Lead
16-09-2010, 04:29 PM
Má»™t số Ä‘iá»u cần biết vá» máy bay trá»±c thăng.
Trước tiên, chúng ta sẽ xem tại sao máy bay bay được.
Chúng ta cùng nhìn và o mặt cắt (vỠcơ bản) của các loại cánh máy bay: (gân cánh)
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Gancanh.jpg
Chúng ta có thể thấy Ä‘Æ°á»ng Ä‘i của dòng khi ở mặt trên của cánh dà i hÆ¡n Ä‘Æ°á»ng Ä‘i của dòng khi phÃa dÆ°á»›i cánh. Và theo định luáºt BERNOULLI (của Daniel BERNOULLI) ta có thể nói áp suất bên dÆ°á»›i cánh cao hÆ¡n áp suất phÃa bên trên cánh, và nhá» váºy xuất hiện lá»±c nâng, ta tạm gá»i là Fb. Fb phụ thuá»™c và o váºn tốc tÆ°Æ¡ng đối của cánh vá»›i dòng khÃ, khi đạt đến má»™t váºn tốc nhất định, Fb sẽ thắng được trá»ng lá»±c P và hấp máy bay bay. Những chiếc trá»±c thăng đầu tiên, có cánh quạt vá»›i gân cánh được cấu tạo vá»›i hình dạng cÆ¡ bản giống hình trên. NhÆ°ng má»™t vấn Ä‘á» nảy sinh đó là lá»±c nâng của cánh quá lá»›n, nên chỉ phù hợp cho máy bay bay cháºm (hoặc trá»±c thăng có cánh quạt quay cháºm) trong khi ấy cánh quạt quay lại không thÃch hợp vá»›i trá»±c thăng (Chúng ta sẽ tìm hiểu lý do ở phần sau) Vì váºy cánh trá»±c thăng phần lá»›n có hai mặt cong Ä‘á»u nhau (symetrical profil) và để tạo lá»±c nâng, ta là m thay đổi góc tấn của cánh (góc nghiêng tÆ°Æ¡ng đối của cánh vá»›i mặt phẳng quay). Không khà ở phÃa dÆ°á»›i cánh cÅ©ng sẽ bị tăng áp suất, tạo ra sá»± chênh áp và tạo ra lá»±c nâng Fn, Fr là lá»±c tác Ä‘á»™ng của dòng khà và o cánh, nhÆ° váºy ta có: Fn=F+Fr. F sẽ là thà nh phần tạo lá»±c nâng trá»±c thăng.
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Lucnang.jpg
Thế tại sao lại có thêm má»™t chiếc cánh quạt ở Ä‘uôi? Äó là do Fr sinh ra mô men quay Mc tại trục chÃnh (Mc= Fr * L ; L là khoảng cách từ tâm nâng của cánh đến trục chÃnh) khiến cho trá»±c thăng quay quanh trục chÃnh ngược lại chiá»u quay của cánh quạt chÃnh. Lá»±c đẩy Fd của cánh quạt Ä‘uôi dùng để cân bằng lại mô men nà y, Md=Fd * l (l: khoảng cách từ tâm quay cánh Ä‘uôi đến tâm quay trục chÃnh) , giảm sá»± quay thân của trá»±c thăng khi Mc+Md=0. NhÆ°ng chÃnh sá»± cân bằng nà y lại tạo sá»± bất ổn ở Ä‘uôi trá»±c thăng, chỉ cần má»™t ngá»n gió nhá» cÅ©ng có thể là m trá»±c thăng quay thân. Vì váºy má»›i sinh ra chiếc gyro. Gyro dùng để tá»± Ä‘á»™ng bù trừ sá»± quay thân của trá»±c thăng bằng cách thay đổi góc tấn của cánh quạt Ä‘uôi :
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Tail.jpg
Bây giá» chúng ta sẽ xem xem là m cách nà o mà ta có thể Ä‘iá»u khiển được trá»±c thăng bay tiến bay lui.
