Luận án Nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
LÊ NGUYÊN CƯỜNG 
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TIÊU HAO 
TUỔI THỌ THỰC TẾ CỦA KẾT CẤU MÁY BAY 
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực 
Mã số: 62520116 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. PGS.TS Lê Quang 
2. PGS.TS Ngô Sỹ Lộc 
Hà Nội - 2016 
2 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung, 
số liệu và kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa có tác giả 
nào công bố. 
Người hướng dẫn 1 
PGS.TS Lê Quang 
 Người cam đoan 
Lê Nguyên Cường 
Người hướng dẫn 2 
PGS.TS Ngô Sỹ Lộc 
3 
LỜI CẢM ƠN 
 Để hoàn thành luận án này, tôi đã được sự hướng dẫn, tạo điều kiện và giúp 
đỡ tận tình của Viện đào tạo sau đại học, bộ môn Hàng không - Vũ trụ, Viện Cơ khí 
Động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội và sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của 
PGS.TS Lê Quang, PGS.TS Ngô Sỹ Lộc. 
 Trong quá trình nghiên cứu, tôi được Lãnh đạo, Chỉ huy Viện Kỹ thuật 
Phòng Không - Không Quân, phòng N/C Máy bay Động cơ, Phòng N/C Thiết bị 
hàng không quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ về thời gian cũng như các trang thiết bị 
thí nghiệm, cung cấp tài liệu, giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm trong Phòng thí 
nghiệm của Viện. 
 Tôi được Cục Kỹ thuật Phòng không - Không quân, Trung đoàn 910, Trường 
sĩ quan Không quân Nha Trang cung cấp tài liệu về máy bay, khai thác máy bay và 
số liệu thống kê các chuyến bay. 
 Tôi được các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ và đồng nghiệp góp ý, tư vấn nhiều 
ý kiến và cung cấp một số tài liệu quý. 
 Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc. 
 Hà Nội, ngày 7 tháng 3 năm 2017 
 Lê Nguyên Cường 
4 
MỤC LỤC 
 Trang 
 Lời cam đoan .. 2 
 Lời cảm ơn ............ 3 
 Các chữ viết tắt  7 
 Các ký hiệu sử dụng  8 
 Danh mục các bảng . 9 
 Danh mục các hình vẽ, đồ thị . 10 
 Mở đầu .. 12 
 Chương I: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ........... 17 
1.1 Những khái niệm chung về tuổi thọ máy bay và kết cấu máy bay.. 17 
1.2 Phương pháp xác định tuổi thọ của kết cấu máy bay trong hệ thống khai 
thác hiện hành . . 
22 
1.3 Một số khái niệm về mỏi và mỏi gỉ kết cấu máy bay  27 
1.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu lĩnh vực độ tin cậy và tuổi thọ kết 
cấu máy bay . 
36 
1.5 Tổng quan về nghiên cứu giải mã các tham số bay trên hệ thống kiểm 
tra khách quan của máy bay. 
39 
1.6 Tổng quan về máy bay và kết cấu máy bay L-39.. 40 
1.7 Kết luận chương I . 42 
 Chương II: Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực 
tế của kết cấu máy bay . 
44 
2.1 Sự cần thiết phải xây dựng phương pháp .. 44 
2.2 Cơ sở khoa học để xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ 
thực tế của kết cấu máy bay ................................... 
45 
2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hao tuổi thọ các phần tử kết cấu máy 
bay . 
46 
2.2.2 Cơ sở và khả năng đánh giá các yếu tố điều kiện sử dụng ảnh hưởng 
đến tuổi thọ kết cấu máy bay . 
54 
5 
 Trang 
2.3 Nội dung cơ bản của phương pháp và bài toán tính tiêu hao tuổi thọ 
thực tế .. 
