đồ án kỹ thuật hàng không đặc điểm kết cấu cánh máy bay B

LấI GIÍI THIƯU
Trong ngành hàng không, chuyến bay đầu tiên đưỵc thực hiƯn cách đây gần
một thế kỷ, quá trình phát triĨn cđa ngành hàng không luôn đồng hành phát
triĨn với các ứng dơng công nghƯ cao. Trong một thế kỷ qua từ hình dáng
đến kích thước cđa các máy bay đã thay đỉi rất lớn nhằm đạt đưỵc hiƯu quả
tối ưu và phù hỵp với các yêu cầu đỈt ra.
Cánh máy bay là một bộ phận kết cấu cấu thành nên máy bay. ViƯc thay đỉi
kết cấu cánh máy bay sẽ cải tiến đưỵc tốc độ bay, khả năng chịu tải và lỵi
Ých kinh tế cđa máy bay, lực nâng máy bay …
HiƯn nay trên thế giới có nhiỊu loại máy bay, như: Các máy bay cđa hãng
Airbus: A320, A321, A340, A380…, Các máy bay cđa hãng Boeing: B737,
B747, B767, B777, 7E7…., ngoài ra còn có các máy bay sư dơng trong lĩnh
vực quân sự nh: B52, Mic 21, B2…
Mỗi loại máy bay sẽ có đỈc điĨm và yêu cầu kết cấu cánh khác nhau tuỳ
thuộc vào mơc đích sư dơng, tính kinh tế và khả năng khoa học công nghƯ
tại thời điĨm sản xuất…
Phần đồ án này sẽ đi sâu vào tìm hiĨu vỊ cánh máy bay B767 với nội dung
nh sau:
1. ĐỈc điĨm kết cấu cánh máy bay B767
2. ĐỈc điĨm chịu tải cánh máy bay B767
CHươNG 1: TỈNG QUAN CHUNG VỊ CáNH MáY BAY
Tổng quan chung về cánh máy bay
1.1. CHỉC NăNG VΜ CáC YêU CầU CĐA CáNH MáY BAY.
1.1.1. CHỉC NăNG CĐA CáNH MáY BAY.
Cánh máy bay là một bộ phận quan trọng cđa máy bay nó có các chức năng
sau:
- Bảo đảm đđ lực nâng cho mọi chế độ bay và cơ động cđa từng loại máy
bay
- Cánh máy bay còn đóng vai trò quan trọng trong viƯc đảm bảo ỉn định và
điỊu khiĨn máy bay.
- ậ cánh máy bay còn có thĨ đỈt thùng dầu, các trang thiết bị khác, các thiết

bị đĨ treo động cơ, treo càng, treo thùng dầu phơ, vị khí…
1.1.2. CáC YêU CầU CĐA CáNH MáY BAY.
Hình dạng và kết cấu cánh máy bay phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu đôi
khi là trái ngưỵc nhau. Với máy bay cơ thĨ, trên cơ sở bảo đảm tính năng kỹ,
chiến thuật, khi chọn cánh phải dung hoà đưỵc các yêu cầu đỈt ra cho máy
bay nói chung và cho cánh máy bay nói riêng.
1.1.2.1. YêU CầU VỊ KHí đẫNG
- Có lực cản nhỏ. ĐĨ đảm bảo yêu cầu này người ta thường tính toán đĨ hƯ
sè Cx nhỏ còn diƯn tích cánh S đđ lớn đĨ tạo đưỵc lực nâng cần thiết.
- Cánh đưỵc thiết kế sao cho tích số: C
ymax
.S là lớn nhất, tức là có thĨ tạo ra
đưỵc lực nâng lớn trong khi tốc độ bay không quá lớn.
- Có gía trị M
th
lớn và cánh Ýt bị thay đỉi đỈc tính khí động khi thay đỉi vùng
tốc độ từ dưới âm sang vưỵt âm hay ngưỵc lại.
- Mômen khí động nhỏ và Ýt thay đỉi theo tốc độ bay, độ cao bay, góc tấn
cđa máy bay.
- Khi góc tấn và tốc độ bay thay đỉi, các thông số C
x
, C
y
, thay đỉi một cách
liên tơc không bị gián đoạn hay thay đỉi đột ngột.
1.1.2.2. YêU CầU VỊ đẫ CỉNG VữNG VΜ đẫ BỊN.
- Cấu tạo cánh, độ bỊn và độ cứng vững cđa cánh phải đảm bảo quy định
theo định mức quá tải, định mức bỊn, độ cứng vững và phải đưỵc kiĨm tra
bằng thực nghiƯm.
- Tận dơng đưỵc khoảng không bên trong cánh một cách tối ưu.

