Tóm tắt Luận án Nghiên cứu đặc tính khí động của cánh nâng khí cụ bay khi chuyển động gần mặt giới hạn có xét đến ảnh hưởng của dòng khí sau cánh quạt

 BỘ GIÁO D ỤC VÀ ĐÀO T ẠO BỘ QU ỐC PHÒNG 
 VI ỆN KHOA H ỌC VÀ CÔNG NGH Ệ QUÂN S Ự 
 TR ẦN QU ỐC C ƯỜNG 
NGHIÊN C ỨU ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG C ỦA CÁNH NÂNG 
KHÍ C Ụ BAY KHI CHUY ỂN ĐỘNG G ẦN M ẶT GI ỚI H ẠN 
 CÓ XÉT ĐẾN ẢNH H ƯỞNG C ỦA DÒNG KHÍ 
 SAU CÁNH QU ẠT 
 Chuyên ngành: Cơ k ỹ thu ật 
 Mã s ố: 62 52 01 01 
 TÓM T ẮT LU ẬN ÁN TI ẾN S Ĩ K Ỹ THU ẬT 
 Hà N ội - 2017 
 CÔNG TRÌNH ĐƯỢ C HOÀN THÀNH T ẠI: 
VI ỆN KHOA H ỌC VÀ CÔNG NGH Ệ QUÂN S Ự - BỘ QU ỐC PHÒNG 
 Ng ười h ướng d ẫn khoa h ọc: 
 1. PGS.TS Lã H ải D ũng 
 2. GS. TSKH Nguy ễn Đức C ươ ng 
 Ph ản bi ện 1: GS. TS Nguy ễn Th ế Mịch 
 Ph ản bi ện 2: PGS. TS Tr ịnh H ồng Anh 
 Ph ản bi ện 3: TS Ngô Trí Th ăng 
 Lu ận án được b ảo v ệ tại h ội đồng ch ấm lu ận án ti ến s ĩ và h ọp t ại 
 Vi ện Khoa h ọc và Công ngh ệ quân s ự vào h ồi .......gi ờ, ngày ....... 
 tháng...... n ăm ....... 
 Có th ể tìm hi ểu lu ận án t ại: 
 - Th ư vi ện Vi ện Khoa h ọc và Công ngh ệ quân s ự 
 - Th ư vi ện Qu ốc gia Vi ệt Nam 
 1 
 MỞ ĐẦU 
 Tính c ấp thi ết c ủa lu ận án 
 Đối v ới các lo ại máy bay cánh qu ạt, khi máy bay c ất h ạ cánh trên 
mặt đường b ăng bê tông (ho ặc trên m ặt đất n ện), c ũng nh ư các lo ại tàu đệm 
khí động khi l ướt và bay là trên m ặt n ước, do có s ự tác động t ươ ng h ỗ gi ữa 
mặt gi ới h ạn (m ặt đường b ăng, m ặt n ước) cùng v ới lu ồng khí th ổi sau cánh 
qu ạt, đã làm thay đổi hình ảnh dòng ch ảy bao quanh cánh khi ến cho đặc 
tính c ủa cánh nói riêng và c ủa c ả khí c ụ bay nói chung thay đổi, gây ảnh 
hưởng đến các tính n ăng c ất h ạ cánh, tính ổn định và tính điều khi ển c ủa 
chúng. Khái ni ệm v ề mặt gi ới h ạn (nh ư m ặt đường b ăng bê tông, m ặt đất 
nện, m ặt n ước) được hi ểu là m ặt k ết thúc c ủa môi tr ường mà trong đó 
KCB chuy ển động. 
 Về mức độ ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt đến các đặc tính 
khí động c ủa cánh tuy đã được đánh giá s ơ b ộ bằng các công th ức th ực 
nghi ệm nh ưng v ề cơ ch ế của các s ự tác động t ươ ng h ỗ trong t ổ hợp cánh 
qu ạt - mặt gi ới h ạn và cánh v ẫn là nh ững v ấn đề nghiên c ứu c ần thi ết trong 
lĩnh v ực khí động h ọc ứng d ụng c ủa các KCB. 
 Mục đích nghiên c ứu c ủa lu ận án 
 Trên c ơ s ở ph ươ ng pháp XRR phi tuy ến không d ừng, xây d ựng mô 
hình s ố và ch ươ ng trình tính toán; t ổ ch ức th ử nghi ệm và s ử dụng ph ần m ềm 
ANSYS.CFX để xác định và ki ểm ch ứng các k ết qu ả tính toán đặc tính khí 
động c ủa cánh KCB khi chuy ển động g ần m ặt gi ới h ạn có xét t ới ảnh h ưởng 
của dòng khí sau cánh qu ạt ở vùng t ốc độ nh ỏ, d ưới âm. 
 Nội dung nghiên c ứu c ủa lu ận án 
 - Nghiên c ứu t ổng quan v ề sự ảnh h ưởng c ủa s ự tác động t ươ ng h ỗ 
trong các tr ường hợp gi ữa m ặt gi ới h ạn v ới cánh, gi ữa cánh qu ạt v ới cánh, 
gi ữa cánh qu ạt và m ặt gi ới h ạn v ới cánh. 
 - Xây d ựng mô hình s ố, thu ật toán và ch ươ ng trình tính toán xác định 
các đặc tính khí động c ủa cánh KCB, khi chuy ển động g ần m ặt gi ới h ạn 
cứng, ph ẳng có xét đến ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt b ằng 
ph ươ ng pháp XRR phi tuy ến không d ừng. 
 - Sử dụng ph ần m ềm ANSYS.CFX và th ử nghi ệm mô hình t ổ hợp 
cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và cánh nâng trong ống khí động để ki ểm ch ứng 
các k ết qu ả tính toán. 
 - Đánh giá ảnh h ưởng của các tham s ố cánh qu ạt, m ặt gi ới h ạn, ch ế độ 
bay đến các đặc tính khí động c ủa cánh KCB trong t ổ hợp cánh qu ạt - mặt 
gi ới h ạn và cánh nâng. 
