Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG

    

SVTH : LÊ BÁ TRUNG G0702663
PH
ẦN: TÍNH TOÁN THỦY-KHÍ ĐỘNG
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 2

1. NHU CẦU SỬ DỤNG THỦY PHI CƠ Ở VIỆT NAM 4
1.1 Khái niệm về thủy phi cơ 4
1.2 Điều kiện tự nhiên 4
1.3 Điều kiện nhân tạo 5
1.4 Các nhu cầu hiện tại cần có thủy phi cơ 9
1.5 Khả năng chế tạo máy bay trong nước 10
1.6 Kết luận 10
2. TÌM HIỂU VỀ THỦY PHI CƠ 12
2.1 Khái niệm – phân loại 12
2.2 Lịch sử phát triển thủy phi cơ 13
2.3 Nguyên lý hoạt động 15

2.4 Các bản vẽ phác thảo 20
3. Ý TƯỞNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 25
3.1 Phân loại 25
3.1.1 Thủy phi cơ chuyển thể từ máy bay nhỏ 25
3.1.2 Thủy phi cơ chuyên dùng 25
3.1.3 Thủy phi cơ lưỡng tính 26
3.2 Lựa chọn thiết kế thủy phi cơ 26
4. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CẤT CÁNH CỦA THỦY PHI CƠ 29
4.1 Xác định 32
4.2 Xác định trọng lượng của nhiên liệu 32
4.3 Xác định trọng lượng cất cánh
W
TO
, trọng lượng rỗng
W
E
34
5. XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CÁNH, TẢI LỰC TRÊN CÁNH VÀ HỆ SỐ LỰC NÂNG 36
5.1 Thiết kế theo vận tốc stall 36
5.2 Yêu cầu về quãng đường cất cánh 36
5.3 Yêu cầu về quãng đường hạ cánh 38
5.4 Yêu cầu về lây cao độ 40
5.5 Yêu cầu về thời gian lấy cao độ 43
5.6 Yêu cầu về vận tốc bay bằng 45
6. THIẾT KẾ CẤU HÌNH CÁC BỘ PHÀN CỦA THỦY PHI CƠ 49
6.1 Thiết kế thân thủy phi cơ 49
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 3

6.2 Bố trí chỗ ngồi và chiều cao thân của thủy phi cơ 50
6.3 Thiết kế cửa cho thủy phi cơ 52
6.5 Thiết kế bước nhảy cho thủy phi cơ 53
6.6 Cấu hình phần thân ngập nước 55
6.7 Thiết kế cấu hình cánh 56
6.8 Thiết kế cấu hình đuôi 59
6.9 Phân bố khối lượng sơ bộ - vị trí đặt cánh 60
7. TỔNG HỢP THIẾT KẾ SƠ BỘ 62
8. TÍNH TOÁN KHÍ ĐỘNG CHO THỦY PHI CƠ 69
8.1 Biên dạng cánh 69
8.2 Cánh tà (flap) 69
8.3 Aileron 73
8. 4 Ước tính lực cản của máy bay 74
8.4.1 Hệ số lực cản của cánh máy bay 74
8.4.2 Hệ số lực cản của thân máy bay 76
8.4.3 Hệ số lực cản của đuôi máy bay 77
8.4.4 Hệ số lực cản của cánh tà 77
8.4.5 Hệ số lực cản của càng đáp 78
9. TÍNH TOÁN THỦY ĐỘNG CHO THỦY PHI CƠ 79
9.1 Lý thuyết ổn định của thủy phi cơ trên nước 79
9.2 Tính toán ổn định cho thủy phi cơ 83
NHẬN XÉT- KẾT LUẬN 86
Tài liệu tham khảo 87




Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi

LÊ BÁ TRUNG Page 4

1. NHU CẦU SỬ DỤNG THỦY PHI CƠ Ở VIỆT NAM
1.1 Khái niệm về thủy phi cơ
“Thủy phi cơ” (seaplane) là một loại máy bay cánh cố định có thể cất cánh và hạ cánh
trên mặt nước. Thủy phi cơ được sử dụng phổ biến ở những vùng có nhiều sông và hồ (nông
thôn), nơi mà người ta có thể dùng mặt nước làm đường băng.
1.2 Điều kiện tự nhiên
Vị trí địa lý: Việt Nam là một quốc gia thuộc vùng Đông Nam Á (có tọa độ địa lý:
Kinh tuyến: 102°8′-109°27′ Đông; Vĩ tuyến: 8°27′-23°23′ Bắc), nằm ở cực Đông của bán đảo
Đông Dương, có diện tích đất liền vào khoảng 331.698km
2
, vùng biển tới 1,000,000 km
2
với
đường bờ biển dài 3260 km
2
(không tính các đảo).
Địa hình Việt Nam chủ yếu chia làm 2 dạng chính: đồi núi và đồng bằng. Trong đó
điển hình nhất là 2 đồng bằng châu thổ lớn là đồng bằng châu thổ sông Hồng (63,780 km
2
) và
đồng bằng châu thổ sông Cửu Long (40,000 km
2
). Đặc biệt là sông Cửu Long là con sông lớn
thứ 12 trên thế giới, con sông mang nhiều phù sa và tàu bè có thể đi từ ngoài biển qua trên
con sông nông này đến tận Kompong Chàm ở Campuchia. Một nhánh phụ từ hồ Tonle
Sap chảy hợp vào với con sông ở Phnôm Pênh, đây là một hồ nước ngọt nông, đóng vai trò

một hồ chứa tự nhiên làm ổn định dòng chảy ở hạ lưu sông Cửu Long. Khi con sông ở thời
kỳ lũ, vùng đồng bằng cửa sông không thể thoát kịp lượng nước khổng lồ của nó. Nước lũ
chảy ngược vào hồ Tonlé Sap, làm cho hồ ngập tràn và mở rộng ra đến 10,000 km
2
.
- Mặt nước: Sông Việt Nam có một mạng lưới sông dày đặc trong đó có 2360 con
sông có chiều dài hơn 10 km. Tám trong số này là các lưu vực rộng lớn với diện tích lưu vực
là 10,000 km ² trở lên. Các con sông chảy qua Việt Nam bao gồm nhiều con sông quốc tế.
- Hồ chứa: Hầu hết các đập và hồ chứa ở Việt Nam đã được xây dựng cho mục đích
khác nhau, bao gồm kiểm soát lũ, thủy lợi, thủy điện, cấp nước, quản lý lưu lượng khác. Nhất
là nhiều hơn từ 20-30 tuổi. Có khoảng 3,600 hồ chứa của các kích cỡ khác nhau, trong đó có
ít hơn 15% là lớn hoặc trung bình.


Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 5

Hồ chứa Lưu vực (km ²)

Khối lượng

(tỷ m³)
Tưới tiêu
Diện tích
(ha)
Thủy điện
(MW)
Hòa Bình 51,700 9,450

1,920
Thác Bà 6,100 2,940

108
Trị An 14,600 2,760

420
Dầu Tiếng 2,700 1,580 72,000

Thác Mơ 2,200 1,370

150
Yaly 7,455 1,037

720
Phú Ninh 235 414 23,000

Sông Hinh 772 357

66
Kẻ Gỗ 223 345 17,000


1.3 Điều kiện nhân tạo
Các sân bay hiện tại đang được khai thác và sử dụng ở Việt Nam:
Địa điểm ICAO IATA Tên sân bay Tọa độ
SÂN BAY QUỐC TẾ
Cần Thơ VVCT

