Bài giảng Khí động lực học 1 - Nguyễn Hạng Hưng

Khí động lực học 1Giáo viên phụ trách: Nguyễn Mạnh HưngBộ môn: Kỹ thuật Hàng khôngMail: hungnm-tfa@mail.hut.edu.vn1Vai trò của khí động lực học?Cánh máy bay tạo lực nâng và một số điều khiểnCụm cánh đuôiBuồng láiThân2Vai trò của khí động lực học?Nguyên cứu khả năng tạo lực nâng trong quá trình chuyển động của máy bayLực cản nhỏ nhất đảm bảo tiêu tốn năng lượng ít nhấtKhả năng lái ổn định trong quá trình bayTrợ giúp các hoạt động trong quá trình bay3Wing: cánhAileron: Bánh lái liệngFuselage: ThânCabin (cocpit): buồng láiHorizontal stabiliser: ổn định Ngang (đuôi ngang)Vertical stabiliser: ổn định đứng (đuôi đứng)Rudder: bánh lái đứngElevator: bánh lái độ caoFlap: cánh tàTrim tab:Nacelle: vỏLandding gear: càngNose gear: càng mũiMain gear: càng chính45678Khí động lực học là gi?Vận tốc vô cùng9Khí động lực học là gi?10Một số khái niệm cơ bảnDòng nhớt:Dòng không nhớt:Dòng chảy nén được:Dòng chảy không nén được:V: Độ nhớtβ: Khối lượng riêng 11Áp suấtLực vuông góc trên đơn vị diện tíchÁp suất tại điểm BdS=Phân tố diện tích tại điểm BdF=Lực tác dụng lên phân tố diện tích dSĐơn vị của áp suất: N/m²=Pa (pascal)Bar=105 Pa1213Khối lượng riêngKhối lượng trên đơn vị thể tíchKhối lượng riêng tại điểm Bdv=Phân tố thể tích quanh điểm Bdm=Khối lượng không khí trong thể tích dvĐơn vị của Khối lượng riêng: kg/m314Bảng khối lượng riêng theo độ cao15Nhiệt độĐóng vai trò quan trọng đối với dòng chảy ở tốc độ caoTỉ lệ với động năng trung bình mole của chất lỏngNếu KE là động năng trung bình thì:K Hằng số BoltzmannĐơn vị. : C, R, K16Vân tốc-gia tốc17Sóng âmGama=1.4,R=28718Số Mach19Phân loại bài toánDưới âmCận âmTrên âm20Cánh máy bayĐường tâm: là đường đối xứng của máy bay21Khái niệm bien dang canhMép vàoMép ra-Cánh ở vị trí nằm ngang Được cắt bởi mặt phẳngVuông góc với đường tâmGọi là profil cánh-tùy thuộc và loại máy bayMỗi vị trí là một profile khác nhau22Thông số hình học của profile cánhA: Mép vào; B mép raDây cung: Đoạn thẳng nối mép vào và mép raĐường vồng-đường trung bìnhĐộ vồng lớn nhấtĐộ dàyĐộ dày lớn nhấtGóc tấn Góc tấn23Diện tích cánhDiện tích cánh là hình chiếu nhịn từ trên của máy bayCL: đường tâmwing tip (Ct):đầu cánhWing root (Cr): gốc cánh24Sải cánh-wing span (b)Khoảng cách giữa hai đầu mút cánh(bàng hai lần khoảng cách từ đường tâm tới đầu mút cánh )252627Góc tấn- góc đặt cánh28Họ profile NACAProfile 4 số: Định nghĩa bởi 4 số tự nhiênSố thứ nhất chỉ độ vồng lớn nhất so với 1/100 dây cungSố thứ 2 chỉ vị trí độ vồng lớn nhất so với 1/10 dây cungHai số cuối chỉ độ dày lớn nhất tính theo phần trăm dây cung29Họ profile NACAVD NACA 4412Độ vồng lớn nhất là 4% dây cung (=0,04C)Vị trí độ vồng lớn nhất 4/10 dây cung (=0.4C)Độ dày tương đối lớn nhất 12% dây cung (0.12C)30Phương trình xác định profile NACA 4 sốỞ đây:x: tọa độ dọc theo dây cung từ à đến Ct: độ dày lớn nhất (độ dày mãx 12% thì t=0.12)m: độ vồng lớn nhất tính theo phần 10 dây cungp: vị trí độ vồng lớn nhất tính theo phần 10 dây cungyt: độ dàyyc độ vồng31Phương trình xác định profile NACA 4 số1. Xác định gí trị của x từ 0 đến C 2. Tính toán giá trị đường vồng trung bình theo phuoxng trình3. TÍnh toán giá trị bề dày, phía trên +, phía dướ -4. Xác định tọa độ cuối cùng cho profil với(xu,yu) cho mặt trên, (xl,yl) cho mặt dưới32Các dạng profile khácProfile NACA mở rộngProfile JoukowskiProfile khác(tìm hiểu thêm trên intenet)33Thông số hình học của cánh Diện tích cánh SSải cánh b34Thông số hình học của cánhTỉ số thon cánh35Thông số hình học của cánhTỉ số dạng36Thông số hình học của cánhGóc mũi tên: + về phía sau; – trước37Thông số hình học của cánhGóc nhị diện38Lực và mômen khí độngHai lọai lực cơ bản gồm:Phân bố áp suất (p)Phân bố ứng suất tiếp (t)Tổng hợp được lực và mô men39Lực và mômen khí độngLực nâng-Lift (KH L) thành phần vuông góc với phương vận tốc vô cùng của lực khí độngLực cản-drag (KH D) thành phần song song với phương vận tốc vô cùng của lực khí động Lực vuông góc (KH N): thành phần vuông góc với dây cung của lực khí độngLực dọc trục (KH A): thành phần song song với dây cung của lực khí động40Lực khí động41Các hệ số khí độngÁp suất động:Hệ số áp suất:Hệ số lực nâng: Hệ số Lực cản:Hệ số lực nâng vuông góc:Hệ số lực cản vuông góc:Hệ số mô men:42Tâm ápXcp gọi là tâm áp nếu thỏa mãnNếu góc tấn là nhỏ:MLENAxcp43Đo lực khí động44Hệ số lực khí độngHệ số lực nângHệ số lực cản45Tọa độ cực-chất lượng khí độngTọa độ cựcĐồ thị L/D46Bài tập ứng dụngBài 1: Trong chuyển động ở tốc độ thấp, dòng chảy không nén được. Kết quả thí nghiệm nhận được đối với profile NACA 4412 ở góc tấn 4° là: Cl=0.85, Cm,c/4=-0.09. Hãy tìm vị trí của tâm áp.47Bài tập ứng dụngGiải:Từ mối quan hệBiến đổi ta cóThay số ta được:48Bài tập ứng dụngBài 2: Cho dòng chảy trên âm với góc tấn 0° qua nêm góc là 10° (hình vẽ1). Số Mach ở xa vô cùng là 2.0 và áp suất và khối lượng riêng tương ứng là p∞=1.01x105 pa và r∞=1,23 kg/m3.Áp suất tác dụng vào mặt sau là p ∞ (như hình vẽ 2). Ứn suất tieepscar trên và dưới thay đổi theo quy luật: Dây cung của nêm là 2m. Hã tính hệ số lưc cản 495051