55 
2.4 Một số yêu cầu để áp dụng phương pháp  57 
2.5 Kết luận chương II ... 59 
 Chương III: Xác định tần số tải lặp lên kết cấu máy bay  60 
3.1 Đặt vấn đề  60 
3.2 Phương pháp mô phỏng để xác định tần số tải lặp lên kết cấu ... 63 
3.3 Sử dụng hệ thống kiểm tra khách quan DTS-39-12 để xác định tần số 
lặp của tải lên phần tử kết cấu máy bay....... 68 
3.3.1 Giới thiệu hệ thống . 68 
3.3.2 Hệ thống chương trình và sản phẩm giải mã khách quan .. 70 
3.3.3 Chương trình tính tần số tải lặp lên phần tử kết cấu ... 71 
3.4 Kết quả phân tích, xác định tần số tải lặp lên phần tử kết cấu máy bay 75 
3.5 Kết luận chương III ............ 77 
 Chương IV: Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu máy bay 78 
4.1 Đặt vấn đề  78 
4.2 Phương pháp nghiên cứu . 79 
4.3 Thiết bị thử mỏi gỉ ... 84 
4.4 Kết quả thí nghiệm xây dựng các đường cong mỏi gỉ .... 87 
4.5 Sử dụng đồ thị các đường cong mỏi để tính toán số chu kỳ phá hủy 
mỏi gỉ kết cấu .. 91 
4.6 Kết luận chương IV..... 96 
 Chương V: Chương trình tính toán và kết quả .. 97 
5.1 Cơ sở xây dựng chương trình .. 97 
5.2 Lưu đồ thuật toán của chương trình phần mềm .. 98 
5.3 Các bước tính toán chương trình . 99 
5.4 Kết quả tính toán . 101 
5.5 Kết luận chương V... 102 
6 
 Trang 
 Kết luận chung ... 104 
 Tài liệu tham khảo . 106 
 Danh mục các công trình đã được công bố . 111 
 Phụ lục. 112 
7 
CÁC CHỮ VIẾT TẮT 
BDKT - Bảo dưỡng kỹ thuật 
BQP - Bộ Quốc phòng 
CNTT - Công nghệ thông tin 
ĐTC - Độ tin cậy 
ĐTCSD - Độ tin cậy sử dụng 
HK-VT - Hàng không Vũ trụ 
HKDD - Hàng không dân dụng 
HKQS - Hàng không quân sự 
KCB - Khí cụ bay 
KHCN - Khoa học công nghệ 
KHKT - Khoa học kỹ thuật 
KTHK - Kỹ thuật hàng không 
KTSD - Khai thác sử dụng 
MBĐC - Máy bay động cơ 
NVKT - Nhân viên kỹ thuật 
NCS - Nghiên cứu sinh 
PK-KQ - Phòng không - Không quân 
QĐNDVN - Quân đội nhân dân Việt Nam 
SCDP - Sửa chữa dự phòng 
SSCĐ - Sẵn sàng chiến đấu 
THTTTT - Tiêu hao tuổi thọ thực tế 
TTBKT - Trang thiết bị kỹ thuật 
TTKT - Trạng thái kỹ thuật 
TTNĐVN - Trung tâm nhiệt đới Việt Nga 
VKTBKT - Vũ khí trang bị kỹ thuật 
VKTPK-KQ - Viện kỹ thuật Phòng không - Không quân 
VTĐT - Vô tuyến điện tử 
VKTQS - Viện kỹ thuật quân sự 
VN - Việt Nam 
8 
CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG 
Ktt - Hệ số tiêu hao tuổi thọ thực tế 
ki - Mức tải, bằng tỷ số giữa ứng suất tải sử dụng với ứng suất tải phá hủy 
mtb(t) - Số hỏng hóc trung bình sau thời gian t 
n - Số lượng máy bay khai thác sử dụng 
ni - Số chu kỳ của tải nyi tác động lên kết cấu 
nx - Hệ số quá tải dọc 
ny - Hệ số quá tải đứng 
nz - Hệ số quá tải ngang 
Ni - Số chu kỳ phá hủy của tải lặp mức nyi 
Pađ - Độ tin cậy ấn định của kết cấu 
P(t) - Xác suất làm việc không hỏng sau thời gian t 
Pi - Nồng độ chất ăn mòn 
Tđk - Tuổi thọ giữa các lần bảo dưỡng định kỳ 
Ttb - Tuổi thọ trung bình 
Ttt - Tuổi thọ thực tế 
T
o
 - Nhiệt độ C 
ti - Thời gian hoạt động đến hỏng hóc 
ttb - Thời gian trung bình hoạt động đến hỏng hóc 
X(t) - Tập tham số đặc trưng trạng thái tại thời điểm t 
X(t+ t) - Tập tham số đặc trưng trạng thái tại thời điểm dự báo t+ t 
Y(t) - Tham số đầu ra 
ג(t) - Cường độ hỏng hóc 
tt - Cường độ phá huỷ mỏi thực tế của kết cấu 
ad - Cường độ phá huỷ mỏi ấn định của kết cấu 
i - Hệ số ảnh hưởng của điều kiện khí hậu vùng khai thác máy bay 
f(t,**) - Mật độ phân bố thời gian làm việc đến thời điểm đạt giá trị giới hạn ** 
fi - Tần số tải lặp của tải nyi 
ω(t)- Dòng hỏng hóc 
ωgh- Dòng hỏng hóc giới hạn 
9 
σmax - Ứng suất cực đại 
σm - Ứng suất trung bình 
Kmax - Hệ số tải cực đại 
x - Khoảng cho phép của tập tham số đặc trưng trạng thái 
 (,T2) - Mật độ xác suất tham số (t) ở thời điểm T2 
**- Giá trị giới hạn của tham số trạng thái khi vượt qua sẽ có hỏng hóc 
(t) - Tham số trạng thái tại thời điểm t 
(t+ t) - Tham số trạng thái tại thời điểm t+ t 
 - Hệ số tin cậy, tính đến độ tản mạn của kết quả thử nghiệm mỏi, độ chính xác số 