VCA

Sân bay quốc tế Cần Thơ 10 ° 05'07 "N 105 ° 42'43" E
Chu Lai VVCL

VCL

Sân bay quốc tế Chu Lai 15 ° 24'22 "N 108 ° 42'20" E
Đà Lạt VVDL

DLI
Sân bay quốc tế Liên
Khương
11 ° 45'02 "N 108 ° 22'25" E
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 6

Đà Nẵng VVDN

DAD

Sân bay quốc tế Đà Nẵng 16 ° 02'38 "N 108 ° 11'58" E
Hải Phòng VVCI HPH Sân bay quốc tế Cát Bi 20 ° 49'09 "N 106 ° 43'29" E
Hà Nội VVNB

HAN

Sân bay quốc tế Nội Bài 21 ° 13'16 "N 105 ° 48'26" E

Thành phố Hồ
Chí Minh
VVTS

SGN

Sân bay quốc tế Tân Sơn
Nhất
10 ° 49'08 "N 106 ° 39'07" E
Huế VVPB

HUI

Sân bay quốc tế Phú Bài 16 ° 24'06 "N 107 ° 42'10" E
Nha Trang VVCR

CXR

Sân bay quốc tế Cam
Ranh
11 ° 59'53 "N 109 ° 13'10" E
SÂN BAY TRONG NƯỚC
Buôn Ma Thuột VVBM

BMV

Sân bay Buôn Ma Thuột 12 ° 40'05 "N 108 ° 07'12" E
Cà Mau VVCM

CAH

Sân bay Cà Mau 09 ° 10'32 "N 105 ° 10'46" E
Côn Island VVCS

VCS

Sân bay Cỏ Ống 08 ° 43'57 "N 106 ° 37'44" E
Đà Lạt VVCL


Sân bay Cam Ly 11 ° 56'34 "N 108 ° 24'54" E
Điện Biên Phủ VVDB

DIN

Sân bay Điện Biên Phủ 21 ° 23'50 "N 103 ° 00'28" E
Đồng Hới

VDH

Sân bay Đồng Hới
xây dựng lại để phục vụ
các chuyến bay thương
mại
17 ° 30'54 "N 106 ° 35'26" E
Hải Phòng VV03

VDH

Sân bay Kiến An 20 ° 48'12 "N 106 ° 36'17" E

Phú Quốc VVPQ

PQC

Sân bay Dương Đông 10 ° 13'33 "N 103 ° 57'39" E
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 7

Pleiku VVPK

PXU

Sân bay Pleiku 14 ° 00'16 "N 108 ° 01'02" E
Qui Nhơn VVPC

UIH

Sân bay Phù Cát 13 ° 57'18 "N 109 ° 02'32" E
Rạch Giá VVRG

VKG

Sân bay Rạch Giá 9 o 57'35 "N 105 ° 8'2" E
Sơn La VVNS

SQH

Sân bay Nà Sản 21 ° 12'53 "N 104 ° 02'07" E

Tuy Hòa VVTH

TBB

Sân bay Đông Tác 13 ° 02'58 "N 109 ° 20'01" E
Vinh VVVH

VII Sân bay Vinh
18 ° 44'12 0,21 "N
105 ° 40'15
0,17" E
Vũng Tàu VVVT

VTG

Sân bay Vũng Tàu 10 ° 22'0 "N 107 ° 05'0" E
QUÂN CẢNG / căn cứ không quân
Bắc Giang


