Tài liệu Đặc điểm chịu tải của cánh máy bay

Đề tài: Đặc điểm chịu tải của cánh máy bay

LỜI GIỚI THIỆU

Trong ngành hàng không, chuyến bay đầu tiên được thực hiện cách đây gần một thế kỷ, quá tŕnh phát triển của ngành hàng không luôn đồng hành phát triển với các ứng dụng công nghệ cao. Trong một thế kỷ qua từ h́nh dáng đến kích thước của các máy bay đă 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 Ưch kinh tế của máy bay, lực nâng máy bay
Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy bay, như: Các máy bay của hăng Airbus: A320, A321, A340, A380 , Các máy bay của hăng Boeing: B737, B747, B767, B777, 7E7 ., ngoài ra c̣n 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 t́m hiểu về cánh máy bay B767 với nội dung nh­sau:
1. Đặc điểm kết cấu cánh máy bay B767
2. Đặc điểm chịu tải cánh máy bay B767





CHƯƠNG 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 c̣n đóng vai tṛ quan trọng trong việc đảm bảo ổn định và điều khiển máy bay.
- Ở cánh máy bay c̣n 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.
H́nh dạng và kết cấu cánh máy bay phải thoả măn hàng loạt các yêu cầu đôi khi là trái ngược nhau. Với máy bay cụ thể, trên cơ sở bảo đảm tính năng kỹ, chiến thuật, khi chọn cánh phải dung hoà được 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 người ta thường tính toán để hệ số Cx nhỏ c̣n diện tích cánh S đủ lớn để tạo được lực nâng cần thiết.
- Cánh được thiết kế sao cho tích số: C[SUB]ymax[/SUB].S là lớn nhất, tức là có thể tạo ra được lực nâng lớn trong khi tốc độ bay không quá lớn.
- Có gía trị M[SUB]th[/SUB] lớn và cánh Ưt bị thay đổi đặc tính khí động khi thay đổi vùng tốc độ từ dưới âm sang vượt âm hay ngược lại.
- Mômen khí động nhỏ và Ưt 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[SUB]x[/SUB], C[SUB]y[/SUB], thay đổi một cách liên tục không bị gián đoạn hay thay đổi đột ngột.
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 được kiểm tra bằng thực nghiệm.
- Tận dụng được khoảng không bên trong cánh một cách tối ưu.
- Nối ghép giữa các thành phần kết cấu cánh và các thành phần khác phải đơn giản.
- Đảm bảo trọng lượng kết cầu cánh nhỏ. Thông thường trọng lượng kết cấu cánh thường lấy trong khoảng sau: G[SUB]k[/SUB] = (0,07 - 0,16). G
Hoặc đối với máy bay chiến đấu th́: G[SUB]k[/SUB] = (0,1 - 0,18).G
1.1.2.3. YÊU CẦU VỀ VẬN HÀNH
- Ngoài việc đảm bảo cánh đủ cứng th́ 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.
H́nh dáng, kích thước cánh phải đảm bảo chế tạo dễ dàng, dễ kiểm tra, độ dôi gia công nhỏ. Có thể sử dụng được các chi tiết sẵn có, đảm bảo sản xuất nhanh và rẻ. Kết cấu cánh cho phép áp dụng các phương 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 được bố trí sao cho tầm quan sát và tầm bắn tốt. Khi có lắp các loại vũ khói trên cánh th́ nó không ảnh hưởng đến đặc tính của các loại vũ khí đó.
1.2. H̀NH DẠNG BÊN NGOÀI CỦA CÁNH.
1.2.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG.
1.2.1.1. KÍCH THƯỚC CÁNH.


Kích thước cánh được đặc trưng 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 thường thay đổi theo chiều dài sải cánh.
- Diện tích cánh S, là diệ tích của h́nh chiếu cánh trên mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đối xứng của máy bay.
- Bề dày cánh c, được xác định tuỳ theo chiều dày prôphin cánh.
Để đánh giá và so sánh các yêu cầu, ưu và nhược điểm đặt ra cho từng loại cánh th́ người ta dựa vào các thông số cụ thể sau:
- Độ dăn dài của cánh, thông số này được xác định một cách tổng quát nh­sau: . Nếu cánh có dây cung không đổi (cánh h́nh chữ nhật), th́ thông số này được tính đơn giản như sau: .
- Độ thu hẹp cánh (độ vuốt nhọn cánh), thông số này xác định nh­ sau: , trong đó: b[SUB]0[/SUB] là dây cung gốc, và b[SUB]k[/SUB] là dây cung mút cánh.
- Bề dày tương 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 người ta có thể phân cánh ra làm các loại nh­: cánh dày, cánh mỏng và cánh trung b́nh.
1.2.1.2. PRÔPHIN TIẾT DIỆN.
Trên h́nh vẽ ta có:

1 là dây cung khí động trung binh,
2 gọi là đường trung b́nh, đựng nhân.
3 là dây cung h́nh 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 được gọi là chiều dày prôphin.
Toạ độ xác định các thông số này trên prôphin được kư hiệu là x[SUB]f[/SUB], x[SUB]c[/SUB]. khi chia các giá trị này cho dây cung prôphin ta được các toạ độ tương đối.
Thông thường các giá trị này được xác định nh­ sau:
- Với máy bay dưới âm:

- Với máy bay cận âm:

- Với máy bay trên âm:

