Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng phương pháp xác định đặc tính khí động của khí cụ bay làm cơ sở hiệu chỉnh theo các tham số chuyển động ghi được

Chia sẻ: Tỉ Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:148

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm xây dựng phương pháp xác định các ĐTKĐ của Khí cụ bay từ những số liệu TSCĐ đo đạc trong quá trình thực nghiệm trên cơ sở mô hình toán học mô tả quá trình ĐLH chuyển động của khí cụ bay trong không gian.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Xây dựng phương pháp xác định đặc tính khí động của khí cụ bay làm cơ sở hiệu chỉnh theo các tham số chuyển động ghi được

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ --------------------------- MAI DUY PHƯƠNG XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG CỦA KHÍ CỤ BAY LÀM CƠ SỞ HIỆU CHỈNH THEO CÁC THAM SỐ CHUYỂN ĐỘNG GHI ĐƯỢC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ --------------------------- MAI DUY PHƯƠNG XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG CỦA KHÍ CỤ BAY LÀM CƠ SỞ HIỆU CHỈNH THEO CÁC THAM SỐ CHUYỂN ĐỘNG GHI ĐƯỢC Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9.52.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS Phạm Vũ Uy 2. GS. TSKH Nguyễn Đức Cương Hà Nội - 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu và các số liệu sử dụng trong luận án là trung thực, chưa từng được ai công bố ở trong bất kỳ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. NGHIÊN CỨU SINH Mai Duy Phương
ii LỜI CẢM ƠN Công trình nghiên cứu này được thực hiện tại Viện Tên lửa, thuộc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Bộ Quốc phòng. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới tập thể cán bộ giáo viên hướng dẫn khoa học: Đại tá, PGS. TS Phạm Vũ Uy, Đại tá, GS. TSKH Nguyễn Đức Cương, đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành được luận án này. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn các Nhà khoa học đã cho luận án những ý kiến đóng góp quý báu. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, thủ trưởng và các cán bộ, nhân viên Phòng Đào tạo – Viện Khoa học và Công nghệ quân sự đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành nhiệm vụ. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Thủ trưởng Viện Tên lửa đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tôi đạt kết quả mong muốn. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Viện kỹ thuật phòng không – không quân đã giúp đỡ, hỗ trợ trong việc hoàn thiện luận án. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Phòng Động cơ turbin phản lực, Viện Tên lửa, nơi tôi học tập và công tác đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã động viên, chia sẻ giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này.
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG CỦA KHÍ CỤ BAY 9 1.1. Xác định ĐTKĐ trong quy trình thiết kế chế tạo thử nghiệm KCB 9 1.1.1. Quy trình thiết kế chế tạo thử nghiệm KCB 9 1.1.2. Vai trò xác định các ĐTKĐ 10 1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 11 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước 18 1.4. Tổng quan các phương pháp xác định ĐTKĐ của KCB 20 1.4.1. Nhận xét chung 20 1.4.2. Công cụ hỗ trợ tính toán 21 1.4.3. Phương pháp, công nghệ đo đạc các TSCĐ 22 1.4.4. Khái quát về phương pháp xác định ĐTKĐ 23 1.5. Những vấn đề nghiên cứu xác định ĐTKĐ và hướng nghiên cứu của luận án 28 1.5.1. Những vấn đề còn tồn tại 28 1.5.2. Hướng nghiên cứu của luận án 29 Kết luận Chương 1 30 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG CỦA KHÍ CỤ BAY THEO KẾT QUẢ BAY THỬ NGHIỆM 31 2.1. Một số khái niệm 31