Kép căn cứ không quân

Biên Hòa

Căn cứ không quân Biên
Hòa

Hà Tây

Hòa Lạc căn cứ không

quân

Hà Nội VVGL


Gia Lâm căn cứ không
quân
21 ° 02'27 0,51 "N
105 ° 53'09
0,64" E
Nha Trang VVNT

NHA

Căn cứ không quân Nha
Trang
12 ° 13'39 "N 109 ° 11'33" E
Nghệ An


Anh Sơn sân bay

Phan Rang VVPR

PHA

Phan Rang Air Base

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi

LÊ BÁ TRUNG Page 8

Thanh Hóa

Thanh Hóa căn cứ không
quân

Trường Sa


Trường Sa sân bay

Yên Bái

Yên Bái căn cứ không
quân

ĐỀ XUẤT CẢNG
Thành phố Hồ

Chí Minh

Sân bay quốc tế Long
Thành

Lạng Sơn

Lạng Sơn căn cứ không
quân

Phú Quốc


Sân bay quốc tế Phú Quốc

Quảng Ninh

Sân bay quốc tế Quảng
Ninh

Cựu SÂN BAY
Bến Tre


Bến Tre sân bay

Biên Hòa


Xuân Lộc sân bay

Bình Thuận


Phan Thiết, sân bay

Cần Thơ

Bình Thủy Air Base

để chuyển đổi như
sân bay
Trà Nóc

Đắk Lắk


An Khê Airport

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 9

Hà Nội


Sân bay Bạch Mai

Long An


Sân bay Tân An

Quảng Trị


Đông Hà sân bay

Tây Ninh

Tây Ninh sân bay

Trà Vinh


Sân bay Trà Vinh

Vĩnh Long


Sân bay Vĩnh Long

Lâm Đồng


Bảo Lộc, sân bay

Lâm Đồng


Sân bay Lộc Phát

Bình Dương


Phú Lợi sân bay

1.4 Các nhu cầu hiện tại cần có thủy phi cơ

- Đối với công tác huấn luyện bay: nhằm đào tạo ra nguồn nhân lực phi công nội địa
với mức chi phí rẻ hơn khi ta gửi ra đào tạo ở nước ngoài với các phương tiện hiện có. Ngoài
ra độ an toàn trong quá trình huấn luyện cũng tang cao.
- Đối với công tác du lịch: Việt Nam là một đất nước có nhiều danh lam thắng cảnh
đẹp, trong đó có một số danh lam thắng cảnh đã được UNESSCO công nhận là danh lam
thắng cảnh đẹp của thế giới như Vịnh Hạ Long, Vịnh Nha Trang, cố đô Huế… thì việc phát
triển thủy phi cơ 4 chỗ ngồi chính là nhằm phục vụ cho công tác phát triển du lịch với các
loại hình du lịch trên không, chụp ảnh trên không…
- Đối với công tác vận tải: Việt Nam là nước có dân số đông, nhất là các thành phố
lớn như thành phố Hồ Chí Minh, Hà nội thì mật độ dân số rất lớn, kéo theo đó là các nạn về
ùn tắc giao thông diễn ra trên nền cơ sở hạ tầng về giao thông còn chật hẹp thì thủy phi cơ là
giải pháp tốt và khá mới mẻ trong việc vận chuyển hàng hóa bằng đường hàng không với các
ưu thế là nhanh, gọn và cơ động.
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 10

- Đối với công tác nông nghiệp: hiện nay cách mạng ruộng đất của Việt Nam đang
bước vào một giai đoạn mới với việc xóa bỏ các hành lang ngăn chia ruộng đất giữa các hộ
nông dân khiến cho diện tích canh tác được tăng lên, thêm vào đó việc đầu tư trên một mảnh
đất lớn hơn khiến cho các hộ gia đình cũng đầu tư hơn. Đây là tín hiệu đáng mừng cho cả nền
nông nghiệp nói chung và chiến lược phát triển thủy phi cơ nói riêng vì có thể ứng dụng thủy
phi cơ vào việc phun thuốc trừ sâu trong nông nghiệp cũng như quan sát lâm nghiệp trong
việc trồng rừng.
- Đối với công tác y tế, cứu hộ: Việt Nam là nước nằm trong vành đai nhiệt đới gió
mùa, nên thường xảy ra thiên tai lũ lụt. Nên việc đề cao công tác y tế cứu hộ là việc làm cần
thiết. Hơn nữa, công tác y tế cứu hộ cần có một lực lượng cơ động và phản ứng nhanh cho
nhiều tình huống khác nhau. Điều này đặt ra cho thủy phi cơ một yêu cầu lớn.
- Đối với các lĩnh vực khác: nghiên cứu khoa học cho các cánh rừng, các địa hình

