MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU ................................................................................................................. 2
1. Giới thiệu: ................................................................................................................................... 3
Chương 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ................................................................. 4
VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ............................................................................................................ 4
2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và cơ sở hình thành đề tài ...................................................... 4
2.1.1 Các nghiên cứu đã thực hiện: ............................................................................................... 4
2.1.2 Cơ sở hình thành đề tài và mục tiêu nghiên cứu: .............................................................. 12
2.2 Cơ sở lý thuyết và phương án thiết kế: ..................................................................................... 13
2.2.1 Cơ sở lý thuyết: ................................................................................................................... 13
2.2.2 Phương án thiết kế:............................................................................................................. 13
Chương 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ..................................................................................................... 18
3. Thiết kế cơ khí: ......................................................................................................................... 18
3.1 Sơ đồ truyền động của máy bay và tính toán bộ truyền: ...................................................... 18
3.2 Thiết kế thân trên và thân dưới: ............................................................................................ 21
3.3 Thiết kế vỏ nhựa, chân đáp, đuôi và các phụ kiện ................................................................. 23
Chương 4: MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT BỘ ĐIỀUKHIỂN CHO MÁY BAY .............................. 27
4. Mô hình hóa và thiết kế bộ điều khiển cho máy bay: .............................................................. 27
4.1 Mô hình hóa: .......................................................................................................................... 27
4.2 Thiết kế bộ điều khiển: .......................................................................................................... 37
Chương 5: GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ PHẦN MẠCH ĐIỆN .............................................. 44
5. Giải thuật điều khiển và phần mạch điện: ............................................................................... 44
5.1 Giải thuật điều khiển tổng quát. ........................................................................................... 44
5.2 Mạch điện và lập trình: ......................................................................................................... 45
5.3 Mô hình mạch điều khiển: ..................................................................................................... 50
5.4 Mạch điện: ............................................................................................................................. 51
Chương 6: ĐÁNH GIÁ & NHẬN XÉT .......................................................................................... 54
Thi
ế
t k
ế
h
ệ
th
ố
ệ
n t
ử
Nhóm HNTT
2
GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến
LỜI NÓI ĐẦU
Để có được kiến thức như hôm nay, nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy trong
bộ môn Cơ Điện tử - Khoa Cơ Khí, Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh.
Tôi xin cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Tiến - thầy hướng dẫn nhóm thực hiện báo cáo
môn học này. Không chỉ học hỏi được kiến thức của thầy, nhóm còn học được ở thầy
phương pháp nghiên cứu cũng như sự nhiệt tâm của người thầy với học trò.
Cuối cũng, tôi xin cảm ơn các bạn học và người thân đã giúp đỡ để tôi có được ngày
hôm nay.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 12 năm 2013
Nhóm 1 thực hiện
Thi
ế
t k
ế
h
ệ
th
ố
ệ
n t
ử
Nhóm HNTT
3
GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến
Chương 1: GIỚI THIỆU
1. Giới thiệu:
Máy bay (phi cơ): phương tiện vận tải hay chiến đấu bay trên không nhờ động cơ.
Những máy bay đầu tiên được chế tạo để thực hiện ước mơ của con người di chuyển trên
mặt đất, chinh phục không gian. Tuy nhiên, ngày nay máy bay đóng vai trò không thể
thiếu trong kinh tế và quân sự. Mặt khác, giao thông vận tải hàng không là loại hình có độ
an toàn cao, xác suất rủi ro cực thấp nếu so sánh với các loại hình giao thông vận tải khác.
Vì vậy, hiện nay công nghiệp chế tạo máy bay là ngành công nghiệp mũi nhọn – công
nghệ cao chỉ có các cường quốc kinh tế trên thế giới mới thực hiện được và là ngành định
hướng công nghệ cho các ngành công nghiệp khác.
Máy bay cố định và máy bay trực thăng là hai loại máy bay được nghiên cứu và chế
tạo trên thế giới. Mỗi loại máy bay đều có ưu và nhược điểm riêng. Mà các nghiên cứu
về máy bay trên thế giới được thực hiện rất nhiều và đa dạng. Trong nội dung nghiên
cứu này chỉ tập trung vào một lĩnh vực máy bay trực thăng.
