GENERAL ELECTRIC CFM34-3B 2 TBPL 7 GENERAL ELECTRIC T64 P4D 2 TBCQ 2x2550 8 ROLLS ROYCE DART MK542 2 TBCQ 2x2250 9 ROLLS ROYCE DART MK5327 2 TBCQ 2x1687,5 10 PRATT &WHITNEY PT 6A 50 4 TBCQ 11 ALLISON AE2100A 2 TBCQ 12 AI24 2 TBCQ 2x1912,5 13 AI24B 2 TBCQ 2x2115 14 AI25 3 TBPL 3x1125 15 ROLLS ROYCE DART MK527 2 TBCQ 2x1432,5 STT THÔNG SỐ HÌNH HỌC MÁY BAY CÁNH MÁY BAY CHIỀU DÀI (m) SẢI CÁNH (m) CHIỀU CAO (m) HÌNH DẠNG DIỆN TÍCH (m2) P (kg/m2) ĐỘ DÃN DÀI (m) ĐỘ VUỐT NHỌN 1 27,17 27,05 7,65 Hình thang 2 20,42 30,02 7,57 Mũi tên 75,35 267,80 11,967 2,6 3 23,57 29,26 8,73 Hình thang 87,80 211,80 9,75 3,0 4 24,49 28,35 8,00 Hình thang 79,38 220 10,135 2,5 5 28,07 31,89 8,65 Hình thang 6 26,77 21,21 6,22 Mũi tên 7 22,7 28,8 9,8 Hình thang 90,00 288,90 9,15 1,8 8 26,30 32,00 8,98 Hình thang 94,80 258 10,80 2,8 9 25,50 29,00 8,41 Hình thang 70,00 281,86 12,00 2,46 10 24,58 28,35 7,98 Hình thang 11 22,28 24,78 7,74 Hình thang 12 23,53 29,20 8,32 Hình thang 74,92 280,30 11,40 3,19 13 23,80 29,20 8,58 Hình thang 74,98 320 11,35 3,19 14 20,36 25,00 6,50 Hình thang 70,00 230 8,93 2,5 15 23,01 28,88 7,34 Hình thang 82,62 236 10,02 1,9 STT KÍCH THƯỚC KHOANG MÁY BAY THỂ TÍCH (m3) CHIỀU DÀI (m) CHIỀU RỘNG (m) 1 2 54,82 14,17 2,46 3 48,56 9,58 2,67 4 55,20 12,19 2,63 5 6 7 47,0 8,58 2,45 8 78,90 17,98 2,7 9 63,99 16,32 2,54 10 11 12 9,69 2,76 13 9,69 2,76 14 7,07 2,76 15 65,30 10,64 2,05 STT Trọng lượng Tính năng bay Cất cánh (KG) Kết cấu (KG) Tải trọng có ích(KG) V max (km/h) V đường trường (km/h) H Max (m) Tầm bay (km) 1 22748 12500 10284 410 7800 2000 2 20182 12110 5350 608 448 7600 3150 3 18598 10505 6279 537 435 9150 3490 4 17463 4898 444 7010 1915 5 19050 540 10973 3704 6 22700 13835 9000 799 9200 3100 7 26000 14700 9500 5300 440 7620 5250 8 24500 14785 7215 546 469 6980 2110 9 19730 10313 5080 532 473 8535 2595 10 22640 12640 8600 356 7620 2100 11 23840 13800 8750 540 7620 2500 12 21000 13400 5500 450 8400 2400 13 24000 14750 5000 450 7600 2500 14 16100 9998 2720 550 460 8500 1700 15 19500 11067 5100 443 8500 2830 STT Cánh tà Cánh liệng Lct (m) Set (m2) Let/l Se Set/Se Lel (m) Sel (m) Lel/l Sel/Se 1 2 14,83 73,35 0,2 3,98 3 22,39 87,8 0,25 3,62 0,04 4 19,6 23,52 0,69 79,38 0,29 5,6 2,24 0,19 0,03 5 6 7 17,2 13,76 0,60 90 0,15 7,2 5,76 0,25 0,06 8 17,9 18,8 0,56 94,8 0,20 10,7 5,92 0,33 0,06 9 16,0 12,72 0,56 70 0,18 8 6,98 0,28 0,1 10 11 12 13 9,6 15 0,33 74,98 0,20 11,2 6,12 0,38 0,08 14 13,6 16,5 0,54 70 0,24 7,6 3,7 0,30 0,05 15 STT Cánh lái lên xuống Cánh lái hướng Lcllx (m) Scllx (m2) Ldn (m) Sdn (m2) Scllx/Sdn Lclh (m) Sclh (m2) Sdd (m2) Sclh/Sdd 1 2 5,03 10,97 17,55 0,28 3,66 9,81 0,37 3 7,57 9,75 14,07 0,54 5,57 8,55 0,65 4 9,45 9,5 9,45 19,84 