Trong hình ở dÆ°á»›i mình phân tÃch lá»±c đẩy của cánh quạt và lá»±c nâng để tìm hiểu nguyên lý bay tiến của trá»±c thăng (việc nghiêng trái phải, tiến lùi dá»±a trên cùng nguyên tắc)
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Lucday.jpg
Khi máy bay nghiêng Ä‘i má»™t góc a, lá»±c nâng F cÅ©ng nghiêng Ä‘i má»™t góc a so vá»›i trá»ng lá»±c, và tổng của F và P tạo Fv đẩy trá»±c thăng bay vá» phÃa trÆ°á»›c.
Äể đẩy nghiêng được trá»±c thăng ta sẽ lợi dụng lá»±c sinh ra theo quy tắc con quay hồi chuyển. Mình sẽ không Ä‘i sâu và o phân tÃch và chứng minh quy tắc nà y, mình chỉ giá»›i thiệu vá» kết quả của nó thôi.
Giả sá» ta có má»™t chiếc Ä‘Ä©a có khối lượng m và quay quay trục z vá»›i váºn tốc Wr, khi ta tác dụng má»™t lá»±c Fs và o Ä‘Ä©a, ngay láºp tức sẽ xuất hiện má»™t lá»±c Fg tại vị trà nhÆ° trong hình. Äể tạo ra lá»±c Fs ta lợi dụng lá»±c nâng của cánh quạt nhÆ° đã nói ở trên ta sẽ là m thay đổi góc tấn của cánh quạt tÆ°Æ¡ng ứng để tạo ra được má»™t lá»±c Fg thÃch hợp tuỳ theo hÆ°á»›ng bay.
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/gyroscope.jpg
Và dụ nhÆ° trong hình 1, mình muốn bay vá» phÃa trÆ°á»›c, các bạn thấy Ä‘Ä©a chuyển hÆ°á»›ng A (swashplate) nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c, thông qua các thanh đẩy, ta sẽ là m tăng góc tấn của cánh quạt phÃa bên phải của trá»±c thăng và giảm góc tấn cuả cánh phÃa bên trái B (các bạn có thể thấy trong hình cánh phÃa bên trái: chúi vá» phÃa trÆ°á»›c) nhÆ° váºy lá»±c nâng bên phải tăng và bên trái giảm tạo ra Fg khiến trá»±c thăng nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c.
Hình 1:
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Head.jpg
Các bạn có thể thấy tay đòn Bell-Hiller (tên ngÆ°á»i phát minh) cÅ©ng nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c (hình 2). Thá»±c tế thì không phải Ä‘Ä©a servo tác Ä‘á»™ng trá»±c tiếp và o cánh quạt chÃnh thông qua Ä‘Ä©a A mà tác Ä‘á»™ng và o cánh B thông qua Ä‘Ä©a A. Và chÃnh góc nghiêng của cánh B tạo ra góc nghiêng của cánh chÃnh.
Hình 2:
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Head1.jpg
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Bell-hiller.gif
NhÆ°ng tại sao lại phải phức tạp nhÆ° váºy? Nhá» có cánh B mà máy bay được ổn định. Bạn hãy tưởng tượng vì má»™t lá»±c ngoại vi nà o đấy khiến trá»±c thăng bị đẩy nghiêng vá» phÃa sau, lúc đấy do Ä‘ang quay, mặt phẳng quay của cánh B sẽ không thay đổi suy ra mặt phẳng quay sẽ tạo ra má»™t góc nghiêng vá»›i trục trá»±c thăng, và ta sẽ rÆ¡i và o tình huống giống ở trên, sinh ra má»™t lá»±c Fg trên cánh chÃnh có xu hÆ°á»›ng đẩy máy bay nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c tức là chống lại tác Ä‘á»™ng là m nghiêng vá» phÃa sau từ bên ngoà i, nhÆ° váºy nhá» có cánh B mà trá»±c thăng phần nà o có thể tá»± lấy thăng bằng.
NhÆ° váºy ta đã tạm tìm hiểu sÆ¡ lược quy tắc bay, lái của trá»±c thăng.