liệu thống kê và tính toán về độ bền mỏi. 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
 Trang 
Bảng 1.1 Một số số liệu về máy bay và kết cấu máy bay L-39 40 
Bảng 2.1 Mức độ ăn mòn khí quyển đối với hợp kim D16AT, tính bằng mg 49 
Bảng 3.1 Tần số lặp của tải cho bài bay cơ động cao 75 
Bảng 3.2 Tần số tải lặp cho bài bay cơ động trung bình 76 
Bảng 3.3 Tần số tải lặp cho bài bay cơ động thấp 76 
Bảng 4.1 Thành phần hóa học và giới hạn bền của hợp kim nhôm D16AT và 
B95 
79 
Bảng 4.2 Hệ số ảnh hưởng i ở các vùng khí hậu 92 
Bảng 4.3 Số chu kỳ phá huỷ mỏi của phần tử kết cấu 95 
Bảng 4.4 Số liệu so sánh kết quả tính chu kỳ phá hủy mỏi 95 
Bảng 5.1 Kết quả tính toán cho bài bay cơ động thấp (nymax= 1,8) 102 
Bảng 5.2 Kết quả tính toán cho bài bay cơ động trung bình (nymax= 2,6) 102 
Bảng 5.3 Kết quả tính toán cho bài bay cơ động cao (nymax= 4) 102 
10 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 
 Trang 
Hình 1.1 Qui luật phân bố mật độ hỏng hóc trong khai thác theo định kỳ 25 
Hình 1.2 Sơ đồ quá trình khai thác theo định kỳ có hiệu chỉnh theo độ tin 
cậy sử dụng 
26 
Hình 1.3 Kết cấu cánh máy bay L-39 42 
Hình 2.1 Mức độ gỉ của mẫu hợp kim nhôm D16AT có độ dày 2 mm 49 
Hình 2.2 Tần số lặp tích hợp của tải đối với các bài bay 52 
Hình 3.1 Biểu đồ hệ số quá tải đứng ny của kết cấu máy bay trong một 
chuyến bay 
62 
Hình 3.2 Quá trình mô phỏng theo phương pháp cực đại 65 
Hình 3.3 Quá trình mô hình hoá theo phương pháp cực trị 66 
Hình 3.4 Sơ đồ khối hệ thống KTKQ DTS-39-12 70 
Hình 3.5 Giao diện phần mềm 71 
Hình 3.6 Bảng chọn các tham số cần giải mã 71 
Hình 3.7 Kết quả giải mã khách quan dạng đồ thị 72 
Hình 3.8 Kết quả giải mã khách quan dạng bảng dữ liệu 72 
Hình 3.9 Thuật toán chương trình tính tần số lặp của tải lê phần tử kết cấu 74 
Hình 3.10 Giao diện phần mềm tính tần số tải lặp 75 
Hình 3.11 Tần số lặp tích hợp của tải lên kết cấu máy bay L-39 của 3 bài 
bay đặc trưng 
77 
Hình 4.1 Mẫu thử tự nhiên 82 
Hình 4. 2 Mẫu thí nghiệm mỏi gỉ 83 
Hình 4.3 Máy thử mỏi gỉ MG-01 và MG-02 của PTN Viện Kỹ thuật PK-
KQ 
84 
Hình 4.4 Đường cong mỏi của hợp kim D16AT trong môi trường không 
khí và trong dung dịch 3,5% NaCl 
87 
11 
 Trang 
Hình 4.5 Đường cong mỏi của hợp kim D16AT với các mức độ gỉ (% 
chiều dày) 
88 
Hình 4.6 Đường cong mỏi D16AT ở sân bay Bạch Mai sau 2 năm và 3 
năm 
89 
Hình 4.7 Đường cong mỏi D16AT ở sân bay Yên Bái sau 1 năm và 3 năm 89 
Hình 4.8 Đường cong mỏi của D16AT sau 1 năm tại Nha Trang, Đà Nẵng 
và Tân Sơn Nhất 
90 
Hình 4.9 Đường cong mỏi của D16AT sau 2 năm tại Bạch Mai và Yên Bái 90 
Hình 4.10 Đường cong mỏi D16AT có phủ chất ức chế và không có chất ức 
chế 
91 
Hình 4.11 Đường cong mỏi D16AT có bảo quản lau chùi và không bảo 
quản 
91 
Hình 5.1 Lưu đồ thuật toán của chương trình 98 
Hình 5.2 Các bước tính toán của chương trình 99 
Hình 5.3 Giao diện phần mềm với bài bay cơ động cao 100 
Hình 5.4 Giao diện phần mềm với bài bay cơ động thấp 101 
12 
MỞ ĐẦU 
Tính cấp thiết của đề tài 
Cho đến nay hệ thống khai thác máy bay của Quân chủng Phòng không - 
Không quân (PK-KQ), Quân đội nhân dân Việt Nam (QĐNDVN) chủ yếu vẫn được 
tổ chức theo phương pháp định kỳ với chế độ khai thác sử dụng và bảo dưỡng, sửa 
chữa.theo những quy định của Liên Xô (trước đây) và CHLB Nga ngày nay [28]. 
Các chế độ, nội dung và khối lượng công tác kỹ thuật được thực hiện theo mức độ 
tiêu hao dự trữ kỹ thuật và tuổi thọ của máy bay. 
Tuổi thọ của máy bay và định kỳ bảo dưỡng, sửa chữa kỹ thuật được qui định 
theo hai thông số chính: giờ bay và niên hạn sử dụng. Khi một trong hai thông số đó 
đến giới hạn quy định thì phải dừng khai thác máy bay để đưa vào bảo dưỡng, sửa 
chữa hoặc thanh lý. Thông thường đối với các nước tiên tiến, có hệ thống khai thác 
hợp lý, tuổi thọ theo giờ bay và theo niên hạn tiêu hao đồng đều, khi máy bay hết 
niên hạn sử dụng thì đồng thời cũng được khai thác hết giờ bay. 