0,47 4,4 4,3 17,68 0,24 5 6 7 10 6,0 12,4 24,8 0,24 5,2 7,28 19,28 0,38 8 12 16,76 4,7 9,75 9 8,8 3,17 9,6 16,00 0,2 4,4 3,10 17,6 0,18 10 11 12 13 8,8 5,28 9,97 19,83 0,27 4,09 5,73 13,28 0,43 14 7,5 4,91 7,5 13,03 0,38 2,75 2,64 10,48 0,25 15 STT Thân Càng Lth(m) Dth(m) Lth/Dth Lth/Lc B b 1 27,17 2 20 4 5 0,67 7,54 6,30 3 23,57 2,8 8,4 0,80 9,29 8,50 4 22 2,8 7,68 0,77 7,16 0,74 5 28,7 6 26 7 22,7 3,2 7,09 0,79 3,67 6,235 8 9 25,5 2,8 9,10 0,88 7,2 10,53 10 24,58 11 22,28 12 13 23,8 2,9 8,2 0,81 8,0 8,0 14 18,2 2,4 7,58 0,73 4,52 7,475 15 b)Xử lý số liệu thống kê. Trong việc thiết kế máy bay ,tính kế thừa ưu điểm từ các máy bay nguyên mẫu luôn được khai thác triệt để .Mặc dù vậy trong máy bay thiết kế cũng phải có những cải tiến do các yêu cầu về kỹ thuật ,tác nghiệp thay đổi theo thời đại ,hơn nữa trên các máy bay nguyên mẫu không đăng tải đầy đủ các số liệu của máy bay trên các tài liệu quảng cáo và kỹ thuật.Do đó việc tính toán dựa trên các số liệu thống kê là một giả pháp tốt để tìm ra được các kết quả tối ưu nhất cho máy bay thiết kế . Khi xác định các thông số của máy bay thiết kế ,ta sử dụng các số liệu thống kê ở trên theo phương pháp bình phương bé nhất ,nội dung của phương pháp này như sau: Giá trị trung bình Sai lệch so với giá trị trung bình Sai số trung bình tinh theo công thức Gauss Giá trị cần tìm . Nhóm thứ nhất cần sử lý số liệu thống kê là các thông số biểu hiện tính năng bay cơ bản : (số năm đã bay) là vận tốc cực đại tính theo số Mach M=0,6. H là trần bay (tầm bay cao nhất mà máy bay có thể đạt được). L là tầm bay (quãng đường xa nhất mà máy bay có thể bay được ) H và L tính theo phương pháp bình phương nhỏ nhất như sau: Từ bảng thống kê ta chọn ra năm loại máy bay như dưới đây: STT Loại máy bay Khối lượng(kg) 1 ATR72 22784 2 HS748 20182 3 FH227 19730 4 DHC5 18598 5 DHC7 17463 -Tính H(m) STT H(m) HTB(m) 1 7800 8812 -1012 1024144 606 8206 9418 2 7600 -1212 1468944 3 8535 -227 76729 4 9150 338 114244 5 10973 2161 4669921 -Tính L(km) STT L(km) 1 2000 2566 -566 320356 576 1990 3142 2 3150 584 341056 3 2595 29 841 4 3490 924 853776 5 1915 -651 423801 Nói chung các thông số ta lựa chọn tốt nhất là nằm trong khoảng đã tính ở trên để đảm bảo khả năng hoạt động của máy bay thiết kế . Về các thông số kỹ thuật thì có quan hệ : (là trọng lượng kết cấu máy bay) Gcc là trọng lượng cất cánh của máy bay. Trên cơ sở các sự phụ thuộc này ta tìm ra các thông số của các máy bay thiết kế. 1.4.CHỌN SƠ ĐỒ MÁY BAY VÀ LOẠI ĐỘNG CƠ . Chọn sơ đồ máy bay thiết kế là công việc đầu tiên để hình thành nên một chiếc máy bay .Việc chọn sơ đồ máy bay là dựa trên các yêu cầu đặt ra cho việc thiết kế.Từ các yêu cầu này ,ta cần phân tích sự ảnh hưởng