 Đối t ượng nghiên c ứu 
 Nghiên c ứu đặc tính khí động c ủa cánh nâng KCB, chuy ển động g ần 
mặt gi ới h ạn có xét đến ảnh hưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt. 
 2 
 Ph ạm vi nghiên c ứu 
 Nghiên c ứu s ự tác động t ươ ng h ỗ của t ổ hợp gi ữa cánh qu ạt, m ặt gi ới 
hạn và cánh nâng trong vùng t ốc độ nh ỏ dưới âm, cánh qu ạt thu ộc lo ại cánh 
qu ạt kéo, đặt ở vùng mép tr ước cánh, m ặt gi ới h ạn là m ặt c ứng và ph ẳng. 
 Ph ươ ng pháp nghiên c ứu 
 Trên c ơ s ở lý thuy ết khí động l ực h ọc và áp d ụng ph ươ ng pháp XRR 
phi tuy ến không d ừng để xác định các đặc tính khí động c ủa cánh nâng 
KCB trong t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và cánh, khi xét đến ảnh h ưởng 
của dòng khí sau cánh qu ạt ở vùng t ốc độ nh ỏ dưới âm. Các k ết qu ả của 
ph ươ ng pháp tính được ki ểm ch ứng b ằng k ết qu ả tính c ủa ph ần m ềm 
ANSYS.CFX và k ết qu ả th ử nghi ệm mô hình cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và 
cánh KCB trong ống khí động. 
 Ý ngh ĩa khoa h ọc c ủa lu ận án 
 Các k ết qu ả nghiên c ứu c ủa lu ận án đư a ra ph ươ ng pháp, thu ật toán 
xác định các h ệ số khí động c ủa cánh KCB khi bay g ần m ặt gi ới h ạn, có xét 
đến ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt. Mô hình s ố mô ph ỏng cho t ổ 
hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và cánh nâng c ủa KCB, c ũng nh ư thu ật toán 
được thi ết l ập trong lu ận án đã làm sáng t ỏ cơ ch ế của s ự tác động t ươ ng h ỗ 
trong t ổ hợp đã nêu. 
 Ý ngh ĩa th ực ti ễn của lu ận án 
 Các k ết qu ả tính toán và kh ảo sát các tham s ố ảnh h ưởng c ủa cánh 
qu ạt và m ặt gi ới h ạn là nh ững d ữ li ệu có giá tr ị tham kh ảo trong vi ệc tính 
toán thi ết k ế KCB chuy ển động g ần m ặt gi ới h ạn, c ũng nh ư để nâng cao hi ệu 
qu ả khai thác s ử dụng, b ảo đảm an toàn bay khi c ất h ạ cánh đối v ới máy bay 
cánh qu ạt s ử dụng trong l ĩnh v ực hàng không dân d ụng và quân s ự. 
 Lu ận án g ồm: Ph ần mở đầ u, 4 ch ươ ng và k ết lu ận, được th ể hi ện 
trong 115 trang thuy ết minh, v ới 12 b ảng và 71 hình v ẽ, đồ th ị. 
 Ch ươ ng 1. TỔNG QUAN V ẤN ĐỀ NGHIÊN C ỨU 
1.1. Nh ững nghiên c ứu v ề sự tươ ng tác khí động gi ữa cánh qu ạt - mặt 
gi ới h ạn và cánh khí c ụ bay 
1.1.1. Hi ệu ứng m ặt gi ới h ạn 
 Đối v ới các lo ại máy bay c ũng nh ư các lo ại tàu đệm khí động s ử 
dụng động c ơ cánh qu ạt, khi bay ở độ cao th ấp, g ần v ới m ặt đường b ăng bê 
tông ho ặc g ần v ới m ặt n ước, ngoài s ự ảnh h ưởng m ặt gi ới h ạn ra, còn có s ự 
ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt trong vùng d ưới cánh đã làm thay 
đổi hình ảnh dòng ch ảy bao quanh cánh KCB, c ũng nh ư các đặc tính khí 
động c ủa nó. 
 Khi đề cập đến hi ệu ứng m ặt gi ới h ạn v ới ngh ĩa r ộng c ũng nh ư hi ệu 
ứng cánh - mặt đất v ới ngh ĩa h ẹp, các k ết qu ả nghiên c ứu lý thuy ết và th ực 
 3 
nghi ệm cho th ấy r ằng khi h < 1 ( h =h/b - trong đó: h - Độ cao t ừ mặt gi ới 
hạn t ới mép sau cánh; b- Độ dài dây cung cánh nâng) thì hình ảnh dòng 
ch ảy bao quanh cánh đã khác v ới hình ảnh dòng ch ảy bao quanh cánh trong 
tr ường h ợp cánh chuy ển động trong môi tr ường không khí t ự do. 
1.1.2. Nh ững nghiên c ứu về sự ảnh h ưởng b ởi s ự tác động t ươ ng h ỗ khí 
động trong các t ổ hợp: m ặt gi ới h ạn - cánh; cánh qu ạt - cánh và cánh 
qu ạt - mặt gi ới h ạn - cánh đến các đặc tính khí động c ủa cánh KCB 
 Các nghiên c ứu ngoài n ước 
 Các nghiên c ứu lý thuy ết 
 Các công trình nghiên c ứu v ề ảnh h ưởng c ủa m ặt đất, m ặt n ước đến 
đặc tính khí động c ủa cánh và KCB: Các tác gi ả Tillotson, Takayuki 
Koizumi and Chun Pu Chao [22] đã dùng ph ươ ng pháp đối x ứng g ươ ng kh ảo 
sát ảnh h ưởng độ dày c ủa cánh hình ch ữ nh ật đến đặc tính khí động c ủa cánh 
khi bay g ần m ặt gi ới h ạn. Các công trình [16], [20], [56] đã nghiên c ứu ảnh 
hưởng c ủa m ặt đất đến bi ểu đồ phân b ố áp su ất theo dây cung ở mặt trên và 
mặt d ưới của prôfin cánh. Các công trình [57], [61] nghiên c ứu v ề ảnh h ưởng 
của m ặt n ước đến các đặc tính khí động c ủa thu ỷ phi c ơ và xu ồng bay. 