Tuổi thọ máy bay theo giờ bay và niên hạn sử dụng do Nhà sản xuất máy bay 
ấn định. Giá trị đó được tính toán phù hợp với điều kiện khai thác ở nước sản xuất. 
Khi máy bay đó được đưa vào khai thác sử dụng ở Việt Nam, do điều kiện khai thác 
sử dụng có đặc điểm khác biệt so với điều kiện ở nước sản xuất nên tiêu hao tuổi 
thọ thực tế cũng sẽ khác [47]. 
Hệ thống khai thác máy bay theo định kỳ hiện hành của Quân chủng PK-KQ đã 
phát huy hiệu quả tốt trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, ngày nay nó cũng bộc lộ 
nhiều bất cập, ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác sử dụng máy bay. Bất cập lớn nhất là 
mâu thuẫn giữa tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay và theo niên hạn. Đối với phần lớn các 
máy bay trong Quân chủng PK-KQ, tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay thường chậm hơn 
so với tiêu hao tuổi thọ theo niên hạn. Do khó khăn về điều kiện đảm bảo và kế 
hoạch huấn luyện bay, phần nhiều các máy bay hết hạn sử dụng, trong khi dự trữ 
giờ bay vẫn còn 30% đến 40%. Tuy đã tiến hành tăng hạn sử dụng trên cơ sở đánh 
giá kỹ thuật của từng máy bay theo các khoảng thời gian nhất định, song toàn bộ hệ 
thống khai thác máy bay hiện nay vẫn cơ bản dựa trên nguyên tắc khai thác theo 
định kỳ [28,29]. 
13 
Vì vậy, việc đưa ra khái niệm tiêu hao tuổi thọ thực tế, hay là giờ bay quy đổi, 
trong đó bao hàm ảnh hưởng của yếu tố giờ bay và yếu tố niên hạn sẽ góp phần giải 
quyết bất cập nêu trên. 
Tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay là tuổi thọ có tính đến ảnh hưởng của 
điều kiện khai thác sử dụng thực tế. Nó đã tính đến ảnh hưởng của các yếu tố giờ 
bay và niên hạn nên nó không cần tách ra thành tuổi thọ theo giờ bay và tuổi thọ 
theo niên hạn riêng biệt. 
Đặc trưng của điều kiện khai thác máy bay ở Việt Nam là khí hậu nhiệt đới 
ẩm. Tác động của điều kiện môi trường, khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, tạp chất trong 
không khí) lên vật liệu của máy bay làm tăng tiêu hao tuổi thọ do gỉ, mỏi gỉ và 
già hoá. Do chương trình huấn luyện bay, sức khỏe, trình độ và kỹ thuật lái của phi 
công, chế độ chịu tải của máy bay cũng khác so với điều kiện thiết kế của Nhà sản 
xuất, dẫn đến tiêu hao tuổi thọ thực tế của máy bay cũng sẽ khác so với ấn định. 
Đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố này, sẽ xác định được tiêu hao tuổi thọ 
thực tế của máy bay. 
Đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết 
cấu máy bay” được tiến hành với hy vọng góp phần vào việc giải quyết những vấn 
đề nêu ra ở trên. 
 Mục tiêu và nội dung chính của luận án 
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng phương pháp xác định tiêu hao 
tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, vận dụng phương pháp này cho phần tử kết 
cấu máy bay L-39 là loại máy bay huấn luyện chiến đấu, đào tạo phi công của Quân 
chủng PK-KQ. 
 Nội dung chính của luận án: 
- Tổng quan về tuổi thọ kết cấu máy bay và các vấn đề nghiên cứu liên quan; 
- Xây dựng phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay 
và các yêu cầu cần thiết của nó; 
- Xác định tần số tải lặp lên phần tử kết cấu máy bay, làm dữ liệu đầu vào bài 
toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế; 
- Xác định độ bền mỏi gỉ của phần tử kết cấu bằng thực nghiệm, làm dữ liệu 
đầu vào bài toán tính tiêu hao tuổi thọ thực tế; 
14 
- Lập chương trình và tính toán tiêu hao tuổi thọ thực tế cho phần tử kết cấu. 
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 
- Đối tượng nghiên cứu: phần tử vỏ bọc chịu lực mặt dưới gốc cánh máy bay 
L-39. Qua khảo sát, đây là phần tử làm từ vật liệu D16AT, chịu tải mỏi kéo xung. 
Phần tử này cũng đặc trưng cho các phần tử kết cấu máy bay chiến đấu, có tính cơ 
động cao, hệ số quá tải tác dụng lên kết cấu của nó thay đổi từ -1 đến 6 và chịu tác 
động trực tiếp của môi trường khí hậu ẩm, bụi, bẩn từ đường băng khi cất, hạ cánh. 
Theo thống kê, phần tử này hay hỏng trong quá trình khai thác do bị nứt và gỉ. 
- Phạm vi nghiên cứu: Chỉ tiêu đánh giá trạng thái kỹ thuật của kết cấu máy 
bay bao gồm: độ bền tĩnh, độ bền động, độ ổn định, độ tin cậy, độ bền lâu, tuổi thọ 
mỏi, tuổi thọ mỏi gỉ, độ bền chịu rung, lắc, ...  sẽ tính toán, thống 
kê và thông báo các số liệu của chuyến bay như: tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay, hệ 
số tiêu hao tuổi thọ thực tế, tiêu hao tuổi thọ thực tế, tuổi thọ thực tế còn lại. 