của chúng đến những cụm kết cấu cơ bản và việc ảnh hưởng lẫn nhau giữa chúng .Với máy bay có tốc độ nhỏ M0,6 thì phải sử dụng loại cánh mũi tên để giảm ảnh hưởng của tính nén không khí ,sử dụng động cơ phản lực .Hoặc sử dụng cánh đặt trên thân.,giữa thân hay dưới thân là đều phụ thuộc vào yêu cầu thiết kế ,bởi vậy nhiệm vụ này bao giờ cũng là đòi hỏi trước tiên của việc thiết kế. 1.4.1.Phân tích một số sơ đồ của các máy bay nguyên mẫu . 1)Một số sơ đồ máy bay và thông số : 2)Phân tích ưu,nhược điểm của một số loại phối trí : a)Phối trí cánh : -cánh đặt trên thân: Cánh đặt trên thân có hệ số chất lượng khí động tốt nhất ,hệ số lực cản khônglớn lắm ,tầm quan sát cho hành khách tốt nhất .Sàn máy bay phẳng có thể giảm được chiều cao trụ càng. Nhược điểm của phương pháp này là hệ thống càng cần phải thu vào trong thân ,do vậy phải gia cường kết cấu thân do đó làm tăng trọng lượng của kết cấu máy bay.Phải tốn thêm một khoảng không gian để bố trí càng trong thân .kết cấu phức tạp đặc biẹt là phần nối cánh –thân(Tăng thêm các tay truyền lực).Khoang hành lý hẹp nên phải kéo dài thân . Về mặt khí động học hiệu ứng mặt đất (cản xoáy cảm ứng vùng mút cánh )giảm làm giảm quãng đường cất cánh và làm tăng quãng đường hạ cánh .Hiệu ứng ngược làm máy bay tự tiếp đất nên không cân nghiêng cánh lái độ cao sau khi đã tiếp cận hạ cánh . -Cánh dặt giữa thân: Sơ đồ này sử dụng khi máy bay có tốc độ lớn và cản máy bay cần nhỏ .Với thân máy bay có thiết diện tròn thì ảnh hưởng của lớp biên ở góc tấn lớn ảnh hương rõ rệt.Các vị trí nối cánh thân không cần kích thước lớn .Cánh bố trí kiểu này có hệ số lực cản Cx nhỏ (tăng được tầm bay và giảm tiêu hao nhiên liệu ). Nhược điểm của cách phối trí này là do tải của cánh truyền qua thân thông qua các sườn đơn khối nên không thích hợp với loại máy bay chở khách . -Cánh đặt dưới thân: Tận dụng được hiệu ứng mặt đất làm cho máy bay hạ cánh tốt hơn .Giảm được hiện tượng chảy tràn mút cánh ,tăng lực nâng do vậy đường cất hạ cánh ngắn hơn.Lực cản cảm ứng giảm được 30% so với sơ đồ cánh đặt trên thân. Sử dụng cánh loại này giúp ta tận dụng được diện tích để thu càng vào thân,tăng lực nâng cho máy bay.Khi máy bay tiếp đất thì cánh là phần tử tiếp nhận động năng chủ yếu nên hạn chế thương vong cho hành khách . Nhược điểm của phương pháp này là hệ số lực nâng và lực cản nhỏ .Trên cánh máy bay thường bô trí các thùng nhiên liệu nên nguy cơ cháy nổ do va quệt lớn hơn. b)Phối trí động cơ: -Động cơ đặt trên phần thân sau: Để nhận truyền tải ngang và dọc trục cần các khoang động cơ nguyên vẹn .Khi khoang hành khách tách rời khoang động cơ thì thì xắp đặt các hàng ghế trong các mặt phẳng quay của lá máy nén ,tuabin. Khi động cơ đặt