- Nối ghép giữa các thành phần kết cấu cánh và các thành phần khác phải
đơn giản.
- Đảm bảo trọng lưỵng kết cầu cánh nhỏ. Thông thường trọng lưỵng kết cấu
cánh thường lấy trong khoảng sau: G G
k
= (0,07 - 0,16). G
HoỈc đối với máy bay chiến đấu thì: G G
k
= (0,1 - 0,18).G
1.1.2.3. YêU CầU VỊ VậN HΜNH
- Ngoài viƯc đảm bảo cánh đđ cứng thì máy bay phải đảm bảo tính sống dai
trong điỊu kiƯn sư dơng.
- ViƯc thay thế kiĨm tra và kiĨm soát các chi tiết cđa cánh và các thiết bị lắp
trong cánh phải đơn giản và thuận tiƯn.
- Tháo dỡ và lắp ráp các thành phần kết cấu cịng nh khi chuyên chở chĩng
phải đơn giản.
1.1.2.4. YêU CầU VỊ CHế TạO.
Hình dáng, kích thước cánh phải đảm bảo chế tạo dƠ dàng, dƠ kiĨm tra, độ
dôi gia công nhỏ. Có thĨ sư dơng đưỵc các chi tiết sẵn có, đảm bảo sản xuất
nhanh và rỴ. Kết cấu cánh cho phép áp dơng các phương pháp chế tạo tiến
bộ nhất, đảm bảo tính lắp lẫn, thay thế lẫn các cơm chi tiết, thành phần cđa
cánh.
1.1.2.5. YêU CầU VỊ CHIếN THUậT-đảM BảO PHẩI TRí.
Cánh có sự bố trí khác so với các thành phần khác trên máy bay, nó đưỵc bố
trí sao cho tầm quan sát và tầm bắn tốt. Khi có lắp các loại vị khói trên cánh
thì nó không ảnh hưởng đến đỈc tính cđa các loại vị khí đó.
1.2. HìNH DạNG BêN NGOΜI CĐA CáNH.
1.2.1. CáC THôNG Sẩ đỈC TRưNG.
1.2.1.1. KíCH THưÍC CáNH.
Kích thước cánh đưỵc đỈc trưng bởi các thông số sau:

- Sải cánh l, đó là khoảng cách giữa hai đầu mĩt cánh khi chiếu cánh lên mỈt
phẳng vuông góc với trơc đối xứng cđa máy bay.
- Dây cung cánh b, đây là độ dài nối đầu mứt mép vào và mép ra trên tiết
diƯn prôphin cánh. Nh vậy giá trị dây cung thường thay đỉi theo chiỊu dài
sải cánh.
- DiƯn tích cánh S, là diƯ tích cđa hình chiếu cánh trên mỈt phẳng vuông
góc với mỈt phẳng đối xứng cđa máy bay.
- BỊ dày cánh c, đưỵc xác định tuỳ theo chiỊu dày prôphin cánh.
ĐĨ đánh giá và so sánh các yêu cầu, ưu và nhưỵc điĨm đỈt ra cho từng loại
cánh thì người ta dựa vào các thông số cơ thĨ sau:
- Độ dãn dài cđa cánh, thông số này đưỵc xác định một cách tỉng quát nh
sau:
S
l
2
=
λ
. Nếu cánh có dây cung không đỉi (cánh hình chữ nhật), thì thông
số này đưỵc tính đơn giản như sau:
b
l
=
λ
.
- Độ thu hĐp cánh (độ vuốt nhọn cánh), thông số này xác định nh sau:
k
b
b
0
=

η
, trong đó: b
0
là dây cung gốc, và b
k
là dây cung mĩt cánh.
- BỊ dày tương đối, là tỷ số giữa bỊ dày prôphin và chiỊu dài dây cung.
Thông số này dùng đĨ so sánh sự thay đỉi bỊ dày prôphin dọc theo sải cánh.
Từ thông số này người ta có thĨ phân cánh ra làm các loại nh: cánh dày, cánh
mỏng và cánh trung bình.
1.2.1.2. PRôPHIN TIếT DIƯN.
Trên hình vẽ ta có:

1 là dây cung khí động trung binh,
2 gọi là đường trung bình, đưòng nhân.
3 là dây cung hình học, chiỊu dài cđa nó gọi là dây cung cđa prôphin b.
f là độ cong lớn nhất cđa prôphin và gọi là độ cong prôphin.
C là bỊ dày lớn nhất cđa prôphin đưỵc gọi là chiỊu dày prôphin.
Toạ độ xác định các thông số này trên prôphin đưỵc ký hiƯu là x
f
, x
c
. khi
chia các giá trị này cho dây cung prôphin ta đưỵc các toạ độ tương đối.
Thông thường các giá trị này đưỵc xác định nh sau:
- Với máy bay dưới âm:
)%3720(
÷=
c
x

)%5,30( ÷=
f
x
- Với máy bay cận âm:
)%4030(
÷=
c
x
)%5,30( ÷=
f
x
- Với máy bay trên âm:
%50
>
c
x
0
=
f
x
Nếu tăng bỊ dày cánh sẽ thuận lỵi vỊ mỈt kết cấu, vỊ độ bỊn và tận dơng đưỵc
một cách tối ưu khoảng không bên trong cánh, nhưng điỊu đó sẽ làm tăng lực
cản trên cánh. Ngoài ra nếu các dây cung khí động không nằm trên một mỈt
phẳng thì sẽ xảy ra xoắn cánh, do các nguyên nhân:
- Dùng nhiỊu loại prôphin khác nhau, và bố trí sao cho các dây cung hình
học nằm trong cùng một mỈt phẳng, xoắn trong trường hỵp này gọi là xoắn
khí động.
- Dùng cùng loại prôphin nhưng dây cung khí động không nằm trong cùng
một mỈt phẳng, trường hỵp này gọi là xoắn hình học.
- Ngoài ra cánh còn bị xoắn cả vỊ mỈt hình học và khí động.

1.2.2. HìNH CHIếU BằNG CĐA CáNH.
Trong quá trình phát triĨn cđa máy bay, thì hình chiếu bằng cđa cánh máy
bay cịng thay đỉi đĨ phù hỵp theo từng mơc đích cơ thĨ. Sau đây là một vài
loại thông dơng:
- Máy bay có tốc độ M = 0 - 0,6: dạng cánh thường sư dơng là dạng hình
chữ nhật, hình thang, kết hỵp hình thang và hình chữ nhật, và hình elip.
- Máy bay có tốc độ M = 0,6 - 2,5: dạng cánh thông dơng là cánh mịi tên,
cánh tam giác, cánh hình thang có độ dãn dài nhỏ và mỏng.
CHươNG 2:đỈC đIĨM KếT CấU CáNH MáY BAY B767đặc điểm
kết cấu cánh máy bay B767
2.1. CáC THôNG Sẩ CHíNH CĐA MáY BAY B767
ChiỊu dài tàu bay: 54.94m : 54.94m
ChiỊu cao tàu bay: 16.03m : 16.03m
Đường kính thân máy bay: 5.41m : 5.41m
Tỷ lƯ sải cánh: 8.71 : 8.71
Diên tích cánh: 256.32 m : 256.32 m
2
Khối lưỵng nhiên liƯu tối đa : xấp xỉ 26 tấn
Vận tốc bay đường dài : km/h : km/h
Tầm bay xa từ : km. : km.
2.2. CáNH MáY BAY
Cánh là bộ phận cơ bản đĨ tạo ra lực nâng cđa máy bay. Cánh cđa máy
bay B767 là cánh mịi tên đưỵc lắp phía dưới thân với góc vĨnh là 6
o
. Góc
mịi tên là 31.5
o
. Trên cánh chính cđa máy bay đưỵc lắp các cánh lái đĨ điỊu
khiĨn máy bay. Ngoài ra trên máy bay còn đưỵc lắp các thùng dầu, một
thùng dầu trung tâm đưỵc đỈt dưới bơng cđa máy bay, hai thùng dầu bên