 Các công trình [23], [26] và [35] bằng ph ươ ng pháp d ựa trên lý 
thuy ết xung l ượng đã xác định được các tham s ố của dòng ch ảy qua cánh 
qu ạt v ới gi ả thi ết b ằng nhau t ại m ọi điểm trong m ặt ph ẳng c ắt ngang. 
 Các công trình nghiên c ứu v ề sự ảnh h ưởng b ởi t ươ ng tác khí động 
trong t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và cánh còn ch ưa có. 
 Các nghiên c ứu th ực nghi ệm 
 Ph ần l ớn các nghiên c ứu th ực nghi ệm v ề sự ảnh h ưởng b ởi s ự tươ ng 
tác khí động trong t ổ hợp m ặt gi ới h ạn - cánh, c ũng nh ư trong t ổ hợp cánh 
qu ạt - cánh đến các đặc tr ưng khí động c ủa cánh trong vùng t ốc độ nh ỏ dưới 
âm, đều được th ực hi ện trong ống khí động. 
 Các nghiên c ứu trong nước 
 Các công trình nghiên c ứu v ề sự ảnh h ưởng b ởi t ươ ng tác khí động 
trong t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và cánh còn ch ưa có. M ột s ố công 
trình đã công b ố ch ủ yếu là các nghiên c ứu độc l ập v ề cánh qu ạt ho ặc m ới 
ch ỉ nghiên c ứu v ề sự ảnh h ưởng b ởi s ự tươ ng tác khí động đến các đặc tính 
khí động c ủa cánh KCB trong t ổ hợp m ặt gi ới h ạn - cánh và t ổ hợp cánh 
qu ạt - cánh. 
1.2. Các ph ươ ng pháp gi ải bài toán t ươ ng tác khí động 
1.2.1. Các ph ươ ng trình xác định tham s ố của môi tr ường 
 Ph ươ ng trình chuy ển động; Ph ương trình liên t ục; Ph ươ ng trình 
năng l ượng. 
1.2.2. Ph ươ ng pháp nghiên c ứu lý thuy ết 
 Ph ươ ng pháp panel; Ph ươ ng pháp nhi ễu động nh ỏ; Ph ươ ng pháp XRR; 
 4 
Ph ươ ng pháp xung l ượng. 
1.2.3. Ph ươ ng pháp th ực nghi ệm 
 Trong ph ươ ng pháp th ực nghi ệm, ph ổ bi ến ch ủ yếu có hai ph ươ ng 
pháp đó là bay th ử và th ực nghi ệm mô hình trong ống khí động. 
1.2.4. Một s ố ph ần m ềm tính toán khí động 
 - Ph ần m ềm MGAERO; - Ph ần m ềm OMNI3D; 
 - Ph ần m ềm ANSYS.CFX. 
1.3. Hi ện tr ạng c ủa v ấn đề và h ướng nghiên c ứu c ủa lu ận án 
 Trên c ơ s ở tổng quan các công trình nghiên c ứu ở ngoài nước c ũng 
nh ư trong nước, nh ận th ấy rằng: 
 - Các nghiên c ứu mới ch ỉ đề cập đến tươ ng tác khí động gi ữa cánh và 
cánh qu ạt; ho ặc ch ỉ mới nghiên c ứu ảnh h ưởng c ủa m ặt gi ới h ạn đến đặc 
tính khí động c ủa KCB. 
 - Không th ể cộng thuần túy ảnh h ưởng c ủa m ặt gi ới h ạn và dòng khí 
sau cánh qu ạt đến đặc tính khí động c ủa cánh. S ự hình thành màn xoáy t ự do 
của cánh nâng trong t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn - cánh nâng ph ải có s ự 
tác động qua l ại l ẫn nhau gi ữa các thành ph ần trong t ổ hợp. 
 - Chưa có công trình nào công b ố kết qu ả nghiên c ứu lý thuy ết và th ực 
nghi ệm về vấn đề xác định đặc tính khí động c ủa cánh KCB khi bay g ần m ặt 
gi ới h ạn có tính đến ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt. 
 Luận án ch ọn đối t ượng nghiên c ứu là đặc tính khí động c ủa cánh 
KCB khi ch ịu ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt trên t ổ hợp cánh qu ạt 
- mặt gi ới h ạn và cánh nâng, trong đó cánh qu ạt đặt tr ước cánh nâng; b ề 
mặt gi ới h ạn là c ứng và ph ẳng. Luận án s ẽ sử dụng ph ươ ng pháp XRR phi 
tuy ến không d ừng để gi ải quy ết nhi ệm v ụ đặt ra. 
1.4. Kết lu ận ch ươ ng 1 
 Luận án đư a ra đối t ượng, ph ạm vi nghiên c ứu là nghiên c ứu xác 
định các đặc tính khí động c ủa cánh KCB, s ử dụng động c ơ cánh qu ạt 
chuy ển động g ần m ặt gi ới h ạn có xét đến ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh 
qu ạt trong vùng t ốc độ nh ỏ dưới âm, khi cánh qu ạt thu ộc lo ại cánh qu ạt 
kéo, đặt ở vùng mép tr ước cánh, m ặt gi ới h ạn là m ặt c ứng và ph ẳng. Luận 
án l ựa ch ọn ph ươ ng pháp XRR phi tuy ến không d ừng làm ph ươ ng pháp 
nghiên c ứu c ủa lu ận án. 