Quá trình thống kê tuổi thọ thực tế này thực hiện sau mỗi ban bay và liên tục 
trong quá trình khai thác máy bay. Kết quả là ở bất kỳ thời gian nào, nhà khai thác 
cũng được thông báo về trạng thái kỹ thuật của máy bay để có kế hoạch tiếp theo. 
Kết quả tính toán tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu máy bay L-39 
có thể thực hiện cho từng bài bay và sau mỗi chuyến bay. Bảng 5.1, 5.2 và 5.3 trích 
dẫn số liệu tính toán cho ba bài bay tiêu biểu của máy bay L-39 sử dụng ở vùng khí 
hậu ven biển (bài bay cơ động thấp như bay vòng kín, bay trinh sát thời tiết, bay 
tuần tiễu. Bài bay cơ động trung bình như bay kỹ thuật giản đơn, tấn công mục tiêu 
trên không. Bài bay cơ động cao như nhào lộn, thắt vòng, bổ nhào ném bom...) 
102 
Bảng 5.1 Kết quả tính toán cho bài bay cơ động thấp (nymax = 1,8) 
Thời gian (năm)  Ktt 
1 2,22.10
-5
 0,4994 
5 2,46.10
-5
 0,555 
10 2,86.10
-5
 0,644 
15 2,96.10
-5
 0,6657 
20 3,07.10
-5
 0,6922 
Bảng 5.2 Kết quả tính toán cho bài bay cơ động trung bình (nymax=2,6) 
Thời gian (năm)  Ktt 
1 2,52.10
-5
 0,5677 
5 2,83.10
-5
 0,6375 
10 3,17.10
-5
 0,7137 
15 3,31.10
-5
 0,7457 
20 3,43.10
-5
 0,7719 
Bảng 5.3 Kết quả tính toán cho bài bay cơ động cao (nymax= 4) 
Thời gian (năm)  Ktt 
1 4,95.10
-5
 1,1145 
5 5,59.10
-5
 1,2579 
10 6,06.10
-5
 1,3653 
15 6,5.10
-5
 1,4634 
20 7,03.10
-5
 1,5821 
5.5 Kết luận chương V 
Kết quả tính toán tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu máy bay L-39 
cho thấy tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu máy bay phụ thuộc rất lớn vào 
nội dung các bài bay huấn luyện, vùng khí hậu nơi khai thác máy bay và số năm đã 
sử dụng máy bay. 
Đối với các bài bay cơ động cao như đánh chặn, tấn công mặt đất, bay không 
vực cơ động phức tạp, hệ số quy đổi tiêu hao tuổi thọ thực tế có giá trị từ 1,1 đến 
103 
1,5; với các bài bay cơ động trung bình như bay không vực kỹ thuật đơn giản, bay 
đường dài, con số đó là 0,6 đến 0,8 trong khi các bài bay cơ động thấp như bay 
bằng, bay vòng kín, trinh sát thời tiết, con số này là 0,5 đến 0,7. Đối với các phần tử 
kết cấu có niên hạn sử dụng cao, tiêu hao tuổi thọ thực tế cũng lớn hơn so với khi 
chúng mới đưa vào sử dụng. Cùng sử dụng ở vùng bờ biển với bài bay cơ động cao, 
hệ số quy đổi tiêu hao tuổi thọ thực tế khi bắt đầu sử dụng là 1,1 trong khi với niên 
hạn sử dụng 15 năm con số này là 1,4. 
Trong khuôn khổ luận án, phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế được 
áp dụng tính toán cho phần tử vỏ bọc chịu lực dưới gốc cánh. Phương pháp này 
cũng có thể áp dụng tương tự để tính toán các phần tử khác của kết cấu máy bay. 
104 
KẾT LUẬN CHUNG 
1. Phương pháp xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay mà luận 
án đề xuất và xây dựng là phương pháp phù hợp và khả thi cho điều kiện khai thác 
máy bay quân sự ở nước ta. Nội dung cơ bản của phương pháp là xác định ảnh 
hưởng của các yếu tố sử dụng như chế độ bay, kỹ thuật lái của phi công, môi trường 
khí hậu và niên hạn sử dụng lên tiêu hao tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay. 
2. Kết quả nghiên cứu chế độ chịu tải của phần tử kết cấu máy bay L-39 cho 
thấy: Tần số tải lặp lên phần tử kết cấu phụ thuộc vào nội dung bài bay và kỹ thuật 
bay. Với cùng mức tải, tần số tải lặp của các bài bay khác nhau sẽ khác nhau. Với 
mức tải ny =1,8, tần số tải lặp của bài bay cơ động cao là 78,2 lần/giờ, trong khí đó 
với bài bay cơ động trung bình con số đó là 25,9 lần/giờ và với bài bay cơ động 
thấp nó chỉ bằng 6,8 lần/giờ . Kết quả xác định tần số tải lặp được sử dụng làm dữ 
liệu đầu vào cho bài toán xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế của phần tử kết cấu. 