hay các điều kiện khí hậu Việt Nam cũng cần có máy bay để quan sát từ trên cao; phục vụ
công tác nghiên cứu đo đạc bản đồ, thông tin địa lý: thủy phi cơ nhỏ được đưa vào sử dụng sẽ
rất thuận lợi cho công tác này. Chi phí cho công tác nghiên cứu cũng được giảm xuống đáng
kể…
1.5 Khả năng chế tạo máy bay trong nước:
- Luật hàng không dân dung hiện tại đã cho phép chế tạo và khuyến khích chế tạo
nhưng vẫn chưa có tiêu chuẩn kiểm định.
- Tiềm năng sản xuất trong nước khá tốt với các đời đã ra đời như VAM-1, VAM-2,
VNS- 41…
- Nhân công Việt Nam ngày càng được đào tạo tốt, chuyên môn hóa, tiếp cận gần hơn
với các công nghệ hiện đại rất có lợi cho việc chế tạo máy bay nói chung và thủy phi cơ nói
riêng.
1.6 Kết luận
- Địa hình Việt Nam rất thuận lợi cho việc phát triển các máy bay nhỏ, nhất là thủy
phi cơ.
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 11

- Hệ thống sân bay hiện tại và đang được nâng cấp trong tương lai cộng với luật hàng
không Việt Nam quy định về bãi đáp sân bay nên hiện chúng ta đã có rất nhiều vị trí đáp cho
máy bay vừa và nhỏ với chủng loại phong phú.
- Với những nhu cầu hiện tại trong du lịch và vận tải, đang đặt ra cho việc thiết kế
máy bay vừa và nhỏ một tương lai rất sáng sủa. Máy bay vừa vả nhỏ nói chung và thủy phi
cơ nói riêng sẽ cùng với các phương tiện giao thông hiện tại sẵn có thúc đẩy sự phát triển
nhanh và mạnh hơn nữa nền kinh tế và nền khoa học kỹ thuật của Việt Nam.


Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi

LÊ BÁ TRUNG Page 12

2. TÌM HIỂU VỀ THỦY PHI CƠ
2.1 Khái niệm – phân loại (tham khảo bài của Huy)
Có 2 loại thủy phi cơ cơ bản, loại thứ nhất là loại thủy phi cơ dùng hai phao (có 1 số
trường hợp dùng 3) lắp dưới thân máy bay (floatplane), các phao này nổi và trượt trên mặt
nước (giống ván trượt), còn thân máy bay thì không, phần lớn là các loại thủy phi cơ nhỏ
hoặc máy bay nhỏ lắp thêm phao và trở thành thủy phi cơ. Loại thứ hai là loại kết hợp phao
vào thân máy bay (flying boat), phần tiếp nước chính của nó là thân của chính nó, tương tự
như thân của tàu thuyền thông thường giúp chúng nổi trên mặt nước, hai bên cánh được lắp
thêm phao nhỏ để tăng sức nổi và giữ thăng bằng trên nước, phần lớn là các thủy phi cơ cỡ
lớn.

Ngoài ra còn có loại thủy phi cơ “lưỡng cư” có thể đáp được trên bộ lẫn dưới nước.
Loại thủy phi cơ này được lắp thêm các bánh xe như các máy bay đáp trên bộ, các bánh xe
này có thể thụt vào thân khi cất cánh và hạ cánh trên nước. Loại thủy phi cơ “lưỡng cư”
thường thấy là loại đáp bụng (flying boat).