Ch ươ ng 2. XÂY D ỰNG MÔ HÌNH S Ố XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG 
 CỦA CÁNH KHÍ C Ụ BAY KHI BAY G ẦN M ẶT GI ỚI H ẠN 
 CÓ TÍNH ĐẾN ẢNH H ƯỞNG C ỦA DÒNG KHÍ SAU CÁNH QU ẠT 
2.1. Thi ết l ập bài toán 
 Luận án sử dụng ph ươ ng pháp XRR phi tuy ến không d ừng để xây d ựng 
mô hình và thu ật toán xác định các đặc tính khí động c ủa cánh nâng hình ch ữ 
nh ật trong sự tác động t ươ ng h ỗ của t ổ hợp gi ữa cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và 
 5 
cánh KCB trong vùng t ốc độ nh ỏ dưới âm, cánh qu ạt thu ộc lo ại cánh qu ạt 
kéo, đặt ở vùng mép tr ước cánh, m ặt gi ới h ạn là m ặt c ứng và ph ẳng. 
2.1.1. Các gi ả thiết và điều ki ện biên 
 Dòng ch ảy bao quanh cánh KCB trong t ổ hợp cánh qu ạt- mặt gi ới 
hạn - cánh là dòng th ế, không có hi ện t ượng tách dòng t ừ mép tr ước cánh 
ho ặc t ừ các điểm trên m ặt cánh; Các điểm trong không gian, bên ngoài 
cánh và các vùng v ết xoáy t ự do I và II đều tuân th ủ định lu ật b ảo toàn kh ối 
lượng, th ế vận t ốc nhi ễu động c ủa dòng khí ph ải th ỏa mãn ph ươ ng trình 
liên t ục d ạng ph ươ ng trình Laplace; Ở kho ảng cách xa vô cùng cách cánh 
KCB và các màn v ết xoáy c ủa nó thì m ọi nhi ễu động b ị tri ệt tiêu, không khí ở 
tr ạng thái t ĩnh, dòng ch ảy là dòng không nhi ễu động; Từ mép sau cánh, n ơi 
màn xoáy t ự do thoát ra còn c ần ph ải th ỏa mãn gi ả thuy ết Trapl ưgin - 
Giucôpxki v ề giá tr ị hữu h ạn c ủa t ốc độ. Tất c ả nh ững gi ả thi ết và nh ững 
điều ki ện nêu trên đều được th ực hi ện đối v ới lá cánh qu ạt và m ặt gi ới h ạn. 
2.1.2. Các h ệ tr ục t ọa độ 
 - Hệ tọa độ liên k ết cánh nâng O 0x0y0z0, O0 ở điểm đầu c ủa dây cung 
gốc cánh và có chi ều theo chi ều chuy ển động c ủa cánh, O 0x0 trùng v ới dây 
cung g ốc cánh, O 0y0 vuông góc v ới m ặt ph ẳng cánh và h ướng lên trên, O 0z0 
vuông góc v ới O 0x0y0 và t ạo thành tam di ện thu ận; 
 - Hệ tọa độ cố định cánh qu ạt O 1x1y1z1, O1 nằm ở tâm cánh qu ạt, 
O1x1 trùng v ới tr ục quay cánh qu ạt h ướng theo dòng ch ảy, O 1y1 vuông góc 
với m ặt ph ẳng ch ứa O 1x1, nằm trong m ặt phẳng cánh quay và chi ều h ướng 
lên trên, O 1z1 vuông góc v ới O 1x1y1 và t ạo thành tam di ện thu ận; 
 - Hệ tọa độ liên k ết lá cánh qu ạt O 1xcq ycq zcq , O1 ở tâm cánh qu ạt, 
O1xcq ≡ O1x1, O 1ycq dọc theo chi ều dài lá cánh qu ạt và h ướng ra ngoài, O1zcq 
vuông góc v ới O1xcq ycq và t ạo thành tam di ện thu ận; 
 - Hệ tọa độ liên k ết m ặt gi ới h ạn O 2x2y2z2, O2 nằm ở gi ữa mép tr ước 
mặt gi ới h ạn, O 2x2 nằm d ọc theo chi ều dài, vuông góc v ới mép tr ước m ặt 
gi ới h ạn và h ướng theo chi ều dòng ch ảy, O 2y2 vuông góc v ới m ặt gi ới h ạn 
và h ướng lên trên, O 2z2 vuông góc v ới O 2x2y2 và t ạo thành tam di ện thu ận. 
 Quá trình tính toán c ần chuy ển đổi các thành ph ần c ủa t ổ hợp (cánh 
qu ạt, m ặt gi ới h ạn và cánh KCB) v ề cùng m ột h ệ tr ục t ọa độ. Ở đây l ấy h ệ 
tọa độ liên k ết trên cánh KCB là h ệ tọa độ cơ s ở, th ực hi ện chuy ển đổi các 
hệ tọa độ liên k ết c ủa cánh qu ạt (O1x1y1z1) và c ủa m ặt gi ới h ạn (O2x2y2z2) 
về hệ tọa độ liên k ết cánh O 0x0y0z0. 
2.2. Xây d ựng mô hình s ố, xác định các đặc tính khí động phi tuy ến 
không d ừng c ủa cánh KCB, khi bay g ần m ặt gi ới h ạn có xét đến ảnh 
hưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt 
2.2.1. S ơ đồ xoáy của tổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn - cánh KCB 
 Các b ề mặt trung bình c ủa các lá cánh qu ạt, cánh KCB và b ề mặt 
 6 
gi ới h ạn được thay th ế bằng các màn xoáy liên t ục, r ồi l ại r ời r ạc hóa thành 
các h ệ xoáy liên k ết d ọc, ngang trên các b ề mặt (lá cánh, m ặt gi ới h ạn, cánh 
nâng) và các h ệ xoáy t ự do trên các v ết ở vùng mép sau và vùng c ạnh mút 
của chúng. Chuy ển động c ủa cánh KCB là chuy ển động không d ừng v ới 
góc t ấn xác định, cho nên s ơ đồ xoáy c ủa t ổ hợp s ẽ có c ấu trúc phi tuy ến 
không d ừng. 