3. Điều kiện môi trường khí hậu và thời hạn sử dụng ảnh hưởng đáng kể đến 
độ bền mỏi gỉ kết cấu. Ở các sân bay vùng núi mức suy giảm trung bình hàng năm 
từ 0,5%/năm đến 4,7%/năm theo mức tải ki tương ứng từ 0,7 xuống 0,1. Ở vùng 
thành phố công nghiệp con số này từ 0,75%/năm đến 4,8%/năm. Ở vùng bờ biển 
con số này từ 2,2%/năm đến 4,8%/năm. Ở các mức tải ki nhỏ, mức độ suy giảm độ 
bền mỏi cao hơn so với ở các mức tải lớn. Kết quả xác định số chu kỳ phá hủy mỏi 
gỉ được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho bài toán xác định tiêu hao tuổi thọ thực tế 
của phần tử kết cấu. 
4. Bài toán và chương trình tính tiêu hao tuổi thọ thực tế hay giờ bay quy đổi 
áp dụng vào phần tử vỏ bọc chịu lực ở gốc cánh máy bay L-39 cho thấy tiêu hao 
tuổi thọ thực tế của chúng phụ thuộc vào chế độ chịu tải, vùng khí hậu và niên hạn 
sử dụng. Với bài bay cơ động cao, hệ số quy đổi tiêu hao tuổi thọ thực tế có giá trị 
từ 1,1 đến 1,7; với bài bay cơ động trung bình: từ 0,5 đến 0,7 trong khi với các bài 
bay cơ động thấp con số này là 0,4 đến 0,6. Cùng sử dụng ở vùng bờ biển, với bài 
bay cơ động cao, hệ số quy đổi tiêu hao tuổi thọ thực tế khi bắt đầu sử dụng là 1,1 
còn khi niên hạn sử dụng đến 15 năm con số này là 1,4. 
105 
5. Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm căn cứ để tăng hạn sử dụng kết cấu 
máy bay, góp phần giải quyết mâu thuẫn giữa tiêu hao tuổi thọ theo giờ bay và theo 
niên hạn trong phương pháp khai thác máy bay quân sự hiện hành, đồng thời cũng 
là tiền đề tiến tới việc khai thác kết cấu máy bay theo trạng thái, khi tiêu hao tuổi 
thọ thực tế được xem như một trong những tham số trạng thái của các phần tử kết 
cấu. 
HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 
Để hoàn thiện phương pháp xác định tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay, cần 
tiếp tục nghiên cứu giải quyết những vấn đề chính sau: 
- Nghiên cứu xác định các khâu “yếu” về tuổi thọ của kết cấu; 
- Các phương pháp xác định tuổi thọ khâu “yếu” của kết cấu; 
- Nghiên cứu phương pháp khai thác kết cấu máy bay theo tiêu hao tuổi thọ 
thực tế. 
106 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tiếng Việt 
[1] B.N. Arzamaxop (2000) Vật liệu học. NXB Giáo dục 
[2] Đinh Lê Dụ (1994) Sự ảnh hưởng của điều kiện sử dụng đến độ bền mỏi gỉ của 
hợp kim D16AT và B95. Viện kỹ thuật Không quân 
[3] Đỗ Minh Khai, Lã Hải Dũng (2000) Kết cấu và độ bền kết cấu máy bay. Học 
viện Phòng không - Không quân 
[4] Hoàng Xuân Lượng, Nguyễn Văn Cường (1986) Lý thuyết đàn hồi dẻo, từ biến. 
Học viện Kỹ thuật quân sự. 
[5] Hoàng Lương (2001) Động lực học bay và cơ động chiến đấu của máy bay. Học 
viện Phòng Không - Không Quân 
[6] Huỳnh Tùng (1992) Nghiên cứu giải quyết độ tin cậy kết cấu máy bay. Viện Kỹ 
thuật Không quân 
[7] Huỳnh Tùng, Lê Đình Cương, Đinh Lê Dụ, Vũ Thường Bồi (1999) Lập mô hình 
tổng thể tiêu chuẩn và nhiệt đới hóa quá trình bảo dưỡng bảo quản và khai 
thác máy bay, động cơ trang thiết bị KTHK ở vùng nhiệt đới Viêt nam. Viện 
kỹ thuật Phòng không – không quân 
[8] Huỳnh Tùng, Bùi Đức Hiệp (2001) Một vài trao đổi về vấn đề khai thác trang thiết 
bị kỹ thuật quân sự theo trạng thái, Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, 10.2001 
[9] Huỳnh Tùng, Vũ Thường Bồi (2002) Đặc trưng khí hậu sân bay và tình trạng 
ăn mòn kết cấu máy bay, đặc trưng hư hỏng vật liệu phi kim loại ở Việt Nam. 
Viện kỹ thuật PK-KQ 
[10] Khuất Tất Nhưỡng (2002) Kỹ thuật ĐM toa xe hiện đại. NXB Giao thông 
vận tải 
[11] Lê Đình Cương (1992) Nghiên cứu tuổi thọ kết cấu máy bay qua phim tự ghi 
của hệ thống kiểm tra khách quan САРПП-12Г. Viện kỹ thuật Không quân, 
Quân chủng Không quân 
[12] Lê Đình Cương, Huỳnh Tùng (1992) Phương pháp tính độ tin cậy kết cấu bằng 
hợp kim nhôm trong điều kiện mỏi gỉ. Viện kỹ thuật Không quân - Quân chủng 
Không quân 
107 
[13] Máy thử mỏi gỉ thấp tần Thuyết minh và hướng dẫn sử dụng. Viện kỹ thuật 
Phòng không - Không quân 
[14] Ngô Văn Quyết (1987) Nhập môn cơ học phá hủy - Fracture mechanics. 