iv 2.2. Bài toán thuận 34 2.3. Xây dựng phương pháp xác định ĐTKĐ của KCB 41 2.4. Xây dựng bài toán ĐLH ngược và phương pháp giải 45 2.4.1. Cơ sở xây dựng bài toán ĐLH ngược 45 2.4.2. Những giả thiết 47 2.4.3. Xây dựng bài toán ngược 48 2.4.4. Xây dựng thuật toán giải bài toán ngược 53 2.4.5. Một số vấn đề giải bài toán ngược 54 2.4.6. Hệ phương trình lượng giác siêu việt 61 2.4.7. Bài toán ngược với thành phần lực đẩy bất định 62 2.4.8. Quy ước góc chuyển động trong trường hợp bay vòng 63 2.5. Xây dựng phương pháp xác định ĐTKĐ cho KCB trên cơ sở ứng dụng kết quả bài toán động lực học ngược 64 2.5.1. Bài toán động lực học 65 2.5.2. Xây dựng phương pháp xác định ĐTKĐ 67 Kết luận Chương 2 77 Chương 3 KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 78 3.1. Lựa chọn mô hình kiểm chứng 78 3.2. Kiểm chứng bài toán ngược 83 3.2.1. Mục đích và yêu cầu 83 3.2.2. Xây dựng phương pháp kiểm chứng 84 3.2.3. Kết quả kiểm chứng bài toán ngược 85 3.3. Kiểm chứng phương pháp xác định ĐTKĐ 86 3.3.1. Phương pháp kiểm chứng 86 3.3.2. Kết quả kiểm chứng phương pháp xác định ĐTKĐ 88 3.3.3. Nhận xét kết quả kiểm chứng phương pháp xác định ĐTKĐ 94 Kết luận Chương 3 96
v Chương 4 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG TRÊN MỘT MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 97 4.1. Mục đích và yêu cầu 97 4.2. Lựa chọn đối tượng thực nghiệm 97 4.3. Số liệu thực nghiệm 98 4.3.1. Cấu trúc dữ liệu 98 4.3.2. Một số đặc điểm kỹ thuật và thông tin chuyến bay 99 4.3.3. Số liệu chuyến bay 101 4.4. Kết quả giải bài toán ĐLH ngược trên số liệu thực nghiệm 104 4.4.1. Các tham số ĐLH và góc chuyển động 104 4.4.2. Nhận xét 105 4.5. Xác định các ĐTKĐ thực nghiệm 107 4.5.1. Lực cản 107 4.5.2. Lực nâng 109 4.5.3. Momen chúc ngóc 112 4.6. Nhận xét kết quả 114 Kết luận Chương 4 116 KẾT LUẬN 117 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT a Vận tốc âm thanh [m/s]; ax, ay, az Các thành phần gia tốc theo các trục của HTĐ liên kết [m/s2]; ba Chiều dài đặc trưng của KCB (thường là chiều dài dây cung khí động trung bình hoặc đường kính thân [m]; Cx Hệ số lực cản; Cy Hệ số lực nâng; Cz Hệ số lực cạnh; C x , C y , mz Đạo hàm hệ số lực cản, hệ số lực nâng, hệ số momen chúc ngóc theo góc tấn [1/độ]; C y CLDC Đạo hàm của hệ số lực nâng theo góc lệch cánh lái độ cao [1/độ]; C z , m x m y Đạo hàm hệ số lực cạnh, hệ số momen nghiêng và momen hướng theo góc trượt cạnh [1/độ]; C z CLH , m x CLH myCLH Đạo hàm của hệ số lực cạnh, momen nghiêng và momen hướng theo góc lệch cánh lái hướng [1/độ]; g Gia tốc trọng trường [m/s2]; G Khối lượng máy bay [kg]; Je Đặc trưng cho hiệu quả sử dụng nhiên liệu của động cơ [Ns/kg]; Jx, Jy, Jz Momen quán tính [kg.m2]; M Số Mach; Mx Momen nghiêng [Nm]; My Momen hướng [Nm]; Mz Momen chúc ngóc [Nm]; m Khối lượng của KCB [kg]; mx Hệ số momen nghiêng;