Trước tiên, chúng ta sẽ xem tại sao máy bay bay được.
Chúng ta cùng nhìn và o mặt cắt (vỠcơ bản) của các loại cánh máy bay: (gân cánh)
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Gancanh.jpg
Chúng ta có thể thấy Ä‘Æ°á»ng Ä‘i của dòng khi ở mặt trên của cánh dà i hÆ¡n Ä‘Æ°á»ng Ä‘i của dòng khi phÃa dÆ°á»›i cánh. Và theo định luáºt BERNOULLI (của Daniel BERNOULLI) ta có thể nói áp suất bên dÆ°á»›i cánh cao hÆ¡n áp suất phÃa bên trên cánh, và nhá» váºy xuất hiện lá»±c nâng, ta tạm gá»i là Fb. Fb phụ thuá»™c và o váºn tốc tÆ°Æ¡ng đối của cánh vá»›i dòng khÃ, khi đạt đến má»™t váºn tốc nhất định, Fb sẽ thắng được trá»ng lá»±c P và hấp máy bay bay. Những chiếc trá»±c thăng đầu tiên, có cánh quạt vá»›i gân cánh được cấu tạo vá»›i hình dạng cÆ¡ bản giống hình trên. NhÆ°ng má»™t vấn Ä‘á» nảy sinh đó là lá»±c nâng của cánh quá lá»›n, nên chỉ phù hợp cho máy bay bay cháºm (hoặc trá»±c thăng có cánh quạt quay cháºm) trong khi ấy cánh quạt quay lại không thÃch hợp vá»›i trá»±c thăng (Chúng ta sẽ tìm hiểu lý do ở phần sau) Vì váºy cánh trá»±c thăng phần lá»›n có hai mặt cong Ä‘á»u nhau (symetrical profil) và để tạo lá»±c nâng, ta là m thay đổi góc tấn của cánh (góc nghiêng tÆ°Æ¡ng đối của cánh vá»›i mặt phẳng quay). Không khà ở phÃa dÆ°á»›i cánh cÅ©ng sẽ bị tăng áp suất, tạo ra sá»± chênh áp và tạo ra lá»±c nâng Fn, Fr là lá»±c tác Ä‘á»™ng của dòng khà và o cánh, nhÆ° váºy ta có: Fn=F+Fr. F sẽ là thà nh phần tạo lá»±c nâng trá»±c thăng.
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Lucnang.jpg
Thế tại sao lại có thêm má»™t chiếc cánh quạt ở Ä‘uôi? Äó là do Fr sinh ra mô men quay Mc tại trục chÃnh (Mc= Fr * L ; L là khoảng cách từ tâm nâng của cánh đến trục chÃnh) khiến cho trá»±c thăng quay quanh trục chÃnh ngược lại chiá»u quay của cánh quạt chÃnh. Lá»±c đẩy Fd của cánh quạt Ä‘uôi dùng để cân bằng lại mô men nà y, Md=Fd * l (l: khoảng cách từ tâm quay cánh Ä‘uôi đến tâm quay trục chÃnh) , giảm sá»± quay thân của trá»±c thăng khi Mc+Md=0. NhÆ°ng chÃnh sá»± cân bằng nà y lại tạo sá»± bất ổn ở Ä‘uôi trá»±c thăng, chỉ cần má»™t ngá»n gió nhá» cÅ©ng có thể là m trá»±c thăng quay thân. Vì váºy má»›i sinh ra chiếc gyro. Gyro dùng để tá»± Ä‘á»™ng bù trừ sá»± quay thân của trá»±c thăng bằng cách thay đổi góc tấn của cánh quạt Ä‘uôi :
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Tail.jpg
Bây giá» chúng ta sẽ xem xem là m cách nà o mà ta có thể Ä‘iá»u khiển được trá»±c thăng bay tiến bay lui.