Hội Cơ học Việt Nam. 1987 
[15] Ngô Văn Quyết (2000) Cơ sở lý thuyết mỏi. NXB Giáo dục 
[16] Ngô Văn Quyết, Trần Xuân Khái (2002) Phương pháp xác định các thông số 
đường cong mỏi của chi tiết máy. Tạp chí “Khoa học và kỹ thuật”, Học 
viện Kỹ thuật Quân sự, số 100/III/2002 
[17] Như Phương Mai, Lê Quang, Phan Thuỳ Linh (2001) Một phương án thiết kế 
sơ bộ và kiểm tra bền mặt cắt ngang của máy bay dưới âm. Tuyển tập Hội 
nghị khoa học toàn quốc về cơ học kỹ thuật, Hà Nội 12-13/10/2001, trang 
144-149 
[18] Nguyễn Ngọc Bình, Vũ Đình Vui (1981) Ảnh hưởng của vùng khí hậu đến 
tốc độ ăn mòn khí quyển thép cacbon. Tạp chí “Khoa hoc và Kỹ thuật”, số 
8/1981 
[19] Nguyễn Xuân Cư (1996) Cơ học kết cấu máy bay. Học Viện Phòng Không - 
Không Quân 
[20] Nguyễn Minh Xuân, Nguyễn Quốc Bình, Cao Thanh Long (1999) Khai thác và 
tổ chức bảo đảm Kỹ thuật hàng không ngành may bay - động cơ. Học viện 
Phòng không - Không quân 
[21] Nguyễn Minh Xuân, Nguyễn Văn Hồng (2004) Tổ chức khai thác và sử dụng 
Kỹ thuật hàng không. Học viện PK-QQ, Tuyển tập bài giảng 
[22] Nguyễn Văn Phái, Nguyễn Quốc Việt Tính toán độ bền mỏi. NXB khoa học 
và kỹ thuật 
[23] Phạm Ngọc Phúc, Ngô Văn Quyết (1999) Tính toán độ bền mỏi chi tiết máy 
có kể tới xác suất phá hủy. Tuyển tập các công trình khoa hoạc Hội nghị 
Cơ học vật rắn biến dạng toàn quốc lần thứ VI. Hà Nội 11- 1999 
[24] P.I. Orlop (2002) Cẩm nang cơ khí, tập 1. NXB Hải phòng 
[25] Quân chủng Không quân (1990) Điều lệ công tác kỹ thuật không quân 
[26] Quân chủng PK-KQ (1995) Thuyết minh kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng máy 
bay L-39 
108 
[27] Trương Khánh Châu (1990) Nghiên cứu độ bền mỏi gỉ của các kết cấu làm 
bằng hợp kim nhôm sử dụng ở vùng khí hậu nhiệt đới ẩm. Tổng kết đề tài cấp 
Nhà nước mã số 04.05 Chương trình 48D 
[28] Võ Minh Cẩm (1999) Nghiên cứu công nghệ khai thác máy bay theo trạng 
thái. Tổng cục Kỹ thuật- Trung tâm nhiệt đới Việt Nga 
[29] Võ Minh Cẩm, Nguyễn Văn Hồng (2000) Một số vấn đề về khai thác máy bay 
theo trạng thái ở Việt Nam. Tạp chí Kỹ thuật và trang bị 
[30] V. Pkogaep (2006) Sổ tay tính toán độ bền tuổi thọ chi tiết máy và kết cấu. 
NXB Hải phòng 
[31] Vũ Hồng Quang (2010) “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống kiểm tra khách 
quan KQ-SAP-12 thay thế hệ thống SARPP-12 trên máy bay huấn luyện L-39, 
trực thăng Mi-8 và máy bay MiG-21”. Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công 
nghệ đề tài cấp Nhà nước. Viện kỹ thuật Phòng không - Không quân 
[32] Vũ Hồng Quang (2014) Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm hệ 
thống kiểm tra khách quan KQ-SAP-12 trên máy bay huấn luyện L-39, trực 
thăng MI-8 và phát triển ứng dụng cho máy bay SU-22M, Su-22M4 và Mi-172. 
Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ dự án SXTN cấp Nhà nước. Viện 
kỹ thuật Phòng không – Không quân 
[33] Vũ Đình Vui (1983) Ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới ẩm đến ăn mòn khí quyển 
thép, kẽm và mạ kim loại. Luận án Phó tiến sĩ. 
[34] Vũ Thường Bồi (1993) Khảo sát tính chất ăn mòn mỏi của hợp kim nhôm có 
độ bền cao, sử dụng trên máy bay trong môi trường nhiệt đới ẩm (Luận án 
Phó tiến sĩ KHKT). Viện Kỹ thuật quân sự. 
Tiếng Anh 
[35] G.M. Dizk, J.B. Van Jonge (1975) A flight aircraft loading standart for fatigue. 