trên phần đuôi thân tạo nên kênh thu hẹp mở rộng chống lại sự tách dòng tăng cản,hình thành song xung kích . Ụ động cơ đặt sau và trên cánh tạo nên hiệu ứng “witcom” phân bố trường áp suất theo ụ sẽ chuyển dịch các kích song cục bộ về phía trước vào phần trong cánh ,làm chậm tách dòng lớp biên trên cánh . Để chống lại cần tăng trị số M tới hạn của máy bay. Khi ụ động cơ định vị sau tâm áp suất làm dịch tâm này về sau .Hiệu ứng này làm tăng ổn định tĩnh do tăng trượt dòng trong vùng đuôi ngang. -Khi đặt động cơ trên cánh : Mô men uốn phần gốc cánh khi bay giảm .Khi toạ độ cạnh tăng đến một mức nhất định thì diện tích đuôi ngang phải tăng lên để dung hoà mô men cạnh bất lợi. cản do giao thoa ụ động cơ và cánh máy bay phụ thuộc kênh chảy giữa chúng .Khi chọn đúng tye lệ kích thước ụ và tay đòn thì cản chấp nhận được . Phương án này làm giảm tổn hao lực đẩy ,giảm tải cho cánh máy bay .Khả năng kiểm tra sửa chữa cũng đơn giản hơn. Tuy nhiên phương án này làm tăng ;lực cản máy bay và cân bằng động khó hơn khi một bên động cơ bị hỏng . c)Các sơ đồ phối trí đuôi : Nhóm A:là các loại sơ đô fcó một đuôi đứng và một đuôi ngang lắp trên thân sau.Nó đảm bảo được độ cứng với kết cấu đơn giản .Với dạng chữ T càn các biện pháp ngăn ngừa hiện tượng flutter . Nhóm B: có chiều cao khá lớn làm xuất hiện mô men xoay góc nghiêng khi nghiêng cần lái ,do tay đòn lớn giữa tâm khí động đuôi đứng và trục dọc máy bay. Nhóm C:kiểu đuôi đứng hình chữ V với mục đích giảm sự phá huỷ kết cấu đuôi từ bề mặt đường băng, đặc biệt từ vùng động cơ phản lực .Mặt khác do sự phức tạp của việc điều khiển cánh lái hướng và cánh lái độ cao là những thành phần của hệ thống điều khiển máy bay. d)Các sơ đồ phối trí càng : Các yêu cầu cơ bản khi bố trí càng là đảm bảo ổn định điều khiển khi chuyển động trên đường băng ,khả năng vượt cản trong giới hạn cho trước ,giới hạn mức đọ tải tác dụng trong cất hạ cánh và lăn máy bay ,có trọng lượng kích thước nhỏ để thhu vào trong thân khi cánh đặt trên thân. Các sơ đồ phối trí càng có thể là loại 3 càng , 4 càng hay kiểu xe đạp .với càng chính (càng sau)lớn sẽ gây khó khăn sẽ gây khó khăn cho việc nhấc bánh mũi .Do vậy người ta sử dụng các hình thức làm dài trụ càng trước hay làm ngắn trụ càng sảutong quá trình cất cánh ,hoặc tăng góc lắp cánh ,góc giữa trục dọc máy bay và mặt đường băng..Với sơ đồ càng phụ đặt trược càng trước có thể được điều khiển . 