trong và hai thùng dầu bên ngoài nằm trên cánh đối xứng nhau qua thùng
dầu trung tâm. Hai thùng dầu phía ngoài cánh có tác dơng tăng áp.
Cánh máy bay B767 cũng như các loại máy bay dân dụng khác gồm
có ba phần: cỏnh trỏi (left wing), cánh phải (right wing) và một phần cánh
nằm trong thân (center wing). Bên trong cánh là rất nhiều các ngăn nhỏ
thông với nhau làm nơi chứa nhiên liệu cho máy bay, người ta gọi dạng
thùng nhiên liệu này là integral fuel tank.
Trên mép trước của mỗi cỏnh trỏi-phải cú 6 slat. Trờn mộp sau mỗi cỏnh cú
2 cánh tà (1 outboard flap và1 inboard flap), 2 cỏnh lỏi liệng (1 outboard
aileron và 1 inboard aileron). Mặt trên mỗi cỏnh cú 6 tấm cản (4 outboard
spoiler và 2 inboard spoiler). Ngoài ra, trờn cỏnh cũn được lắp động cơ và
nhiều thiết bị để điều khiển khác.
CAÙNH MAÙY BAY B767-300 VÀ CÁC BỀ MẶT ĐIỀU KHIỂN TRấN
CÁNH
2.2.1. CáNH TRÊN THÂN (CENTER WING)
2.2.1.1. Vỏ
Center wing là phần cánh nằm trong thân, ở nửa dưới của section 45
từ Station 786 bulkhead đến Station 955 bulkhead. Phần vỏ của center wing
ở mặt trên và phần mặt dưới khác nhau. Vỏ mặt trên gồm 2 lớp (panel) có độ
dày 0.750 inch làm từ vật liệu 7150-T651. Mặt dưới gồm 4 lớp (panel) dày
0.840 inch và làm bằng vật liệu 2024-T391.

VỎ TRấN CỦA CÁNH TRONG THÂN
VỎ DƯỚI CỦA CÁNH TRONG THÂN
* Phân bố nẹp (stringer)
a. Phân bố của nẹp (stringer) trên lớp vỏ trên như sau:
VỊ TRÍ NẸP (STRINGER) TRấN LỚP VỎ TRấN CỦA CÁNH TRONG
THÂN
BẢNG VẬT LIỆU
STT MÔ TẢ VẬT LIỆU

1
2
3
4
Stringer
Stringer
Stringer-vent
Stringer
BAC1518-701 7150-T6511
BAC1518-725 7150-T6511
BAC1509-100441 7150-
T6511
BAC1518-702 7150-T6511
b. Phân bố nẹp (stringer) trên vỏ dưới:
BẢNG VẬT LIỆU
STT MÔ TẢ VẬT LIỆU
1
2
3
Stringer
Stringer
Stringer
BAC1518-699 2224-T3511
BAC1518-700 2224-T3511
BAC1518-703 2224-T3511
2.2.1.2. Center wing front spar, rear spar và các spanwise beam
Front spar của center wing là nửa dưới của Station 786 Bulkhead, rear
spar là phần nửa dưới của Station 955 Bulkhead trong section 45 ở phần
thân máy bay. Cả front spar và rear spar của center wing có cấu tạo giống
nhau, cùng là những tấm hợp kim cú thờm cỏc stiffener và các tấm ốp gia

cường khác để tăng thêm độ vững chắc cho tấm hợp kim chính.
BẢNG VẬT LIỆU
STT MÔ TẢ ĐỘ DÀY
(inch)
VẬT LIỆU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Web
Web
Stiffener
Chord
Chord
Chord
Chord
Fitting
Shear tie

Stiffener
0.625
0.090
0.112
0.080
BAC1506-3189 2024-T3511
BAC1518-749 2024-T3511
BAC1518-750 2024-T3511
2024-T351
2024-T3
AND10139-2005 2024-T3511
BAC1514-2676 7075-T73511
BAC1514-2423 2024-T3511
BAC1503-100626 7075-T73
BAC1503-100665 7075-
T73511
17-7PH Cres HT TR to 125-145
KSI
2024-T42
BAC1518-912 2024-T3511
BẢNG VẬT LIỆU
STT MÔ TẢ ĐỘ DÀY
(inch)
VẬT LIỆU
1
2
3
4
5
6