2.2.2. S ơ đồ xoáy cánh qu ạt 
 Các xoáy liên k ết trên b ề mặt lá cánh và xoáy t ự do xung quanh lá 
cánh s ẽ tạo ra t ốc độ cảm ứng t ại điểm b ất kì trong không gian lân c ận nó: 
 cr cr ...  mz
 0.35
 0.34 -0.021
 0.33
 -0.022
 0.32
 0.31 -0.023 
 0.26 0.265 0.27 0.275 0.28 0.285 0.29 0.295 0.3 0.26 0.265 0.27 0.275 0.28 0.285 0.29 0.295 0.3
 D [m] D [m]
 Hình 4.5. Đồ th ị cy theo đường kính D. Hình 4.6. Đồ th ị mz theo đường kính D. 
 Khi đường kính cánh qu ạt t ăng, di ện tích m ặt ph ẳng quay c ủa cánh 
qu ạt t ăng làm t ăng di ện tích ph ần ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt 
lên cánh nâng, d ẫn đến c y và c ủa cánh nâng t ăng lên (hình 4.5 và 4.6). Mức 
độ tăng h ệ số cy ở h =0,6 so v ới h =0,8 trong kho ảng 7÷8%. Mức độ tăng h ệ 
số cy ở h =0,6 so v ới h =1,0 trong kho ảng 12÷13%. 
4.2.4. Đánh giá ảnh hưởng c ủa t ốc độ vòng quay ở các kho ảng cách 
cánh và m ặt gi ới h ạn khác nhau 
 Tham s ố ban đầu: V ận t ốc V=30[m/s], góc t ấn α=6 0, φ=4 0, 
lx=0,24+0,25b [m], ly=l x.sin( α-φ), l z=0,39[m]; cánh qu ạt 2 lá cánh. 
 Hệ số cy, m z tăng theo t ốc độ vòng quay cánh qu ạt (hình 4.7 và 4.8). 
Vì khi vòng quay cánh qu ạt t ăng, m ức độ ảnh h ưởng c ủa t ốc độ cảm ứng 
sau cánh qu ạt t ăng, làm cho góc t ấn c ục b ộ của cánh nâng t ăng do đó c y, m z 
tăng. M ức độ tăng c y ở h = 0,6 so v ới h = 0,8 trong kho ảng 5÷7%, đạt l ớn ở 
vòng quay n=4000 [v/ph]; M ức độ tăng c y ở h = 0,6 so v ới h = 1,0 trong 
kho ảng 9÷13%, đạt l ớn nh ất ở vòng quay n=4000 [v/ph]. 
 He so cy theo vong quay He so mz theo vong quay
 0.44 -0.015 
 hh =0,6
 hh =0,8
 0.42
 -0.016 hh =1,0
 0.4
 -0.017
 0.38
 -0.018
 cy
 mz
 0.36
 -0.019
 hh =0,6
 0.34
 hh =0,8
 hh =1,0
 -0.02
 0.32
 0.3 -0.021 
 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
 n [v/ph] n [v/ph]
 Hình 4.7. Đồ th ị hệ số cy theo vòng quay Hình 4.8. Đồ th ị hệ số mz theo vòng quay 
 cánh qu ạt. cánh qu ạt. 
 20 
4.3. Đánh giá ảnh hưởng c ủa v ị trí cánh qu ạt và kho ảng cách cánh - 
mặt gi ới h ạn 
4.3.1. Đánh giá ảnh hưởng c ủa l x ở các kho ảng cách cánh và m ặt gi ới 
hạn khác nhau 
 Tham s ố ban đầu: V ận t ốc V=20[m/s], α=2 0, φ=4[ 0], n=3000[v/ph], 
ly=l x.sin( α-φ), l z=0,39[m]. 
 Kh ảo sát h ệ số lực nâng c y, m z theo l x của cánh qu ạt có 2 lá cánh. 
 Khi l x tăng, v ị trí t ừ cánh qu ạt đến mép tr ước cánh t ăng, nên ảnh 
hưởng của dòng c ảm ứng sau cánh qu ạt t ới cánh gi ảm, vì v ậy h ệ số cy và m z 
gi ảm (hình 4.9 và 4.10). Tuy nhiên m ức gi ảm c ủa c y và m z khi l x tăng 
không nhi ều: Ở h =0,6: M ức gi ảm h ệ số cy trong kho ảng cách l x được kh ảo 
sát (l x=1/4b ÷ 1/4b+0,5 ) l ớn nh ất kho ảng 7%; M ức gi ảm m z lớn nh ất 
kho ảng 6%. Ở h =1,0: M ức gi ảm h ệ số cy lớn nh ất kho ảng 4%; M ức gi ảm 
hệ số mz lớn nh ất kho ảng 3%. 
 He so cy theo lx He so mz theo lx
 0.38 -0.0175 
 hh=0,6
 hh=0,8
 0.37
 hh=1,0
 -0.018
 0.36
 -0.0185
 0.35
 cy
 mz
 0.34
 -0.019
 0.33 hh=0,6
 hh=0,8
 -0.0195
 hh=1,0
 0.32
 0.31 -0.02 
 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
 lx [m] lx [m]
 Hình 4.9. Đồ th ị hệ số lực nâng c y theo l x. Hình 4.10. Đồ th ị hệ số lực nâng m z theo l x. 
4.3.2. Đánh giá ảnh hưởng c ủa l y ở kho ảng cách cánh và m ặt gi ới h ạn h =1,0 
 Tham s ố ban đầu: V=20[m/s], α=2 0, φ=4[ 0], n=3000[v/ph], D=0,26 
[m], l x=0,24+0,25b [m], l z=0,39[m]. 
 Kh ảo sát h ệ số lực nâng c y, h ệ số mô men d ọc m z theo l y của cánh 
qu ạt có 2 lá, kho ảng cách t ươ ng đối mép sau cánh đến m ặt gi ới h ạn h =1,0. 
 Khi l y trong kho ảng: –R÷0 (n ằm d ưới cánh) và h ợp v ới dây cung 
cánh góc φ> 0, thì ph ần di ện tích c ủa m ặt ph ẳng quay c ủa cánh qu ạt phía 
dưới cánh nâng l ớn h ơn phía trên cánh nâng, v ận t ốc c ảm ứng do cánh qu ạt 
gây ra làm hãm dòng d ưới cánh d ẫn đến làm t ăng áp su ất d ưới cánh, do đó 
chênh áp gi ữa m ặt d ưới và m ặt trên cánh nâng t ăng. Vì v ậy, h ệ số lực nâng 
cy và m z tăng, giá tr ị cy, m z đạt l ớn nh ất khi tr ục cánh qu ạt cách cánh nâng b ằng 
bán kính R. T ại v ị trí cánh qu ạt l y = -R, m ức độ ảnh h ưởng c ủa cánh qu ạt l ớn 
nh ất đối v ới giá tr ị hệ số cy, mz so v ới khi tr ục cánh qu ạt ở vị trí l y= 0: H ệ số cy 
tăng kho ảng 10% và m z tăng kho ảng 16%. 
 Khi l y trong kho ảng: 0 ÷R (n ằm trên cánh) và t ạo v ới dây cung cánh 
góc φ > 0, thì ph ần di ện tích c ủa m ặt ph ẳng quay c ủa cánh qu ạt phía trên 
 21 
cánh nâng l ớn h ơn phía d ưới cánh nâng, làm t ăng t ốc độ dòng trên cánh. Vì 
vậy, áp su ất trên cánh nâng gi ảm, do đó chênh áp gi ữa m ặt d ưới và m ặt trên 
cánh nâng gi ảm. Giá tr ị hệ số lực nâng c y và m z gi ảm và đạt nh ỏ nh ất khi trục 
cánh qu ạt cách cánh nâng b ằng bán kính R. T ại v ị trí cánh qu ạt l y = R, ảnh 
hưởng đến h ệ số cy, m z nh ỏ nh ất so v ới khi tr ục cánh qu ạt ở vị trí l y = 0: H ệ số 
cy gi ảm kho ảng 2% và m z gi ảm kho ảng 3%. 
 He so cy theo ly He so mz theo ly
 -0.01
 0.5
 0.45 -0.015
 cy
 0.4 mz
 -0.02
 0.35
 -0.025
 0.3
 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2
 ly [m] ly [m]
 Hình 4.11. Đồ th ị hệ số lực nâng c y theo l y Hình 4.12. Đồ th ị hệ số lực nâng m z theo l y. 
4.3.3. Đánh giá ảnh hưởng c ủa l z ở các kho ảng cách cánh và m ặt gi ới 
hạn khác nhau 
 Tham s ố ban đầu: V=20[m/s], α=2 0, φ=4[ 0], n=3000[v/ph], 
lx=0,24+0,25b [m], ly=l x.sin( α-φ). 
 Kh ảo sát h ệ số lực nâng c y, h ệ số mô men d ọc m z theo l z ở các 
kho ảng cách cánh và m ặt gi ới h ạn khác nhau v ới cánh qu ạt 2 lá cánh. 
 Khi l z tăng, tr ục cánh qu ạt d ịch chuy ển theo s ải ra mép cánh. Đối v ới 
cánh nâng hình ch ữ nh ật h ệ số cy gần nh ư không đổi, vì m ức độ ảnh h ưởng 
của dòng sau cánh qu ạt trên cánh ch ữ nh ật theo s ải cánh là nh ư nhau (hình 
4.13 và 4.14). 
 He so cy theo lz He so mz theo lz
 0.38 -0.0175 
 hh=0,6
 hh=0,8
 0.37
 hh=1,0
 -0.018
 0.36
 hh=0,6
 hh=0,8 -0.0185
 0.35
 hh=1,0
 cy
 mz
 0.34
 -0.019
 0.33
 -0.0195
 0.32
 0.31 -0.02 
 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6
 lz [m] lz [m]
 Hình 4.13. Đồ th ị hệ số lực nâng c y theo l z. Hình 4.14. Đồ th ị hệ số mz theo l z. 
4.3.4. Đánh giá ảnh hưởng c ủa góc l ắp ( φ) gi ữa tr ục quay cánh qu ạt và 
dây cung cánh nâng ở các kho ảng cách cánh và m ặt gi ới h ạn khác nhau 
 Tham s ố ban đầu: V=20[m/s], góc t ấn α=2 0, n=3000[v/ph], 
lx=0,24+0,25b [m], ly=l x.sin( α-φ), l z=0,39[m]. 
 Kh ảo sát h ệ số cy, m z theo góc l ắp ( φ) ở các kho ảng cách cánh và m ặt 
gi ới h ạn khác nhau v ới cánh qu ạt 2 lá cánh. 
 22 
 He so cy theo goc lap He so mz theo goc lap
 0.42 -0.015 
 hh =0,6
 hh =0,8
 0.4 -0.016
 hh =1,0
 -0.017
 0.38
 -0.018
 0.36
 -0.019
 cy
 mz
 0.34
 -0.02
 h =0,6
 0.32 h
 h =0,8 -0.021
 h =1,0
 0.3 -0.022
 -0.023 
 -6 -4 -2 0 2 4 6 -6 -4 -2 0 2 4 6
 phi [do] phi [do]
 ϕ
 Hình 4.15. Đồ th ị hệ số cy theo góc l ắp . Hình 4.15. Đồ th ị hệ số mz theo góc l ắp ϕ. 
 Hệ số lực nâng c y, mô men d ọc m z của cánh nâng ch ịu ảnh h ưởng 
nhi ều theo s ự thay đổi c ủa góc l ắp gi ữa tr ục cánh qu ạt và dây cung cánh 
nâng (hình 4.15, hình 4.16), ở nh ững góc l ắp d ươ ng giá tr ị cy lớn h ơn góc 
lắp âm. Vì ở nh ững góc l ắp d ươ ng, hi ệu ứng hãm dòng do cánh qu ạt gây ra 
dưới cánh nâng t ăng dẫn đến làm t ăng áp su ất d ưới cánh. Do đó, chênh áp 
gi ữa m ặt d ưới và m ặt trên cánh t ăng, h ệ số cy và mz càng l ớn khi h càng 
nh ỏ. M ức độ tăng h ệ số cy ở h = 0,6 so v ới h = 0,8 trong kho ảng 6÷8%, đạt 
 0
lớn nh ất ở góc l ắp ϕ=6 ; M ức độ tăng h ệ số cy ở h = 0,6 so v ới h = 1,0 
trong kho ảng 10÷14%, đạt l ớn nh ất ở góc l ắp ϕ=6 0; 
 0 0
 - Chênh l ệch h ệ số lực nâng c y gi ữa góc l ắp 0 và góc l ắp âm -6 
của cánh nâng khi: h = 0,6 kho ảng 10%; h = 1,0 kho ảng 8%. 
 - Chênh l ệch h ệ số lực nâng gi ữa góc l ắp d ươ ng 6 0 và góc l ắp 0 0 của 
cánh nâng khi: h = 0,6 kho ảng 9%; h = 1,0 kho ảng 7%. 
4.4. Kết lu ận ch ươ ng 4 
 Hệ số lực nâng c y và mô men d ọc m z của cánh KCB t ăng khi kho ảng 
cách t ừ mép sau cánh đến m ặt gi ới h ạn; v ới h ≥ 1,16, ảnh h ưởng c ủa m ặt 
gi ới h ạn đến đặc tính khí động c ủa cánh nâng không nhi ều ( ≤ 1%); 
 Hệ số lực nâng c y và mô men d ọc m z của cánh KCB t ăng theo: góc 
 0
tấn cánh nâng (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất kho ảng 12% ở góc t ấn α = 12 ); 
đường kính cánh qu ạt D (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất kho ảng 13%); t ốc độ 
vòng quay cánh qu ạt (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất kho ảng 13%) và góc l ắp 
gi ữa tr ục quay cánh qu ạt và dây cung cánh nâng (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất 
kho ảng 14% ở góc l ắp ϕ=6 0); 
 Theo vị trí t ươ ng đối c ủa cánh qu ạt so v ới cánh nâng và h ợp v ới dây 
cung cánh nâng góc φ > 0 khi cánh qu ạt ở dưới cánh nâng và b ằng kho ảng 
cách bán kính R thì h ệ số lực nâng c y và h ệ số mô men d ọc m z đạt giá tr ị 
lớn nh ất (h ệ số cy tăng kho ảng 10% và mz tăng kho ảng 16%). Còn cánh 
qu ạt ở trên cánh nâng và b ằng kho ảng cách bán kính R thì h ệ số lực nâng c y 
và h ệ số mô men d ọc m z đạt giá tr ị nh ỏ nh ất (h ệ số cy gi ảm kho ảng 2% và 
mz gi ảm kho ảng 3%). 
 23 
 KẾT LU ẬN 
 1. Lu ận án đã xây d ựng mô hình s ố, s ơ đồ thu ật toán và ch ươ ng trình 
tính toán trên c ơ s ở ph ươ ng pháp XRR phi tuy ến không d ừng để xác định 
các đặc tính khí động c ủa cánh KCB, chuy ển động g ần m ặt gi ới h ạn, khi có 
ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt. Mô hình tính toán ph ản ảnh đúng 
bản ch ất v ật lý c ủa dòng ch ảy bao qua t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và 
cánh KCB. Mô hình s ố và ch ươ ng trình tính được ki ểm ch ứng b ằng cách so 
sánh các k ết qu ả tính toán nh ận được v ới nh ững k ết qu ả tính toán b ằng 
ph ần m ềm ANSYS.CFX và các k ết qu ả th ực nghi ệm mô hình t ổ hợp cánh 
quạt - mặt gi ới h ạn và cánh nâng trong ống khí động. K ết qu ả tính toán lý 
thuy ết sai l ệch l ớn nh ất so v ới kết qu ả tính c ủa ph ần m ềm ANSYS nh ỏ 
hơn 11% và so v ới kết qu ả th ực nghi ệm nh ỏ hơn 18%. Điều này kh ẳng 
định mô hình s ố và ch ươ ng trình tính c ủa lu ận án là tin c ậy. 
 2. Mô hình s ố và ch ươ ng trình tính được áp d ụng để nghiên c ứu kh ảo 
sát ảnh h ưởng c ủa các tham s ố cánh qu ạt, m ặt gi ới h ạn đến các đặc tính 
khí động c ủa cánh nâng hình ch ữ nh ật. K ết qu ả nh ận được: 
 - Hệ số lực nâng c y và mô men d ọc m z tăng khi có ảnh h ưởng c ủa 
dòng khí sau cánh qu ạt và m ặt gi ới h ạn. Giá tr ị hệ số cy và m z của cánh 
nâng KCB khi bay g ần m ặt gi ới h ạn có xét đến ảnh h ưởng c ủa dòng khí sau 
cánh qu ạt t ăng khi so v ới không xét đến ảnh h ưởng c ủa cánh qu ạt (t ăng l ớn 
nh ất kho ảng 22%); 
 - Hệ số lực nâng c y và mô men d ọc m z của cánh KCB t ăng khi kho ảng 
cách t ừ mép sau cánh đến m ặt gi ới h ạn gi ảm, v ới h ≥ 1,16, ảnh h ưởng c ủa 
mặt gi ới h ạn đến đặc tính khí động c ủa cánh nâng không nhi ều ( ≤ 1%); 
 - Hệ số lực nâng c y và mô men d ọc m z của cánh KCB t ăng theo: góc 
 0
tấn cánh nâng (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất kho ảng 12% ở góc t ấn α = 12 ); 
đường kính cánh qu ạt D (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất kho ảng 13%); t ốc độ 
vòng quay cánh qu ạt (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất kho ảng 13%) và góc l ắp 
gi ữa tr ục quay cánh qu ạt và dây cung cánh nâng (m ức t ăng c y đạt l ớn nh ất 
kho ảng 14% ở góc l ắp ϕ=6 0); 
 - Theo v ị trí t ươ ng đối c ủa cánh qu ạt so v ới cánh nâng và khi tr ục c ủa 
cánh qu ạt h ợp v ới dây cung cánh nâng góc φ> 0, v ới v ị trí cánh qu ạt ở bên 
dưới cánh nâng và b ằng kho ảng cách bán kính R thì h ệ số lực nâng c y và h ệ 
số mô men d ọc m z đạt giá tr ị lớn nh ất (h ệ số cy tăng kho ảng 10% và m z tăng 
kho ảng 16%). Còn v ới v ị trí cánh qu ạt ở trên cánh nâng và b ằng kho ảng 
cách bán kính R thì h ệ số lực nâng c y và h ệ số mô men d ọc m z đạt giá tr ị nh ỏ 
nh ất (h ệ số cy gi ảm kho ảng 2% và m z gi ảm kho ảng 3%). 