vii mx CL Đạo hàm của momen nghiêng theo góc lệch cánh liệng [1/độ]; mx x Đạo hàm của momen nghiêng theo tốc độ nghiêng; my Hệ số momen hướng;  my x my y Đạo hàm của hệ số momen hướng theo tốc độ góc nghiêng và tốc độ góc hướng; mz Hệ số momen chúc ngóc; mz z Đạo hàm của hệ số momen chúc ngóc theo tốc độ góc chúc ngóc; mz CLDC Đạo hàm của hệ số momen chúc ngóc theo góc nghiêng cánh lái độ cao [1/độ]; nx, ny, nz Các hệ số quá tải P Lực đẩy động cơ [N]; Re Số Rây-non; S Diện tích đặc trưng của KCB [m2]; V Tốc độ bay so với môi trường không khí khi KCB chưa bị nhiễu động [m/s]; Vk Tốc độ mặt đất của KCB [m/s]; X, Xa Lực cản trong các hệ tọa độ liên kết và tốc độ [N]; Y, Ya Lực nâng trong các hệ tọa độ liên kết và tốc độ [N]; Z, Za Lực cạnh trong các hệ tọa độ liên kết và tốc độ [N]; α Góc tấn [độ]; β Góc trượt cạnh [độ]; γ Góc nghiêng giữa mặt phẳng đối xứng của KCB xOy so với mặt phẳng thẳng đứng xgOyg của HTĐ chuẩn [độ]; γa Góc nghiêng giữa mặt phẳng xaOya của HTĐ tốc độ so với mặt phẳng thẳng đứng xgOyg của HTĐ chuẩn [độ];
viii δ Góc cánh lái nói chung; δCLDC Góc lệch cánh độ cao [độ]; δCLH Góc lệch cánh lái hướng [độ]; δCL Góc lệch cánh lái liệng [độ]; ρ Mật độ không khí ở độ cao H [kg/m3]; ψ Góc hướng (của mũi KCB) [độ]; Ψ Góc hướng quỹ đạo [độ]; ωx, ωy, ωz Các tốc độ góc của KCB trong hệ tọa độ liên kết [độ/s];  Góc chúc ngóc [độ]; θ Góc nghiêng quỹ đạo [độ]; ĐLH Động lực học ĐTKĐ Đặc tính khí động HTĐ Hệ tọa độ HSKĐ Hệ số khí động KCB Khí cụ bay TSCĐ Tham số chuyển động TSKĐ Tham số khí động VCĐT Vi cơ điện tử
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Dữ liệu đầu vào của bài toán ngược 57 Bảng 3.1. Những ĐTKĐ lý thuyết của máy bay IRKUT-70V 82 Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm hệ phương trình lực cản 88 Bảng 3.3. Kết quả thực nghiệm hệ phương trình lực nâng 89 Bảng 3.4. Kết quả thực nghiệm hệ phương trình lực dạt sườn 90 Bảng 3.5. Kết quả thực nghiệm hệ phương trình momen 91 nghiêng Bảng 3.6. Kết quả thực nghiệm hệ phương trình momen hướng 92 Bảng 3.7. Kết quả thực nghiệm hệ phương trình momen chúc 93 ngóc Bảng 3.8. So sánh ĐTKĐ lý thuyết và thực nghiệm 94 Bảng 4.1. Bản ghi số liệu rút gọn theo thời gian của máy bay 98 Su-B Bảng 4.2. Số liệu thực nghiệm xác định tham số lực cản 108 Bảng 4.3. Số liệu thực nghiệm xác định tham số lực nâng 111 Bảng 4.4. Số liệu thực nghiệm xác định tham số momen chúc 113 ngóc với ωz ≈ 0 Bảng 4.5. Đánh giá sai số ĐTKĐ thực nghiệm và tài liệu kỹ 115 thuật
x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1. Quy trình thiết kế, chế tạo, thử nghiệm KCB 9 Hình 1.2. Kết quả nhận dạng ĐTKĐ của công trình [33] 14 Hình 1.3. Mô hình các bài toán nhận dạng 15 Hình 1.4. Khảo sát đầu ra hệ thống thông qua các tín hiệu điều 16 khiển Hình 1.5. Sự phát triển của phương pháp xác định ĐTKĐ [37] 21 Hình 2.1. Mô hình ĐLH chuyển động của KCB 35 Hình 2.2. Quan hệ giữa các HTĐ 36 Hình 2.3. Mô hình bài toán thuận 37 Hình 2.4. Cơ sở để xây dựng phương pháp xác định ĐTKĐ của 41 KCB Hình 2.5. Nội dung phương pháp xác định các ĐTKĐ của KCB 44 Hình 2.6. Mô hình bài toán ngược 45 Hình 2.7. Các hàm và thủ tục của chương trình giải bài toán 53 ngược Hình 2.8. Lưu đồ thuật toán tổng quát giải bài toán ngược 54 Hình 2.9. Sơ đồ khối hệ thống dẫn đường quán tính VCĐT 56 Hình 2.10. Hàm Smooth() và Splinefit() 60 Hình 2.11. Giải hệ phương trình siêu việt trong Maple 61 Hình 2.12. Quy ước dấu góc hướng chuyển động 64 Hình 2.13. Lưu đồ thuật toán lặp xác định ĐTKĐ 69 Hình 2.14. Ví dụ minh họa tính hội tụ tham số C y 70 Hình 3.1. Quy trình xác định và hiệu chỉnh ĐTKĐ trên một mô 79 hình lý thuyết Hình 3.2. Mô hình kiểm chứng lý thuyết và mô phỏng máy bay 80 IRKUT-70V Hình 3.3. Thử nghiệm máy bay IRKUT-70V 81 Hình 3.4. Chương trình tính toán trên mô hình bán thực nghiệm 83
