BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG:
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
----------------
NGUYỄN KHÁNH CHÍNH
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG, CÔNG
SUẤT YÊU CẦU CỦA CÁNH QUAY TRỰC THĂNG CÓ TÍNH
ĐẾN ẢNH HƢỞNG CỦA BA KHỚP VÀ TRƢỜNG VẬN TỐC
CẢM ỨNG
Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 9 52 01 16
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2023
CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ-BỘ QUỐC
PHÒNG
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Phạm Vũ Uy
2. TS Phạm Thiện Hân
Phản biện 1: PGS.TS Lê Quang
Đại học Bách khoa Hà Nội
Phản biện 2: PGS.TS Vũ Quốc Trụ
Học viện Kỹ thuật quân sự
Phản biện 3: PGS. TS Trần Ngọc Thanh
Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự
Luận án được bảo vệ tại hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện
Khoa học công nghệ quân sự họp tại Viện Khoa học công nghệ quân
sự vào hồi 8 giờ 30 phút, ngày ... tháng ... năm 20....
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Xác định các đặc tính khí động lực của cánh quay trực thăng trên cơ
sở tính toán trường vận tốc cảm ứng, đưa vào các chuyển động đặc thù
của lá cánh là nghiên cứu mới, tiệm cận hơn với thực tiễn. Kết quả tính
toán là cơ sở dữ liệu chính xác hơn đáp ứng yêu cầu trong huấn luyện,
vận hành sử dụng và nghiên cứu, thiết kế, chế tạo trực thăng.
2. Mục tiêu của luận án
Xây dựng mô hình toán tổng quát, hoàn thiện hơn xác định các đặc
tính lực, mômen trên cánh quay trực thăng trong các chế độ bay khác
nhau. Qua đó xác định mô men cản trên trục cánh quay và công suất yêu
cầu đặt lên hệ thống động lực.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Cánh quay độc lập với đầy đủ các khớp lá cánh của máy
bay trực thăng.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu về khí động lực học, trong đó vấn
đề động lực học chuyển động đặc thù các lá cánh có khớp được đưa vào,
vấn đề khí động học được nghiên cứu trên cơ sở xây dựng mô hình tính
toán xoáy rời rạc.
4. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng mô hình toán, lập chương trình tính toán, xác
định các đặc tính khí động lực của CQ trực thăng. Kiểm chứng mô hình
theo các phương án khác nhau. Sử dụng mô hình toán để khảo sát CQ ở
một số chế độ bay cơ bản.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, tính toán dựa trên các kiến thức động
lực học cơ bản đối với các chuyển động đặc thù của lá cánh và xây dựng
mô hình khí động theo phương pháp XRR.
- So sánh, kiểm chứng các kết quả tính toán nhận được với các kết
quả nghiên cứu đã được công bố và với các số liệu có trong tài liệu kỹ
thuật của đối tượng cụ thể được nghiên cứu. Kết hợp phương pháp mô
phỏng CFD để kiểm chứng kết quả.
6. Ý nghĩa khoa học của luận án
Ý nghĩa khoa học: Việc xác định các đặc tính khí động lực của cánh
quay trực thăng có khớp với trường vận tốc cảm ứng được tính toán đáp
ứng yêu cầu tính toán chính xác hơn các đặc tính của cánh quay trực
thăng trong mỗi chế độ bay.
2
Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Kết quả tính toán là cơ sở dữ liệu
chính xác hơn có thể sử dụng trong nghiên cứu, thiết kế, chế tạo buồng
tập lái của TT. Đáp ứng yêu cầu giảm chi phí, tăng cường tính an toàn,
hiệu quả trong huấn luyện, vận hành sử dụng.
Luận án gồm phần mở đầu, kết luận, 4 chương được trình bày trong
143 trang và phần phụ lục.
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát chung về bài toán khí động lực học, tính toán công
suất yêu cầu của cánh quay trực thăng
Xem xét CQ TT trong bài toán khí động lực học, CQ chuyển động
với vận tốc tịnh tiến
U
theo phương bất kỳ, quay với vận tốc góc
H
,
các lá cánh ngoài tham gia chuyển động quay quanh trục còn tham gia
các chuyển động xoay quanh bản lề dọc, vẫy quanh bản lề ngang và lắc
quanh bản lề đứng.
Các thành phần lực tác dụng gồm lực khí động (lực nâng, mô men
cản), trọng lực, lực ly tâm, lực coriolit và quán tính.
Để xác định được các đặc tính cũng như công suất yêu cầu của CQ,
cần kết hợp bài toán động lực học chuyển động các lá cánh với bài toán
tính toán khí động.
1.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu khí động học cánh quay, xác định
vận tốc cảm ứng và mô men cản quay
Các phương pháp nghiên cứu khí động học cánh quay gồm: Lý
thuyết động lượng; Lý thuyết phần tử lá cánh; Lý thuyết xoáy –
Phương pháp xoáy rời rạc; Mô phỏng khí động lực chất lưu tính toán
(CFD); và phương pháp thực nghiệm.
1.3. Tình hình nghiên cứu về vấn đề khí động lực cánh quay
Đã có nhiều công trình nghiên cứu trước đây về CQ độc lập, tuy
nhiên vẫn có một hướng phát triển quan trọng ít được đề cập đến đó là
tính chất chuyển động phức tạp của các lá cánh và bản chất khí động lực
học của các chuyển động này.
1.4. Hƣớng nghiên cứu của luận án
- Phát triển mô hình tính toán CQ trực thăng độc lập. Trong đó, kết
hợp bài toán động lực học chuyển động đặc thù các lá cánh với bài toán
XRR tính toán khí động.
- Dựa trên mô hình tính toán CQ được phát triển, tính toán các đặc
3
tính khí động của CQ. Tập trung khảo sát công suất yêu cầu của CQ với
các chế độ bay khác nhau.
Kết luận chƣơng 1
Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu về CQ độc lập với các mô
hình tính toán đa dạng, chuyên sâu nhưng một mô hình tổng quát có sự
phối hợp, đồng bộ bài toán khí động với bài toán động lực học chuyển
động của lá cánh chưa được đề cập tới. Do vậy, đây là mục tiêu nghiên
cứu được lựa chọn của luận án.
Chương 2
MÔ HÌNH KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC TÍNH TOÁN CÁNH QUAY
TRỰC THĂNG
2.1. Những vấn đề cơ bản về cánh quay trực thăng
Cấu tạo cánh quay
Hình 2.1. Cấu tạo ổ trục cánh quay
trực thăng Mi-8
Hình 2.2 Các hệ tọa độ và các
góc đặc trưng
Cấu tạo của CQ trực thăng (hình 2.1) gồm các lá cánh gắn lên ổ trục
thông qua các bản lề bao gồm bản lề dọc, bản lề ngang và bản lề đứng.
Bản lề dọc (bản lề xoay) cho phép lá cánh xoay để thay đổi góc lắp. Bản
lề ngang (bản lề vẫy) cho phép lá cánh chuyển động lên xuống – chuyển
động vẫy. Bản lề đứng (bản lề lắc) cho phép lá cánh dịch chuyến hướng
lên trước hoặc ra sau – chuyển động lắc.
Cơ cấu đĩa nghiêng cho phép điều khiển góc lắp chung cũng như sự
thay đổi theo chu kỳ của góc lắp lá cánh.
Hệ tọa độ
Sử dụng hai hệ tọa độ (hình 2.2). Hệ tọa độ cánh quay và Hệ tọa độ
lá cánh.
Các ma trận chuyển hệ tọa độ