7
8
9
Web
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Chord
Bearing plate
Chord
Stiffener
Web
0.850
0.160
2024-T351
BAC1505-101209 7075-
T73511
BAC1517-2126 7075-T73511
BAC1517-2109 7075-T6511
BAC1514-2679 2224-T3511
2024-T351
BAC1514-2378 7075-T73511
BAC1517-2317 7075-T6511
2024-T43 mạ chống ăn mòn
Bên trong center wing, ngoài các stringer gắn trên vỏ cũn cú cỏc
spanwise beam gần giống với các rib ở phần cánh ngoài thõn. Cỏc spanwise
beam chia center wing làm nhiều ngăn và tạo ra bề dày cho center wing. Có
tất cả ba spanwise beam.
Cấu tạo từng spanwise beam như sau:
a. Spanwise beam No1: nằm ở vị trí sau cùng và nhỏ nhất trong số 3

beam.
STT MÔ TẢ ĐỘ DÀY
(inch)
VẬT LIỆU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Web
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Strap

Stiffener
Stiffener
0.160
0.063
0050
0.050
BAC1518-397 7075-T6511
AND10139-2403 7075-
T6511
BAC1506-855 7075-T6511
BAC1503-100019 7075-
T6511
AND10139-2401 7075-
T6511
AND10133-1003 7075-
T6511
2024-T3
AND10134-2001 7075-
T6511
AND10133-1204 7075-
T6511
7075-T6 mạ chống ăn mòn
7075-T6 mạ chống ăn mòn
7075-T6 mạ chống ăn mòn
BAC1518-397 7075-T6511
AND10139-2403 7075-
T6511
b. Spanwise beam No2: nằm ở giữa và có kích thước trung bình trong số
ba beam.
STT MÔ TẢ ĐỘ DÀY

(inch)
VẬT LIỆU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Web
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stabilizer
Stiffener
0.125
0.050
2024-T3
BAC1506-3547 7075-
T6511
BAC1517-2316 7075-
T6511
BAC1503-100019 7075-

T6511
AND10139-2204 7075-
T6511
BAC1518-924 7075-T6511
AND10133-1003 7075-
T6511
BAC1509-100226 7075-
T6511
7075-T6 mạ chống ăn mòn
AND10134-2006 7075-
T6511
c. Spanwise beam No3: nằm đầu tiên và có kích thước lớn nhất trong số
ba beam.
STT MÔ TẢ ĐỘ DÀY
(inch)
VẬT LIỆU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Web
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Stiffener
Strap
0.125
0.063
0.050
0.050
BAC1518-200 7075-T6511
AND10139-2403 7075-
T6511
AND10138-2403 7075-
T6511
BAC1506-855 7075-T6511
AND10139-2402 7075-
T6511
BAC1518-397 7075-T6511
BAC1518-397 7075-T6511
AND10133-1003 7075-
T6511

2024-T3
BAC1503-100019 7075-
T6511
AND10134-2001 7075-
T6511
7075-T6 mạ chống ăn mòn
7075-T6 mạ chống ăn mòn
7075-T6 mạ chống ăn mòn
2.2.2. CáNH CHíNH
2.2.2.1 Voỷ
Vỏ của cỏnh mỏy bay B767 mặt trên và mặt dưới không giống nhau.
a. Phân bố nẹp (stringer) trên vỏ
Phân bố của stringer ở vỏ trên của cánh máy bay như sau:
BẢNG VẬT LIỆU
STT MÔ TẢ VẬT LIỆU HÌNH DẠNG
1
2
3
4
5
Stringer
Stringer
Stringer
Stringer -
vent
Stringer -
vent
BAC1518-839 7150-
T6511

BAC1518-837 7150-
T6511
BAC1518-838 7150-
T6511
BAC1510-1131 7150-
T6511
BAC1510-1056 7150-
T6511
Phân bố của nẹp (stringer) ở vỏ dưới của cánh máy bay như sau:
BẢNG VẬT LIỆU
STT MÔ TẢ VẬT LIỆU HÌNH DẠNG
1
2
3
4
5
Stringer
Stringer
Stringer
Stringer
Stringer
BAC1518-836 2224-
T3511
BAC1518-834 2224-
T3511
BAC1518-835 2224-
T3511
BAC1518-852 2224-
T3511

BAC1518-705 2224-
T3511
b. Outer wing front spar và rear spar
Front spar và rear spar là hai kết cấu chính của cánh. Đây là hai xà
chạy dọc theo chiều dài sải cánh và là nơi gắn các rib tạo hình dáng khí động
cho cánh.
• Front spar
Front spar của cánh chia làm 3 đoạn. Đoạn thứ nhất từ IFSS 150.27
đến IFSS 381.79. Đoạn thứ hai từ IFSS 381.79 đến OFSS 786.22 và đoạn
thứ ba từ OFSS 786.22 đến OFSS 1139.07.