Simposium and Cologium, 2-5 June 
[36] H . I sh iz uk a , V . Sa t o ( 19 92 ) Fretting fatigue strength of axles for bullet 
train and their maintenance. Sydney Australia 
109 
[37] Le Quang- P.A. Hung (2004) Study of Stability of Aircraft. Proceedings of 2nd 
ASIA-PACIFIC Workshop on marine Hydrodynamics, June 21-22-2004, 
Busan, Korea, page 301-306 
[38] Standard Test Method for Plane - Strain Frature Toughness of Metallic 
Materials. Designation: E 399 - 90. ASTM international, 1997 
[39] Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates. 
Designation: E 647 - 00. ASTM international, 1997 
Tiếng Nga 
[40] В.С. Синявский, В.Д. Вальков (1979) Коррозия и зашита алюминиевых 
металов. М. Металлургия 
[41] Г.В. Аскимов (1978) Теория и методы иследования коррозии металов. М. 
А.Н. СССР 
[42] Е.С. Иванов (1978) Коррозия и зашита металов. М. Знание 
[43] И.Л. Розенфельд (1970) Коррозия и зашита металов. М. Металлургия 
[44] К.А. Туркин и др (1972) Контрукция летательных апаратов. Изд. ВВИА 
им Жуковсково. 
[45] Л.Л. Анцелиович (1985) Надёжность безопасност и живутеть 
самолёта. “Машиностроение”, Москва 
[46] Л.Д. Брондз (1986) Технология и обеспечение ресурса самолетов. М. 
Машинастроение 
[47] Л.Д. Кыонг (1987) Влияние условий эксплуатации на расходование 
усталостного ресурста элементов планера истребителей. ВВИА 
имении Жуковскогою. Москва 
[48] М. Н. Степановб (1973) Усталость легких конструкцонных сплавовю. М. 
Машинастроение 
[49] Н.Д. Томашов (1969) Теория коррозий и зашиты металов. М. А.Н. СССР 
[50] Н.А. Шишаковб, В.В. Андреева (1969) Строение и механизм образования 
окисных пленок на металлах. М. Техническая химия 
[51] Н.Н. Смирнов (1980) Обслуживание и ремонт авиационной техники по 
состоянию. “Транспорт” – Москва. 
110 
[52] Х. Коцанда (1976) Усталость и разрушение металов. М. Металлургия 
[53] Ю.И. Бабей, Н.Г. Собрунок (1981) Зашита сталлей от коррозионо-
механического разрушения. Киев, Техника 
[54] M.Н. Шульженко (1971) Контрукция самолетов. М. Машинастроение 
111 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 
 [1] Lê Nguyên Cường, Lê Đình Cương, Lê Quang, Ngô Sỹ Lộc (2013) Nghiên cứu 
chế độ chịu tải và tuổi thọ thực tế của kết cấu máy bay theo kết quả phân tích 
các số liệu trên phim tự ghi của hệ thống kiểm tra khách quan. Tuyển tập công 
trình Hội nghị cơ học thủy khí toàn quốc năm 2013. 
[2] Nguyễn Hữu Đoàn, Lê Nguyên Cường, Đặng Đăng Khoa, Đào Ngọc Khanh 
(2014) Đánh giá chất lượng lốp máy bay L-39 sản xuất tại Việt Nam bằng 
phương pháp thực nghiệm. Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, TCKT, BQP. Số 170 
tháng 11/2014 . 
[3] Lê Nguyên Cường, Lê Đình Cương, Đinh Lê Dụ, Lê Quang, Ngô Sĩ Lộc (2014) 
Nghiên cứu độ bền mỏi gỉ của các phần tử kết cấu máy bay làm từ vật liệu 
D16AT và B95. Tuyển tập công trình Hội nghị cơ học thủy khí toàn quốc năm 
2014. 
[4] Nguyễn Hữu Đoàn, Lê Nguyên Cường, Nguyễn Mạnh Tường, Nguyễn Thị Hoà 
(2015) Nghiên cứu chế tạo lớp phủ nhằm tăng tuổi thọ lốp máy bay. Tạp chí 
Kỹ thuật và Trang bị, TCKT, BQP. Số 173 tháng 2/2015. 
[5] Nguyễn Hữu Đoàn, Trần Thị Nga, Nguyễn Quang Hào, Lê Nguyên Cường 
(2015) Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo cao su mặt lốp máy bay L-39 
sản xuất tại Việt Nam. Tạp chí Kỹ thuật và Trang bị, TCKT, BQP. Số 175 tháng 
4/2015. 
[6] Lê Nguyên Cường, Nguyễn Hữu Đoàn, Lê Đình Cương, Lê Quang, Ngô Sỹ Lộc 
(2015) Nghiên cứu xác định tuổi thọ của lốp máy bay chế tạo tại Việt Nam. 
Tuyển tập công trình Hội nghị cơ học thủy khí toàn quốc năm 2015. 
[7] Le Nguyen Cuong, Nguyen Dac Quang, Tran Quoc Cuong, Dao Ngoc Khanh 
and Nguyen Phu Khanh (2016) Experimental Investigation and Modeling of 
the Thermal Cycling Effect on the Mechanical Properties of CFRP. Proceeding 
of the 7
th
 International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering 
(ICMAE), London, England, ISBN 978-1-4673-8828-3, IEEE Catalog Number: 
CFP1647L-PRT, Part 1, pp 41-45, 2016. 
112 
PHỤ LỤC