xi Hình 3.5. Kiểm chứng kết quả giải bài toán ngược 84 Hình 3.6. So sánh các tham số ĐLH bài toán thuận và ngược 85 trên mô hình KCB IRKUT70-V sau khi phóng Hình 3.7. Kiểm chứng kết quả xác định ĐTKĐ 86 Hình 3.8. Tự động thiết lập hệ phương trình Mx tại góc β = 88 3o±0.1o Hình 3.9. Đồ thị so sánh các ĐTKĐ lý thuyết và thực nghiệm 95 Hình 4.1. Máy bay Su-B 97 Hình 4.2. Chương trình giải mã dữ liệu 100 Hình 4.3. Quỹ đạo chuyển động không gian 101 Hình 4.4. Quỹ đạo trong mặt phẳng ngang của HTĐ mặt đất cố 101 định Hình 4.5. Độ cao khí áp 102 Hình 4.6. Các tham số góc trong HTĐ chuẩn ψ,  , γ 102 Hình 4.7. Biểu đồ mức tiêu thụ nhiên liệu 103 Hình 4.8. Đồ thị tay ga và lực đẩy theo thời gian 103 Hình 4.9. Các tham số lực khí động Xa, Ya, Za 104 Hình 4.10. Các tham số momen khí động Mx, My, Mz 104 Hình 4.11. Địa tốc Vk 105 Hình 4.12. Các tham số góc trong HTĐ tốc độ α, β, γa 105 Hình 4.13. Đồ thị lực cản Cx(M) phụ thuộc vào M 108 Hình 4.14. Đồ thị đặc tính lực cản C x phụ thuộc vào M 109 Hình 4.15. Đồ thị tốc độ góc ωz 110 Hình 4.16. Đồ thị góc lệch cánh lái độ cao  CLDC 110 Hình 4.17. Đồ thị đặc tính lực nâng C y phụ thuộc vào M 112 Hình 4.18. So sánh ĐTKĐ thực nghiệm và tài liệu kỹ thuật 114
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Khí cụ bay (KCB) là những thiết bị nhân tạo có khả năng duy trì quỹ đạo trong không gian như vệ tinh, tên lửa hành trình, máy bay không người lái... Do tính hiệu quả của những thiết bị này trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong lĩnh vực quân sự, quốc phòng nên KCB là đối tượng đang được các cơ quan, tổ chức và các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và ngày càng có nhiều công trình tham gia đóng góp vào lĩnh vực này. KCB chuyển động trong môi trường không khí xảy ra sự tương tác cơ học giữa KCB và môi trường. Đây là một quá trình khí động lực học. Quá trình này được mô hình hóa dưới dạng toán học đó là các phương trình động lực học (ĐLH) chuyển động của KCB mà trong các phương trình đó, tính chất khí động học của bản thân KCB được thể hiện dưới dạng hàng loạt các đặc tính khí động (ĐTKĐ). Các bài toán điều khiển được xây dựng dựa trên mô hình khí động lực học của KCB, các tham số điều khiển được xác định thông qua các ĐTKĐ trên cùng mô hình của KCB. Chất lượng bay phụ thuộc vào những tác động nhiễu của môi trường bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, nhiễu động không khí... Đồng thời phụ thuộc vào các tham số điều khiển và chương trình điều khiển (đối với KCB không người lái), Như vậy, chất lượng bay phụ thuộc vào độ chính xác của các ĐTKĐ thể hiện ngay trong quá trình xác định các tham số điều khiển. Hay nói cách khác: các ĐTKĐ có vai trò quan trọng trong việc điều khiển KCB. Chính vì vai trò của ĐTKĐ trong việc xác định các tham số điều khiển nên việc xác định chính xác ĐTKĐ cũng là vấn đề quan trọng. Từ đây nảy sinh nhu cầu “làm sao xác định một cách tương đối chính xác các ĐTKĐ thực của KCB thông qua quá trình thử nghiệm (mà trước đây đã tính toán, hoặc đo
2 đạc trong ống khí động) qua những tham số, số liệu của chuyến bay?” – đây cũng chính là điều kiện tất yếu để hình thành hướng nghiên cứu của luận án nhằm giải quyết những vấn đề trong thực tiễn đặt ra. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, sự hỗ trợ của phương pháp tính toán, phương tiện đo lường hiện đại, các loại cảm biến chính xác, phần mềm chuyên dụng và máy tính có tốc độ cao… vấn đề “Xác định các đặc tính khí động của khí cụ bay” cần được nghiên cứu và giải quyết, xây dựng những cơ sở lý thuyết và thực nghiệm phục vụ trực tiếp cho những bài toán điều khiển cũng như hỗ trợ quá trình thiết kế cải tiến nâng cao chất lượng khí động của KCB. Để làm rõ tính cấp thiết của luận án, cần xem xét những yếu tố sau đây: - Thứ nhất: sự phát triển mạnh mẽ về khoa học kỹ thuật Yếu tố này làm tiền đề cho những sản phẩm công nghệ, ra đời nhiều thiết bị chuyên dụng cho phép đo đạc một cách chính xác tham số chuyển động (TSCĐ) của KCB trong không gian theo thời gian. Có thể nêu ra một số loại thiết bị như: trạm đo đạc quỹ đạo mặt đất, máy ghi hình tốc độ cao, hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS… được các phòng thí nghiệm trọng điểm trong nước quan tâm, đầu tư mua sắm và khai thác sử dụng. Một công cụ đo lường điều khiển quan trọng là hệ thống dẫn đường quán tính vi cơ điện tử (VCĐT). Trong hệ thống này bao gồm hai thành phần: Phần cứng: được tích hợp từ các thành phần cảm biến quán tính, từ trường và hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GPS). Thời gian gần đây, những hãng chế tạo cảm biến vi cơ điện tử như Bosch, Invensense, AnalogDevices…[44], [47] liên tục cho ra đời những sản phẩm mới được cập nhật theo hàng tháng, hàng quý. Những sản phẩm này thường xuyên được cải tiến, nâng cao chất lượng, tính năng, giảm chi phí, hơn nữa còn được phân loại thành các dòng sản phẩm chuyên dụng cho từng đối tượng sử dụng như điện thoại, robot tự hành, tên lửa, máy bay…
3 Phần mềm: Các thế hệ máy tính nhúng, các dòng vi điều khiển phát triển rất nhanh, các tính năng được nâng cấp đáng kể so với những thế hệ trước, đặc biệt là nâng cấp tốc độ tính toán, mở rộng bộ nhớ và tốc độ truyền số liệu. Điều này cho phép áp dụng những thuật toán hiện đại, xử lý những bài toán có số lượng phép tính nhiều, đồng thời có thể đảm nhận các chức năng điều khiển hệ thống theo thời gian thực một cách hiệu quả. Một điểm nổi bật khác đó là kích thước và khối lượng của những phần cứng này nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng, cho phép trang bị trên những đối tượng có những yêu cầu cao về khối lượng mang theo như tên lửa, máy bay. Như vậy, việc sử dụng trạm đo đạc quỹ đạo mặt đất, máy ghi hình tốc độ cao hay hệ thống dẫn đường quán tính, cảm biến VCĐT… để đo đạc các TSCĐ, đồng thời sử dụng máy tính để xử lý tính toán và điều khiển đối tượng sẽ gặp nhiều thuận lợi và có thể thực hiện dễ dàng. - Thứ hai: nhu cầu khai thác, sử dụng KCB Trên thế giới, nhiều hãng sản xuất, các trường đại học, phòng thí nghiệm… thường xuyên công bố những công trình nghiên cứu, những sản phẩm KCB ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Do được trang bị hệ thống dẫn đường quán tính VCĐT và máy tính trên khoang nên các loại KCB này rất nhỏ gọn, linh hoạt, ứng dụng phù hợp trong nhiều lĩnh vực. Trong nước có nhiều đề tài nghiên cứu khoa học thiết kế chế tạo KCB phục vụ các mục đích dân sự và quốc phòng. Nhiều đề tài đã đạt được những thành công và sản phẩm được ứng dụng trong một số lĩnh vực. Một số tổ chức, cơ quan vẫn tiếp tục thực hiện quá trình nghiên cứu và cho ra đời những loại KCB đưa vào khai thác sử dụng. Xu hướng của những đề tài này sử dụng cảm biến VCĐT đo đạc các TSCĐ và máy tính trên khoang thực hiện quá trình tính toán và điều khiển tự động.
4 Đây là những bằng chứng cụ thể chứng tỏ nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng và sự tiếp cận những công nghệ mới không chỉ thế giới mà trong đó có cả Việt Nam. Qua những khái quát đã nêu trên về vấn đề tiếp cận công nghệ mới, điều kiện thực tế, yêu cầu khách quan… nảy sinh nhiều vấn đề khoa học cần được giải quyết và đáp ứng. Hai đối tượng: ĐTKĐ của KCB và TSCĐ thực tế có quan hệ ràng buộc lẫn nhau. Vậy nếu có thể sử dụng các công cụ hiện đại để đo đạc được các TSCĐ của KCB thì phương pháp xác định các ĐTKĐ của KCB như thế nào – đây là nội dung chính của luận án và rõ ràng, đây cũng là một trong những vấn đề đang tồn tại cần nghiên cứu, giải quyết. Thực hiện luận án này đáp ứng những nhu cầu cấp thiết, có ý nghĩa thiết thực và có thể ứng dụng cho công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo KCB. Cho phép nâng cao chất lượng điều khiển KCB, lập chương trình điều khiển KCB chính xác, hiệu quả, hỗ trợ cải tiến, nâng cấp một số loại KCB trong trang bị. Làm cơ sở khoa học cho việc thực hiện các nhiệm vụ quan trọng, lâu dài của đơn vị đối với những đối tượng nghiên cứu như các loại KCB không người lái, tên lửa không quay, các loại đạn phản lực... Ngoài ra, có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu của luận án để kiểm nghiệm lại những ĐTKĐ của một số loại KCB đã được đo đạc xác định trước đây một cách độc lập. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng phương pháp xác định các ĐTKĐ của KCB từ những số liệu TSCĐ đo đạc trong quá trình thực nghiệm trên cơ sở mô hình toán học mô tả quá trình ĐLH chuyển động của KCB trong không gian. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu lý thuyết: mô hình máy bay cánh bằng kinh điển, cánh cứng, có trang bị thiết bị động lực, các HSKĐ, các ĐTKĐ lý thuyết, các
5 TSCĐ thực nghiệm, các tham số ĐLH và hệ phương trình ĐLH chuyển động tổng quát của KCB trong không gian. Đối tượng thực nghiệm: là một số loại KCB sử dụng cảm biến VCĐT hoặc hệ thống dẫn đường quán tính có ghi các TSCĐ và tham số làm việc theo thời gian. Các tham số này bao gồm vị trí tọa độ của KCB trong HTĐ mặt đất cố định và góc trong HTĐ chuẩn, một số thông số vật lý khác: đặc tính khối lượng, trạng thái điều khiển động cơ, lượng nhiên liệu còn lại… Luận án có sử dụng một số kết quả thực nghiệm của các đề tài khác thuộc nhiệm vụ ngoài đơn vị để kiểm chứng cơ sở lý thuyết và đánh giá kết quả đề tài thực hiện được. Phạm vi nghiên cứu: Quá trình ĐLH chuyển động của KCB trong không gian là bài toán tổng quát có thể áp dụng cho nhiều loại KCB, nếu giải quyết một cách đầy đủ bài toán này thì nội dung luận án rất rộng, vì vậy luận án này chỉ đặt ra giới hạn xác định ĐTKĐ đối với một dạng KCB cụ thể, được giới hạn cùng với những giả thiết nêu rõ trong phần Những giả thiết của Chương 2. 4. Nội dung nghiên cứu Luận án đã thực hiện những nội dung nghiên cứu cụ thể sau đây: 1- Xây dựng mối quan hệ của các ĐTKĐ giữa lý thuyết và thực nghiệm bằng công cụ toán học: Thiết lập quan hệ liên kết giữa những kết quả đo đạc từ thực nghiệm với các tham số, đại lượng đặc trưng của chính đối tượng đó trong quá trình tính toán lý thuyết. Cụ thể hơn là quan hệ giữa các TSCĐ đo đạc thực nghiệm với các tham số ĐLH trong tính toán lý thuyết trên cùng mô hình KCB. Mối quan hệ này xuất phát từ việc nghiên cứu bài toán chuyển động của KCB trong không gian, từ đó xây dựng bài toán ĐLH ngược xác định các tham số ĐLH của KCB từ các TSCĐ ghi lại được theo thời gian từ thực nghiệm.