Nếu tăng bề dày cánh sẽ thuận lợi về mặt kết cấu, về độ bền và tận dụng được một cách tối ưu khoảng không bên trong cánh, nhưng điều đó sẽ làm tăng lực cản trên cánh. Ngoài ra nếu các dây cung khí động không nằm trên một mặt phẳng th́ sẽ xảy ra xoắn cánh, do các nguyên nhân:
- Dùng nhiều loại prôphin khác nhau, và bố trí sao cho các dây cung h́nh học nằm trong cùng một mặt phẳng, xoắn trong trường hợp này gọi là xoắn khí động.
- Dùng cùng loại prôphin nhưng dây cung khí động không nằm trong cùng một mặt phẳng, trường hợp này gọi là xoắn h́nh học.
- Ngoài ra cánh c̣n bị xoắn cả về mặt h́nh học và khí động.
1.2.2. H̀NH CHIẾU BẰNG CỦA CÁNH.
Trong quá tŕnh phát triển của máy bay, th́ h́nh chiếu bằng của cánh máy bay c̣ng 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 thường sử dụng là dạng h́nh chữ nhật, h́nh thang, kết hợp h́nh thang và h́nh chữ nhật, và h́nh elip.
- Máy bay có tốc độ M = 0,6 - 2,5: dạng cánh thông dụng là cánh mũi tên, cánh tam giác, cánh h́nh thang có độ dăn dài nhỏ và mỏng.
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁNH MÁY BAY B767
2.1. CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY BAY B767

Chiều dài tàu bay : 54.94m
Chiều cao tàu bay : 16.03m
Đường kính thân máy bay : 5.41m
Tỷ lệ sải cánh : 8.71
Diên tích cánh : 256.32 m[SUP]2[/SUP]
Khối lượng nhiên liệu tối đa : xấp xỉ 26 tấn
Vận tốc bay đường dài : km/h
Tầm bay xa từ : km.
2.2. CÁNH MÁY BAY
Cánh là bộ phận cơ bản để tạo ra lực nâng của máy bay. Cánh của máy bay B767 là cánh mũi tên được lắp phía dưới thân với góc vểnh là 6[SUP]o[/SUP]. Góc mũi tên là 31.5[SUP]o[/SUP]. Trên cánh chính của máy bay được lắp các cánh lái để điều khiển máy bay. Ngoài ra trên máy bay c̣n được lắp các thùng dầu, một thùng dầu trung tâm được đặt dưới bụng của máy bay, hai thùng dầu bên trong và hai thùng dầu bên ngoài nằm trên cánh đối xứng nhau qua thùng dầu trung tâm. Hai thùng dầu phía ngoài cánh có tác dụng tăng áp.
Caựnh maựy bay B767 cuừng nhử caực loaùi maựy bay daơn duùng khaực goàm coự ba phaàn: caựnh traựi (left wing), caựnh phaỷi (right wing) vaứ moọt phaàn caựnh naốm trong thaơn (center wing). Beơn trong caựnh laứ raỏt nhieàu caực ngaờn nhoỷ thoơng vụựi nhau laứm nụi chửựa nhieơn lieọu cho maựy bay, ngửụứi ta goùi daùng thuứng nhieơn lieọu naứy laứ integral fuel tank.
Treơn meựp trửụực cuỷa moói caựnh traựi-phaỷi coự 6 slat. Treơn meựp sau moói caựnh coự 2 caựnh taứ (1 outboard flap vaứ1 inboard flap), 2 caựnh laựi lieọng (1 outboard aileron vaứ 1 inboard aileron). Maởt treơn moói caựnh coự 6 taỏm caỷn (4 outboard spoiler vaứ 2 inboard spoiler). Ngoaứi ra, treơn caựnh coứn ủửụùc laộp ủoọng cụ vaứ nhieàu thieỏt bũ ủeồ ủieàu khieồn khaực.



CAÙNH MAÙY BAY B767-300 VAỉ CAÙC BEÀ MAậT ẹIEÀU KHIEÅN TREÂN CAÙNH

2.2.1. CÁNH TRÊN THÂN (CENTER WING)
2.2.1.1. Voỷ
Center wing laứ phaàn caựnh naốm trong thaơn, ụỷ nửỷa dửụựi cuỷa section 45 tửứ Station 786 bulkhead ủeỏn Station 955 bulkhead. Phaàn voỷ cuỷa center wing ụỷ maởt treơn vaứ phaàn maởt dửụựi khaực nhau. Voỷ maởt treơn goàm 2 lụựp (panel) coự ủoọ daứy 0.750 inch laứm tửứ vaọt lieọu 7150-T651. Maởt dửụựi goàm 4 lụựp (panel) daứy 0.840 inch vaứ laứm baống vaọt lieọu 2024-T391.

VOÛ TREÂN CUÛA CAÙNH TRONG THAÂN


VOÛ DệễÙI CUÛA CAÙNH TRONG THAÂN

* Phaơn boỏ neùp (stringer)
a. Phaơn boỏ cuỷa neùp (stringer) treơn lụựp voỷ treơn nhử sau:




Về TRÍ NEẽP (STRINGER) TREÂN LễÙP VOÛ TREÂN CUÛA CAÙNH TRONG THAÂN

BAÛNG VAÄT LIEÄU
[TABLE=align: center]
[TR]
[TD]STT
[/TD]
[TD]MÔ TẢ
[/TD]
[TD]VẬT LIỆU
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]1
2
3
4
[/TD]
[TD]Stringer
Stringer
Stringer-vent
Stringer
[/TD]
[TD]BAC1518-701 7150-T6511
BAC1518-725 7150-T6511
BAC1509-100441 7150-T6511
BAC1518-702 7150-T6511
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]


b. Phaơn boỏ neùp (stringer) treơn voỷ dửụựi: