PHÂN TÍCH kết cấu máy BAY (aircraft structures analysis) material classification of aircraft

PHÂN TÍCH KẾT CẤU MÁY BAY
(Aircraft structures analysis)

Material Classification of Aircraft
GVHD:

Nguyễn Song Thanh Thảo

Lớp:

L01

Nhóm:

2

Học kỳ:

221

Tuần:

3

Ngày nộp bài: 26/09/2022.
1. List of asignments:
Name

Code

Problems

Sỳ Văn Sương

1914985

2.2;2.3;2.5;2.6

Nguyễn Thiệu Văn

1915888

2.3;2.4

Nguyễn Trung Tú

1811323

2.1;2.2

Nguyễn Thái Dương

1811817

-


2. . Material classification of aircraft
2.1. Gỗ
Ưu điểm:
- Nhẹ

- Dễ gia công, chế tạo
- Giá thành rẻ
Ứng dụng:
- Gỗ được sử dụng trong hầu hết kết cấu của những dòng máy bay đầu tiên trong 2 thập
kỷ đầu tiên của thế kỷ 20 và trong giai đoạn thế chiến I.

Hình 2.1.Chiếc Red Baron của quân đội Đức trong thế chiến I.
- Hiện nay, gỗ vẫn được ứng dụng trong các dịng máy bay mơ hình phục vụ cho sở
thích cá nhân hay các loại máy bay siêu nhẹ như glider, sailplane.


Hình 2.2 Mơ hình chiếc Super Dechathlon.

Hình 2.3 Chiếc Maupin Woodstock One


2.2. Metal.
2.2.1. Càng (landing gear)

Hình 2.4. Càng đáp máy bay A380
Hệ thống càng được chia làm 2 bộ phân: càng chính và càng phụ.
Càng chính thừuong được đặt tại trọng tâm máy bay, di đó chịu phần lớn tải trọng của
máy bay. Chính vì vậy càng chính được thiết kế với cấu trúc vững chắc và được sử
dụng dụng loại vật liệu phải đủ cứng để chịu được trọng lượng cất cánh nặng khi máy
bay có đầy đủ nhiên liệu và tải trọng tác động lớn khi hạ cánh.
Do đó vật liệu làm càng hạ cánh phải có độ bền tĩnh cao, độ bền đứt gãy và độ bền mỏi
tốt, và vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là thép cường độ cao và hợp kim titan.
2.2.2. Giá treo động cơ (pylon)
Vật liệu của giá treo động cơ được xem xét về mặt nhiệt độ, yếu tố ăn mòn, tải tác
động,…

Trên thực tế nhôm được sử dụng rộng rãi trong các giá đỡ, thép theo yêu cầu và titan
khi nghiên cứu thượng mại. Titan đắt tiền và cực kỳ khó gia cơng nên thường được sử
dụng rất ít.



2.2.3. Hợp kim nhôm
Nhôm được sử dụng khá rộng rãi trong ngành hàng không, rất nhiều bộ phận trên máy
bay được làm từ hợp kim nhôm:
Bộ phận

Kim loại thành phần Ưu điểm

Chân ghế ngồi
Leading edge

- Dễ gia công
Đồng, Magiê

- Cứng, chịu mỏi tốt
- Chống ăn mòn
- Cứng

Vỏ thân

Magiê, Silicon

- Dễ tạo hình và dễ hàn
- Chống ăn mịn

Khung, thanh gia cường lực
Spar, ribs

- Cứng nhất trong các hợp
Thiếc, Magiê, Đồng

kim nhôm

Các bề mặt điều khiển

- Chịu uốn tốt

Vỏ cánh

- Nhẹ

Kết cấu ghế
Các chi tiết ghép nối

Lithium, Đồng,
Magiê

- Chịu mỏi và chịu uốn rất tốt
- Hạn chế lan truyền vết nứt


2.3. Plastic.
Vật liệu nhựa được sử dụng cho một loạt các thành phần và lắp ráp nội thất máy
bay. Cabin của một chiếc máy bay là một phần quan trọng của nội thất của một chiếc
máy bay, bao gồm các vật liệu nhựa tiên tiến khác nhau. Các thành phần nội thất bao

gồm ghế ngồi, bảng tổng hợp, hệ thống giải trí trên máy bay, cửa sổ, kính chắn gió,
thùng và hệ thống chiếu sáng. Nhựa chuyên nghiệp cung cấp các vật liệu được thiết kế
để đáp ứng các yêu cầu của FAA về ngọn lửa, giải phóng nhiệt và tạo khói bao gồm
FAR 25.853 (a) và (d). Nhựa chuyên nghiệp đã nhận được chứng nhận ISO 9001, ISO
14001 và AS9100D, cũng như các giải thưởng của nhà cung cấp từ Boeing, Lockheed
và

các

giải

thưởng

khác.

Bộ phận bên trong máy bay Bao gồm: Bộ chia lớp - Vỏ bảng điều khiển - Bộ phận
Galley
Bộ phận vệ sinh - Mũi bị - Viền màn hình video - Vỏ bọc - Bộ phận ghế ngồi Bảng điều khiển - Bảng khay - Cửa sổ - Ống dẫn khí - Tấm ốp tường - Vỏ đèn &
Mouldings. Nhựa chuyên nghiệp cung cấp một loạt các vật liệu được sử dụng cho các
thành phần bên trong máy bay bao gồm tồn bộ dịng vật liệu Boltaron® , Kydex® và
Radel®, cùng với các vật liệu độc quyền như; Tấm Pro-Mirror® và ProLens® .
2.3.1. Lốp (airplane tires)

Hình 3.5. Cấu tạo lớp máy bay của hãng Michelin
Lốp máy bay được phân loại theo nhiều cách khác nhau bao gồm: loại, kích thước, độ
bền, có săm hay khơng săm, lốp bias hoặc radials,…


Lốp máy bay hoàn chỉnh được tạo thành từ 4 loại vật liệu cơ bản là cao su, nylon, một
số loại dây đặc biệt và thép.

Cao su ở đây thường là cao su tự nhiên bởi vì chúng có thơng số kỹ thuật tốt hơn như
khả năng phân tán nhiệt. Tuy nhiên về kết cấu thì nó được hình thànhg bởi một q
trình gọi là lưu hóa với nhiều lớp chồng lên nhau như nylon, Kevlar…
Hạt (bead) lốp máy bay được làm từ các bó dây thép carbon có độ bền cao bọc trong
cao su được thiết kể để truyền tải tác động và lực làm lệch hướng đến vành bánh xe.
Bề mặt lốp (Tread) là phần tiếp xúc với mặt đất là một hợp chất cao su được tao ra để
chống mài mịn, cắt và nứt. Nó cũng được tạo ra để chống lại sự tích tụ nhiệt.
Thành bên của lốp máy bay (sidewall) là một lớp cao su được thiết kế để bảo vệ thành
của lớp xe (bao gồm vải, thường là nylon được kẹp giữa 2 lớp cao su và được dán với
nhau bởi các lớp nhựa để tạo độ bền cho lốp)
2.4. Polyme
Vật liệu Polymer là loại vật liệu có cấu trúc phân tử ổn định được hình thành với
sự lặp lại của nhiều mắt xích cơ bản, vật liệu Polyme có nhiều tính chất lý hóa cơ bản
và được ứng dụng rất rộng rãi, phổ biến trong nhiều lĩnh vực sản xuất, trở thành hàng
tiêu dùng chất lượng cao.
Ứng dụng: Được dùng làm vỏ bánh xe của máy bay, cả trong dân dụng lẫn quân
đội...


2.5. Ceramic
Chất liệu Ceramic hay còn được gọi là gốm sứ, là loại vật liệu được sử dụng rất
nhiều trong các ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo hay xây dựng.
Khác với gốm sứ, Ceramic đã được kỹ thuật hóa, khác xa so với những loại gốm
thông thường, chúng được nâng cấp và sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội nên đã trở thành
các loại vật liệu cao cấp mà rất nhiều ngành công nghiệp chế tạo đã lựa chọn để sản
xuất các thiết bị.
Một vài ưu điểm của Ceramic:
- Độ bền cao: Do được kỹ thuật hóa bằng cơng nghệ cao nên Ceramic bền và có
độ cứng vượt trội so với chất liệu gốm bình thường.
- Siêu nhẹ: Dù có độ cứng và bền cao nhưng vật liệu Ceramic lại có tỷ trọng rất

thấp hay cịn gọi là vật liệu siêu nhẹ.
- Chịu nhiệt cực tốt: Do được tạo nên từ bột gốm trải qua quá trình xử lý đặc biệt
và được nung với nhiệt độ cực cao nên Ceramic cũng có khả năng chịu nhiệt rất tốt, hầu
như khơng bị giãn nở do nhiệt.
- An tồn với sức khỏe: Đây cũng là loại vật liệu an toàn với sức khỏe và thiện với
môi trường nên được đánh giá cao và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
Ứng dụng: Với những ưu điểm vượt trội về độ cứng, độ bền, khả năng chịu nhiệt
và có tỷ trọng thấp, Ceramic ngày càng được lựa chọn nhiều và được ứng dụng phổ
biến trong các lĩnh vực cuộc sống đặc biệt là lĩnh vực xây dựng, kiến trúc, đồ gia dụng
hoặc chế tạo các loại máy móc
- Kính Ceramic
- Tủ hút phủ Ceramic Đối với máy bay, ceramic được sử dụng như lớp phủ chịu
nhiệt ở các vị trí tiếp xúc, làm việc ở điều kiện khắc nghiệt, nhiệt độ cao như cánh
tuabin, động cơ máy bay,...


2.6. Composite.
Vật liệu composite là sự tổng hợp của hai hay nhiều vật liệu có tính chất vật lý và
hóa học khác nhau thành một vật liệu mới. Khi chúng được kết hợp với nhau,chúng tạo
ra một loại vật liệu có các đặc tính khác với đặc tính ban đầu của chúng.
Trong điều kiện sử dụng các vật liệu đúng tiêu chuẩn thì vật liệu composite có
những ưu điểm chủ yếu sau:
–  Nhẹ nhưng cứng vững, chịu va đập, uốn, kéo tốt.
–  Chịu hố chất, khơng sét gỉ, chống ăn mịn. Đặc tính này thích hợp cho biển và khí
hậu vùng biển.
–  Chịu thời tiết, chống tia tử ngoại, chống lão hoá nên rất bền.
–  Chịu nhiệt, chịu lạnh, chống cháy.
–  Cách điện, cách nhiệt tốt.
–  Chịu ma sát, cường độ lực, nhiệt độ cao (thể hiện ở composite sợi carbon).
–  Hấp thụ sóng điện tử tốt (composite – thủy tinh).

–  Khơng thấm nước, khơng độc hại.
–  Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, chi phí thấp.
–  Màu sắc đa dạng, đẹp bền vì được pha ngay trong nguyên liệu.
–  Thiết kế, tạo dáng thuận lợi, đa dạng, có nhiều công nghệ để lựa chọn.
độ bền cao; mô đun cao; khối lượng riêng thấp; giới hạn bền, rão, đứt gãy, ăn mòn
và mài mòn; và hệ số giãn nở nhiệt (CTE) thấp. 
Trong những năm gần đây, composite được sử dụng chế tạo các bộ phận trên máy
bay như kết cấu khung xương, thân máy bay, cánh, bộ phận dẫn hướng… Theo thống
kê của hãng máy bay Boeing, chiếc Boeing Dreamliner 787 sử dụng đến 50%
composite trên toàn bộ trọng lượng.