6 2- Từ kết quả giải bài toán ngược, đưa ra phương pháp xác định các ĐTKĐ của KCB. Đây cũng là một bài toán ngược tiếp theo, cho phép xác định các ĐTKĐ từ các tham số ĐLH nhận được sau khi giải bài toán ĐLH ngược. Để thực hiện bài toán này, luận án áp dụng phương pháp thống kê thực nghiệm. 3- Đây là một chuỗi các bài toán ngược. Mỗi bài toán đều có đặc điểm riêng, cần có những phương pháp giải cụ thể. Liên kết hai bài toán nêu trên, thành một bài toán tổng hợp, đây là bài toán không dừng, cần thực hiện giải một cách đồng thời. Về cơ sở khoa học biện chứng thì giải bài toán ngược chính là việc xác định nguyên nhân từ kết quả. Quá trình giải các bài toán này sẽ bộc lộ những bản chất, đặc điểm riêng của phương pháp giải ngược so với các bài toán của những phương pháp khác đã xây dựng. 4- Kiểm chứng kết quả nghiên cứu trên mô hình lý thuyết và áp dụng kết quả nghiên cứu xác định một số ĐTKĐ cho một loại KCB cụ thể. 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu của luận án được sắp xếp, bố cục theo một thể thống nhất giữa lý thuyết - thực nghiệm và ngược lại, lấy kết quả thực nghiệm bổ sung cho mô hình tính toán lý thuyết. Hai vấn đề trên sẽ được tổng hợp song song nhưng sao cho vẫn đảm bảo tính đúng đắn trên cùng một mô hình toán học duy nhất. Những bài toán lý thuyết đã đề cập trong phần nội dung nghiên cứu được xây dựng, giải quyết và kiểm nghiệm tính đúng đắn, chính xác bằng việc đánh giá kết quả xác định các ĐTKĐ trên mô hình bán thực nghiệm. Mô hình bán thực nghiệm là máy bay IRKUT-70V (được giới thiệu trong Chương 3). Trong môi trường bán thực nghiệm này có thể dễ dàng tạo ra những chuyển động mong muốn, tạo ra những bộ số liệu thực nghiệm ảo làm đầu vào cho
7 các bài toán lý thuyết, từ đó cho phép kiểm chứng toàn bộ kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án. Khi các bài toán lý thuyết được giải và kiểm chứng thành công thì có thể áp dụng cho mô hình thực tế. Luận án tính toán, xác định một số ĐTKĐ từ số liệu bay thực nghiệm của máy bay Su-B. Sử dụng thông tin, tham khảo, kế thừa những nội dung khoa học, kiến thức chuyên môn của các công trình nghiên cứu có liên quan đến những nội dung khoa học của luận án. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: Sử dụng những công cụ tính toán hiện đại và những thế mạnh của những phần mềm để xây dựng một bài toán lớn thực hiện xác định các ĐTKĐ của KCB. Xây dựng ý tưởng, những lập luận, diễn giải, xây dựng chương trình và thuật toán chặt chẽ và khoa học. Để giải những bài toán trong kỹ thuật, ngoài việc vận dụng những kiến thức chuyên ngành, còn cần phải vận dụng nhiều kiến thức, kinh nghiệm trong các lĩnh vực cơ khí, kỹ thuật máy bay và thiết bị bay, công nghệ cảm biến đo lường, kỹ năng ứng dụng công nghệ thông tin và thông tin về công nghệ mới… Ý nghĩa thực tiễn: Luận án định hướng đến việc sử dụng các công nghệ khoa học mới về tính toán, công cụ đo lường hiện đại. Đây là những thành tựu của nên công nghiệp trong giai đoạn mới. Việc đón bắt công nghệ tính toán và đo lường là một hướng nghiên cứu tích cực mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Những công trình nghiên cứu khoa học luôn ràng buộc với những sản phẩm công nghệ cao mà trong đó KCB là một đối tượng cụ thể. Thực hiện xây dựng phương pháp xác định ĐTKĐ dựa trên những số liệu ghi lại được từ chuyến bay bằng thiết bị, công cụ đo lường hiện đại, sử