Một nhược điểm của thủy phi cơ là khó có thể hạ cánh trên mặt nước bị xáo động, đây
là một vấn đề còn phải bàn nhiều. Tùy theo loại thủy phi cơ to hay nhỏ mà khả năng đáp trên
mặt nước xáo động cũng khác nhau, thủy phi cơ càng to thì càng có khả năng đáp được trên
mặt nước xáo động.

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 13

Ưu, nhược điểm của thủy phi cơ đáp bằng hai phao (floatplane) và thủy phi cơ đáp bụng
(flying boat):
- Thủy phi cơ đáp bằng hai phao (floatplane):
Ưu điểm:
+ Hai phao có cấu tạo đơn giản, dễ tính toán và chế tạo.
+ Phần thân máy bay không bị tác động lớn khi máy bay cất – hạ cánh nên vật liệu
chế tạo và độ dày cần thiết của vỏ thân máy bay sẽ không quá lớn.
+ Vị trí đặt động cơ thuận lợi: có thể đặt phía trước mũi hay hai bên cánh như
những kiểu máy bay truyền thống.
Nhược điểm:
+ Hai phao làm gia tăng đáng kể lực cản của máy bay.
+ Khó có thể thiết kế thêm hệ thống càng đáp để thủy phi cơ có thể vừa đáp dưới
nước vừa có sử dụng sân bay ở mặt đất.
- Thủy phi cơ đáp bụng (flying boat):
Ưu điểm: ổn định hơn float plane do có trọng tâm thấp hơn, diện tích tiếp xúc
nước lơn hơn và có thêm phao phụ để giữ thân bằng.
Nhược điểm: Vấn đề làm kín, kết cấu thân…
2.2 Lịch sử phát triển thủy phi cơ ( tham khảo bài của Lộc)
- Tháng 6/1905, lần đầu tiên trên thế giới, Gabriel Voisin (kỹsư người Pháp), thiết kế
thử nghiệm chiếc thủy phi cơ đầu tiên (không động cơ), bay đầu tiên trên sông Seine (Pari), ở
cao độ 15 20m, và đoạn đường bay được là 2000m, được kéo bởi một chiếc tàu. Thủy Phi
Cơ này được thiết có hai tầng cánh và 2 phao nỗi trên mặt nước.
- Tháng 3/1910, chuyến bay đầu tiên của một thủy phi cơ được thực hiện bới kỹ sư
người pháp Henri Fabre. Tên của thủy phi cơ là Le Canard nghĩa là “vịt”, cất cánh từ mặt
nước và bay được 1.650ft.
- Tháng 10/1910, Voisin Canard trở thành thủy phi cơ đầu tiên bay qua sông Seine, và
tháng 3/1912, thủy phi cơ đầu tiên được sử dụng trong các bài tập quân sự.
- Ngày 27/03/1919, các chuyến bay xuyên Đại Tây Dương đầu tiên đã được hoàn
thành vào một tàu Hải quân Hoa Kỳ bay NC thí điểm của Albert Read, từ Canada đến Bồ
Đào Nha qua quần đảo Azores.

- Ngày 12 tháng năm 1930, Jean Mermoz thực hiện một chuyến bay vượt Đại Tây
Dương Nam Dương từ Dakar ở Tây Phi thuộc Pháp đến Natal, Brazil, trong một thủy phi cơ
28 Latecoere.