1.4.2.Chọn sơ đồ cho máy bay thiết kế . Từ yêu cầu đặt ra trong việc thiết kế ,với trọng lượng cất cánh khoảng 25 tấn ,tốc độ tối đa M=0,6 ,dựa vào những sơ đồ của các máy bay nguyên mẫu cùng với ưu nhược điểm của các loại phối trí máy bay ,ta có thể chọn sơ đồ cho máy bay thiết kế như sau : -Sử dụng hai động cơ treo dưới cánh ,với phương án này sẽ giảm được tải cho cánh và giảm mômen uốn phần gốc cánh .Tiếng ồn ít ảnh hưởng đến hành khách ,việc sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng hơn. -Cánh được bỗ trí theo sơ đồ dưới thân.Tận dụng được hiệu ứng mặt đất.làm cho máy bay hạ cánh tốt hơn .Giảm được hiện tượng chảy tràn dầu mút cánh,tăng lực nâng do vậy đường cất hạ cánh ngắn hơn .Lực cản cảm ứng giảm được 30% so với sơ đồ cánh đặt trên thân. Sử dụng cánh loại này giúp ta tận dụng được diện tích để thu càng vào thân ,tănglực nâng cho máy bay .Khi máy bay tiếp đất thì cánh là phần tử tiếp nhận động năng chủ yếu nên hạn chế thương vong cho hành khách . Nhược điểm của phương pháp này là hệ số lực nâng và lực cản nhỏ .tuy nhiên trên cánh máy bay thương bố trí các thùng nhiên liệu nên nguy cơ cháy nổ do va quệt cao hơn. -Đuôi hình chữ T,kiểu đuôi này giúp ổn định máy bay tốt nhất ,thuận tiện trong điều khiển ,tuy nhiên về mặt kết cấu phức tạp và đòi hỏi phải vững chắc . -Càng kiểu 3 bánh ,2 càng chính đặt sau ,càng phụ đặt trước . Sơ đồ phối trí cho máy bay thiết kế : 1.4.3.chọn động cơ. Khi đã chọn được phối trí máy bay ,vấn đề tiếp theo là lựa chọn động cơ để có thể phù hợp với máy bay thiết kế .Việc chọn động cơ cũng phụ thuộc chủ yếu vào yêu cầu đặt ra và các yếu tố về kinh tế . 1)Các yêu cầu cơ bản khi chọn động cơ Theo quy định của ICAO thì máy bay trở khách phải có từ hai động cơ trở lên nhằm tăng độ an toàn cho các chuyến bay.Do đó trong sơ đồ máy bay đang thiết kế ta cũng bố trí hai động cơ tạo lực đẩy cho máy bay.Theo các tài liệu quy chuẩn thì máy bay với tốc độ dưới âm M=0,6-0,9, có trần bay dưới 11km thì sử dụng động cơ phản lực Turbofan .Công suất của động cơ phải đủ để tạo ra lực đẩy cần thiết cho máy bay có thể cất cánh được , đảm bảo cho máy bay có thể đạt được tốc độ và độ cao đặt ra . Động cơ phải có suất tiêu hao nhiên liệu bé ,trọng lươngnj nhỏ để đảm bảo tính kinh tế . Động cơ phải làm việc ổn định , độ tin cậy cao ,dễ dàng khởi động ở mặt đất cũng như ở trên không . Trọng lượng hệ tạo lực đợc đánh giá bằng hệ số khối lượng sinh công(tỷ số giữa trọng lượng động cơ và lực đẩy hay công suất của nó ). -Đối với động cơ tua bin phản lực :0,25-0,17(kg/daN) -Đối với động cơ tua bin cánh quạt :0,3-0,2(kg/daN) Có kích thước nhỏ nhất đặc trưng bằng lực đẩy hay công suất chính diện ,tức là lực đẩy hay công suất của động cơ chia cho thiết diện thẳng của động cơ . -Đối với động cơ tuabin cánh quạt : F/Fmd=25-60(daN/dm2) Động cơ phải thuận tiện trong việc bảo dưỡng và thay thế . 