Máy bay trực thăng (lên thẳng): là phương tiện bay có động cơ, hoạt động bay bằng
cánh quạt, có thể cất cánh, hạ cánh thẳng đứng, có thể bay đứng trong không khí, điều
khiển lên xuống, tiến lùi và qua trái phải. Trực thăng có rất nhiều công năng cả trong đời
sống thường nhật, trong kinh tế quốc dân và trong quân sự.
Các nghiên cứu về lý thuyết khí động học, kết cấu cơ khí, giải thuật điều khiển cho
máy bay trực thăng đã được thực hiện rất nhiều. Tuy nhiên, nhưng nghiên cứu về máy
bay trực thăng trên thế giới vẫn đang phát triển, hoàn thiện. Trong các nghiên cứu đó
thường sử dụng máy bay mô hình để kiểm nghiệm các lý thuyết, giải thuật điều khiển
cho máy bay.
Thi
ế
t k
ế
h
ệ
th
ố
ệ
n t
ử
Nhóm HNTT
4
GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến
Chương 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và cơ sở hình thành đề tài
2.1.1 Các nghiên cứu đã thực hiện:
Ngoài nước
Ngay từ xa xưa, loài người đã ước mơ bay lượn được trên không trung như loài
chim, tuy đã có vô số lần thử và thất bại, người ta vẫn không từ bỏ giấc mơ này. Cho đến
đầu thế kỉ 20, anh em nhà Later đã chế tạo và thử nghiệm máy bay đầu tiên vào ngày
17/12 /1903. Sự kiện này đánh dấu một bước ngoặt lịch sử cho ngành hàng không – loài
người đã có chiếc máy bay đầu tiên điều khiển được.
Hình 1: Máy bay đầu tiên
Những năm sau đó, các nghiên cứu về máy bay liên tục được thực hiện. Trong đó,
máy bay trực thăng được phát nghiên cứu song hành cùng máy bay cánh cố định ngay từ
thế kỷ 19. Một loạt nhà kỹ thuật hàng không như Jan Bahyl, Oszkár Asbóth, Louis
Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner,Ogneslav Kostovic Stepanovic và Igor Ivanovich
Sikorsky đã đưa ra thử nghiệm các mô hình máy bay trực thăng. Ngày 24 tháng
8 năm 1907 lần đầu tiên mô hình trực thăng bay lên được, nó do anh em Louis và Jacque
Thi
ế
t k
ế
h
ệ
th
ố
ệ
n t
ử
Nhóm HNTT
5
GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến
Breguet người Pháp chế tạo dưới sự cố vấn kỹ thuật của giáo sư Charles Richet. Mô hình
này hoàn toàn không thể điều khiển nổi và không thể chở nổi người, chỉ có thể bay lên
được 50 cm. Tại nước Nga Igor Ivanovich Sikorsky sau này trở thành nhà tiên phong trực
thăng và nhà công nghiệp sản xuất trực thăng nổi tiếng thế giới đã thí nghiệm trực thăng
đầu tiên của mình vào năm 1908.
Những năm tiếp theo máy bay mô hình tiếp tục phát triển. Tuy nhiên, mô hình máy
bay trực thăng tự cân bằng đầu tiên được chế tạo năm 1969 bởi Ms Penni. Cô đã chứng
minh được tính ổn định và tính không ổn định trong hội nghị chuyên đề DC/ RC tháng 5
năm 1969.
Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu về máy bay trực thăng trên thế giới. Các nghiên
cứu rất đa dạng từ kết cấu cơ khí, biên dạng cánh quạt, giải thuật điều khiển…. Có thể liệt
kê một số mô hình nghiên cứu trên thế giới như sau:
1. Sơ đồ một cánh quạt nâng, một cánh quạt đuôi:
Đây là sơ đồ cơ bản của máy bay trực thăng. Sơ đồ gồm một cánh quạt chính để
nâng máy bay và một cánh quạt đuôi theo chiều thẳng đứng.
Hình 2: Sơ đồ máy bay trực thăng một cánh quạt nâng, một cánh quạt đuôi