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 14

Các thủy phi cơ sau đó được ra đời như:
 Aeromarine 75
 Boeing Clipper
 Consolidated Commodore
 Dornier Wal
 HU-16 Albatross
 Latécoère 631
 Martin China Clipper
 Sikorsky VS-44
 Short Kent
 Short Empire
Tiêu biểu cho các loại trên, đến khoảng năm 1936, khi một nhóm các nhà công nghiệp
giàu có, bao gồm Henry Morgan, Marshall Field và ER Harriman, muốn dễ dàng hơn để đi
lại từ nhà của họ ở Long Island, New York, đến khu tài chính huyện Wall Street. Họ đã tài
trợ cho Roy Grumman thiết kế mười máy bay có thể cất cánh từ các đường băng riêng tư của
họ đến đến gần khu tài chính. Grumman thiết kế lại thủy phi cơ chiến đấu sau chiến tranh
thành một phiên bản thủy phi cơ thương mại, được gọi là Mallard Grumman.
Trong Thế chiến II, hầu hết lực lượng hải quân sử dụng thủy phi cơ cho tìm kiếm,
trinh sát và cứu hộ, và chiến tranh chống tàu ngầm. Phổ biến nhất là chiếc PBY Catalina của
Hoa Kỳ. Anh, Nga, và Canada, và nhiều nước khác, cũng thiết kế chiếc thủy phi cơ tương tự.
Hải quân Mỹ sử dụng một đội thủy phi cơ cứu hộ, trinh sát và đã có nhiều trang bị

súng máy và bom. Hầu hết các thiết giáp hạm mang một hoặc hai thủy phi cơ phóng để phát
hiện các mục tiêu, hoặc để chống lại máy bay trinh sát địch.
Ví dụ như:
 Aichi E13A
 Arado 196
 Blohm & Voss BV 222 Wiking
 CANT Z.501
 Dornier Do 18
 Dornier Do 24
 Kawanishi H8K "Emily"
 Mitsubishi F1M
 Consolidated Catalina
 Consolidated Coronado
 Martin Mariner
 Short Sunderland
 Supermarine Sea Otter
 Supermarine Stranraer
 Supermarine Walrus
Các thủy phi cơ chỉ được sản xuất để sử dụng sau chiến tranh, Mallard Grumman thiết
kế thủy phi cơ thương mại như một máy bay thật, với công nghệ hiện đại và phạm vi dài
hơn, hành khách lớn hơn và tải hàng hóa lớn hơn.
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 15

2.3

Nguyên lý hoạt động
(tham khảo bài của Pháp)

- Cấu tạo chung:


- Sự tác động của nước đối với thủy phi cơ: Đối với thủy phi cơ, khi cất cánh hoặc
hạ cánh, ngoài sự tác động của hướng gió lên máy bay, ta còn phải kể them sự tác động của
sóng biển (nước) đến sự ổn định của máy bay trong lúc cất hạ cánh.
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 16




Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 17


Thủy phi cơ muốn của trên mặt nước ở vận tốc thấp thường dung bánh lái nước đặt ở
dưới phao.
Nguyên lý của của thủy phi cơ dựa vào cân bằng lực ly tâm và lực cản gió để tránh lật
máy bay.
Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 18

Nguyên lý cất cánh:
Gồm 4 giai đoạn:
+ Giai đoạn cho máy bay di chuyển- The displacement phase
+ Giai đoạn tăng tốc - the hump or plowing phase
+ Giai đoạn tách nước - the hump or plowing phase
+ Giai đoạn cất cánh - the lift-off

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 19

Khi máy bay cất cánh thì bánh lái nước cần được thu vào nhằm hạn chế những tác
động nguy hiểm áp lực nước gây ra đối với bánh lái.
Hạ cánh:




Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 20

2.4 CÁC BẢNG VẼ PHÁC THẢO
Bản vẽ 1: thiết kế của Pháp

Bàn luận về thiết kế trên:
- Động cơ đặt quay ngược ra sau nhưng khá sát thân nên việc giảm tiếng ồn là không tốt.
- Cánh dưới, thuận tiện cho khách đi vào buồng lái.
- Thân phao chia ra làm 2 động ổn định trên mặt nước lúc đáp và đậu tốt, chống được
hiện tượng bị lật do càng phao thấp.








Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 21

Bản vẽ 2: thiết kế của Huy


Bàn luận về thiết kế trên:
- Động cơ đặt sau đuôi nên giảm thiểu được tối đa tiếng ồn do động cơ gây ra.
- Vì động cơ đặt sau đuôi và khá cao nên việc lực cản do động cơ gây ra khá lớn và phải
tính toán kết cấu của đuôi kĩ để chịu tải của động cơ.