2)Chọn động cơ: Để chọn được động cơ ta phải biết được lực đẩy cần thiết để cất cánh máy bay.Với máy bay đang thiết kế ,dựa vào bảng số liệu thống kê và yêu cầu đặt ra là thiết kế máy bay chở khách tầm trung khối lượng 25 tấn ,số Mach bay bằng là 0,6 ta cần phải tính mức trang bị lực đẩy cần thiết để máy bay có thể bay được. Mức trang bị lựcđẩy của máy bay được xác định đẩm bảo chế độ cất cánh , độ cao bay ,tốc độ tối đa mà máy bay cần phải đạt được .Theo tài liệu [1] mức trang bị lực đẩy của máy bay tốc độ dưới âm được xác định theo công thức sau : (1) Trong đó là hệ số lực cản của máy bay ở chế độ cất cánh ,với máy bay dưới âm có trọng lượng khoảng 25 tấn thì =0.014 . q là áp xuất động của máy bay ở độ cao Hmax (26000feet), ở độ cao này thì vận tốc âm thanh là a=589,3kts=303,37m/s {xác định theo tài liệu airplane Design part VI}.q được xác định theo công thức ; xác định theo số mach M=0.6 ở đ ộ cao 26000fts tức là khoảng 7,93km;;.Từ đó ta xác định được . m là hệ số kể tới ảnh hưởng của trang bị lực đẩy và độ cao khi trần bay nhỏ hơn 11km, được xác định theo tài liẹu (1) : (4) là hệ số tính đến mất mát ở thiết bị vào ,xác định bằng đồ thị {hình 5 của tài liệu (1)}.với M=0.6 ta chọn ;suy ra là độ dãn dài của cánh.Dựa vào số liệu thống kê chọn diện tích cánh là 80m2 ,suy ra sải cánh b=28,3m. p là áp suất đơn vị tác dụng lên cánh ,xác đinh từ : . Từ đó ta có thể tính được ngay mức trang bị lực đẩy của máy bay là : . Do đó lức đẩy cần thiết để máy bay có thể cất cánh được là =9768(lb). Với lực đẩy này ta chọn động cơ RSP.1 MK505-5 của hãng Rolls Royce . Một số thông số kỹ thuật của động cơ : Đường kính :94cm Chiều dài :2,795m Trọng lượng : 998kg Lực đẩy lớn nhất : 43,8kN/4468kgp tỷ số nén : 16,8:1 TSFC(lực đẩy max):15,85mg/N-s Airflow:92kg/sec TWR(lực đẩy max) :4,48 4tầng Chọn động cơ phụ : Vai trò của động cơ phụ là cung cấp khí nén để khởi động động cơ chính ,cung cấp khí nén cho hệ thống điều hoà không khí .Ta chọn động cơ phụ là động cơ Williams Rolls Fj44-1A.Các thông số kỹ thuật của đông cơ này là: Đường kính :53,1cm Chiều dài :1,19m Trọng lượng : 205kg Lực đẩy lớn nhất : 8,45kN/850kgp tỷ số nén : 12,7 TSFC(lực đẩy max):13,57mg/N-s Airflow:29,6kg/sec TWR(lực đẩy max) :4,2 Bố trí động cơ: Bố trí hai động cơ treo trên hai cánh máy bay,chỗ nối chỗ nối giữa cánh trung tâm và cánh ngoài . Đường tâm hai trục động cơ song song với đường tâm dọc trục máy bay . Các động cơ treo vào dầm chính của cánh bởi các khung giá chịu lực .Các giá động cơ đều phải lắp cá cơ cấu giảm chấn để chống rung động truyền từ động cơ vào thân máy bay . Để giảm lực cản khí động thì phỉa bọc xung quanh 2 động cơ bằng bầu chứa động cơ . Việc bố trí hai động cơ hai bên cánh có tác dụng làm giảm tải cho cánh khi bay ở các chế độ bay khác nhau .Nó giảm được hiện tượng đàn hồi khí động flutter cho ._.