 Nh ững đóng góp m ới c ủa lu ận án 
 - Trên c ơ s ở ph ươ ng pháp xoáy r ời r ạc phi tuy ến không d ừng đã xây 
dựng được mô hình s ố, thi ết l ập thu ật toán và xây d ựng được ch ươ ng trình tính 
 24 
 toán b ằng ngôn ng ữ Matlab để xác định các đặc tính khí động c ủa cánh 
KCB ch ịu s ự tác động t ươ ng h ỗ trong t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn và 
cánh nâng. Ki ểm ch ứng thu ật toán và ch ươ ng trình tính toán b ằng ph ần 
mềm ANSYS.CFX và th ử nghi ệm mô hình t ổ hợp cánh qu ạt - mặt gi ới h ạn 
và cánh nâng trong ống khí động d ưới âm. K ết qu ả sai l ệch l ớn nh ất so v ới 
mô ph ỏng b ằng ph ần m ềm ANSYS nh ỏ hơn 11% và so v ới th ực nghi ệm 
nh ỏ hơn 18%. 
 - Đã ứng d ụng được mô hình s ố để kh ảo sát và đánh giá được m ức 
độ ảnh h ưởng c ủa các tham s ố cánh qu ạt đến các đặc tính khí động c ủa 
cánh KCB khi chuy ển động ở nh ững kho ảng cách khác nhau t ừ mép sau 
cánh nâng đến m ặt gi ới h ạn trong m ột s ố ch ế độ bay khác nhau, làm c ơ s ở 
tham kh ảo trong vi ệc tính toán thi ết k ế các khí c ụ bay ho ạt động ở độ cao 
th ấp, c ũng nh ư để nâng cao hi ệu qu ả khai thác s ử dụng, b ảo đảm an toàn 
bay khi c ất h ạ cánh đối v ới máy bay cánh qu ạt s ử dụng trong l ĩnh v ực hàng 
không dân d ụng và quân s ự. 
 Nh ững v ấn đề cần ti ếp t ục nghiên c ứu 
 - Nghiên c ứu ảnh h ưởng c ủa m ặt gi ới h ạn và dòng khí sau cánh qu ạt 
đến các đặc tính khí động c ủa c ả KCB và xét trong c ả mặt ph ẳng ngang. 
 - Nghiên c ứu ảnh h ưởng c ủa m ặt gi ới h ạn có biên d ạng không ph ẳng 
và bi ến d ạng đàn h ồi đến các đặc tính khí động c ủa cánh KCB. 
 - Nghiên c ứu ảnh h ưởng c ủa cánh qu ạt đồng tr ục đến đặc tính khí 
động c ủa cánh nâng. 
 DANH M ỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA H ỌC ĐÃ CÔNG B Ố 
1. Thái Doãn T ường, Lã H ải D ũng, Tr ần Qu ốc C ường (2009), Nghiên c ứu 
 khí động h ọc c ủa máy bay tr ực th ăng khi gi ảm độ cao b ằng ph ươ ng 
 pháp t ự quay, Tuy ển t ập công trình khoa học Hội ngh ị C ơ h ọc toàn qu ốc 
 Kỷ ni ệm 30 n ăm Vi ện C ơ h ọc và 30 n ăm T ạp chí C ơ h ọc, Tr. 557-565, 
 Hà N ội. 
2. Nguy ễn Đình Đường, Thái Doãn T ường, Tr ần Qu ốc C ường, Lê Nguyên 
 Cường (2013), Phân tích độ nh ạy tham s ố dao độ ng k ết c ấu t ấm v ỏ hàng 
 không ch ịu t ải khí động, Tuy ển t ập công trình Hội ngh ị Khoa h ọc C ơ 
 học Th ủy khí Toàn qu ốc, Tr. 213-220, Qu ảng Bình. 
3. Lã H ải D ũng, Tr ần Duy Duyên, V ũ Minh Tâm, Tr ần Qu ốc C ường, Tr ần 
 Phú Hoành (2014), Nghiên c ứu đặ c tính khí độ ng c ủa cánh máy bay khi 
 sử d ụng cánh tà có khe hở, Tuy ển t ập công trình Hội ngh ị Khoa h ọc C ơ 
 học Th ủy khí Toàn qu ốc, Tr. 145-153, Ninh Thu ận. 
4. Phan Tr ọng S ơn, Lã H ải D ũng, Nguy ễn Tr ường Thành, Tr ần Qu ốc C ường 
 (2014), Nghiên c ứu tính toán đặ c tính cánh qu ạt máy bay b ằng ph ươ ng 
 pháp xoáy r ời r ạc phi tuy ến không d ừng, Tuy ển t ập công trình Hội ngh ị 
 Khoa h ọc C ơ h ọc Th ủy khí Toàn qu ốc, Tr. 520-529, Ninh Thu ận. 
5. Tr ần Qu ốc C ường, Lã H ải D ũng (2016), Nghiên c ứu xác đị nh đặ c tính 
 khí động của cánh khí c ụ bay khi bay g ần m ặt gi ới h ạn có tính đế n ảnh 
 hưởng c ủa dòng khí sau cánh qu ạt độ ng c ơ bằng ph ươ ng pháp xoáy r ời 
 rạc phi tuy ến không d ừng, Tạp chí Nghiên c ứu Khoa h ọc và Công ngh ệ 
 quân s ự, s ố 45 , Tr. 10-19, Hà n ội.