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 22

Bản vẽ 3: thiết kế của Khương



Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 23



Bàn luận về thiết kế trên:
- Động cơ đặt trên cao so với thân nên việc thiết kế về kết cấu sẽ phức tạp.
- Động cơ kéo, nên việc đóng góp cho ổn định tĩnh thấp và lực cản nhiều, gây tốn công
suất động cơ.
- Bố trí đuôi không tận dụng được không gian.

Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 24

Bản vẽ 4: thiết kế của Trung

Bàn luận về thiết kế trên:
- Đáp nước bằng thân nên dễ tích hợp thêm càng để đáp trên bộ.
- Máy bay sử dụng 2 động cơ trên cánh, xa thân nên sẽ có lợi cho việc giảm tiếng ồn do
động cơ gây ra. Mặt khác 2 động cơ sẽ an toàn hơn trong việc di chuyển tỏng trường
hợp một động cơ bị hỏng, máy bay có thể tiếp tục di chuyển hoặc đáp với 1 động cơ.
- Cánh đặt phía trên, bất lợi là khi cập bến khách không thể di chuyển trên cánh để vào
trực tiếp thân mà phải di chuyển gián tiếp bằng tàu bè hoặc máy bay phải cập bến.
- Cánh đặt phía trên, bất lợi là phao phụ sẽ có cánh tay đòn dài nên phải gia cố thêm.



Thiết kế thủy phi cơ 4 chỗ ngồi


LÊ BÁ TRUNG Page 25

3. Ý TƯỞNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
3.1 Phân loại
Thủy phi có cũng giống như các loại máy bay đáp càng bình thường, cũng khá có
nhiều kiểu loại, rất phong phú. Dựa vào tính năng sử dụng của thủy phi cơ, sau khi thảo luận,

nhóm chúng tôi đã phân loại thủy phi cơ thành 3 nhóm như sau:
+ Thủy phi cơ chuyển thể từ máy bay nhỏ.
+ Thủy phi cơ chuyên dùng.
+ Thủy phi cơ lưỡng tính.
Ta sẽ cùng tìm hiểu ưu nhược điểm của các loại thủy phi cơ này:
3.1.1 Thủy phi cơ chuyển thể từ máy bay nhỏ
Đây là loại thủy phi cơ được chế tạo bằng cách dùng các máy bay nhỏ có sẵn, tháo
càng và lắp phao vào để thành thủy phi cơ.
Thuận lợi:
- Tận dụng được nguồn máy bay nhỏ có sẵn, giảm được chi phí chế tạo
mới, mua mới, thiết kế mới.
- Tận dụng được máy bay cũ.
- Có tính lính động vì có thể thay thế bánh xe thành phao khi cần dùng
và ngược lại.
Khuyết điểm:
- Khâu chuyển loại thay thế, lắp ráp rắc rồi, mất thời gian nên chỉ
chuyển được hạn chế số lần lắp ráp.
- Tốn nguyên công chế tạo phao và lắp ráp.
- Thiết kế phao cho máy bay sẽ làm giảm tính năng khí động của máy
bay vì gia tăng lực lực cản.
- Tăng khối lượng máy bay, tốn công suất động cơ.
- Vấn đề về kết cấu càng đáp phao.
- Dễ lật, khó tích hợp càng đáp bộ
3.1.2 Thủy phi cơ chuyên dùng
Đây là loại thủy phi cơ được tính toán, thiết kế dựa trên các lý thuyết về thủy phi cơ.
Thuận lợi:
- Tối ưu về mặt khí động trong môi trường hoạt động.
- Khá an toàn trong trường hợp rủi ro thì máy bay sẽ biến thành xuồng,
vẫn có thể di chuyển trên mặt nước.