Trong hình ở dÆ°á»›i mình phân tÃch lá»±c đẩy của cánh quạt và lá»±c nâng để tìm hiểu nguyên lý bay tiến của trá»±c thăng (việc nghiêng trái phải, tiến lùi dá»±a trên cùng nguyên tắc)
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Lucday.jpg
Khi máy bay nghiêng Ä‘i má»™t góc a, lá»±c nâng F cÅ©ng nghiêng Ä‘i má»™t góc a so vá»›i trá»ng lá»±c, và tổng của F và P tạo Fv đẩy trá»±c thăng bay vá» phÃa trÆ°á»›c.
Äể đẩy nghiêng được trá»±c thăng ta sẽ lợi dụng lá»±c sinh ra theo quy tắc con quay hồi chuyển. Mình sẽ không Ä‘i sâu và o phân tÃch và chứng minh quy tắc nà y, mình chỉ giá»›i thiệu vá» kết quả của nó thôi.
Giả sá» ta có má»™t chiếc Ä‘Ä©a có khối lượng m và quay quay trục z vá»›i váºn tốc Wr, khi ta tác dụng má»™t lá»±c Fs và o Ä‘Ä©a, ngay láºp tức sẽ xuất hiện má»™t lá»±c Fg tại vị trà nhÆ° trong hình. Äể tạo ra lá»±c Fs ta lợi dụng lá»±c nâng của cánh quạt nhÆ° đã nói ở trên ta sẽ là m thay đổi góc tấn của cánh quạt tÆ°Æ¡ng ứng để tạo ra được má»™t lá»±c Fg thÃch hợp tuỳ theo hÆ°á»›ng bay.
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/gyroscope.jpg
Và dụ nhÆ° trong hình 1, mình muốn bay vá» phÃa trÆ°á»›c, các bạn thấy Ä‘Ä©a chuyển hÆ°á»›ng A (swashplate) nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c, thông qua các thanh đẩy, ta sẽ là m tăng góc tấn của cánh quạt phÃa bên phải của trá»±c thăng và giảm góc tấn cuả cánh phÃa bên trái B (các bạn có thể thấy trong hình cánh phÃa bên trái: chúi vá» phÃa trÆ°á»›c) nhÆ° váºy lá»±c nâng bên phải tăng và bên trái giảm tạo ra Fg khiến trá»±c thăng nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c.
Hình 1:
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Head.jpg
Các bạn có thể thấy tay đòn Bell-Hiller (tên ngÆ°á»i phát minh) cÅ©ng nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c (hình 2). Thá»±c tế thì không phải Ä‘Ä©a servo tác Ä‘á»™ng trá»±c tiếp và o cánh quạt chÃnh thông qua Ä‘Ä©a A mà tác Ä‘á»™ng và o cánh B thông qua Ä‘Ä©a A. Và chÃnh góc nghiêng của cánh B tạo ra góc nghiêng của cánh chÃnh.
Hình 2:
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Head1.jpg
http://i119.photobucket.com/albums/o137/doreamon_rc/RC-Easy/Bell-hiller.gif
NhÆ°ng tại sao lại phải phức tạp nhÆ° váºy? Nhá» có cánh B mà máy bay được ổn định. Bạn hãy tưởng tượng vì má»™t lá»±c ngoại vi nà o đấy khiến trá»±c thăng bị đẩy nghiêng vá» phÃa sau, lúc đấy do Ä‘ang quay, mặt phẳng quay của cánh B sẽ không thay đổi suy ra mặt phẳng quay sẽ tạo ra má»™t góc nghiêng vá»›i trục trá»±c thăng, và ta sẽ rÆ¡i và o tình huống giống ở trên, sinh ra má»™t lá»±c Fg trên cánh chÃnh có xu hÆ°á»›ng đẩy máy bay nghiêng vá» phÃa trÆ°á»›c tức là chống lại tác Ä‘á»™ng là m nghiêng vá» phÃa sau từ bên ngoà i, nhÆ° váºy nhá» có cánh B mà trá»±c thăng phần nà o có thể tá»± lấy thăng bằng.
NhÆ° váºy ta đã tạm tìm hiểu sÆ¡ lược quy tắc bay, lái của trá»±c thăng.