Luận văn nghiên cứu, tính toán, thiết kế cân khí động 3 thành phần dùng cho ống khí động dưới âm

Luận văn tốt nghiệp cao học
Kính gửi: Viện cơ khí Động Lực
ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
1. Họ và tên học viên: Nguyễn Hải Dƣơng SHHV: CB090025
2. Chuyên ngành: Kỹ thuật hàng không
Lớp cao học: KT Máy và TB thuỷ khí
3. Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thế Mịch
4. Đơn vị công tác: Bộ môn Máy và Tự động thuỷ khí
5. Tên đề tài tiếng việt: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế cân khí động 3 thành phần
dùng cho ống khí động dưới âm
6. Tên tiếng Anh: Study,calcul, design balance aerodynamics 3 components used for
tunel subsonics
7. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:
Việc xác định các thành phần lực và mô men khí động tác động lên cánh, lên máy bay
và các vật trong dòng chảy một cách chính xác là một nhu cầu hết sức cần thiết trong quá
trình nghiên cứu khí động học. Việc nghiên cứu tính toán thiết kế nhằm chế tạo được cân khí
động là một việc làm đầu tiên để có thể xác định bằng thực nghiệm các thành phần khí động.
Nó đòi hỏi chúng ta phải nắm được phản ứng của một cánh (một vật thể) khi được đặt trong
dòng chảy là hết sức cần thiết làm cơ sở để tính toán thiết kế cân khí động.
8. Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt đƣợc):
Xác định được giá trị các lực và mô men thành phần xác định lên các cảm biến xác
định lực và cảm biến đo mô men trên cơ sở sơ đồ nguyên lý đo và kết cấu của cân khí động đã
thiết kế.
9. Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết:
a. Xác định sơ đồ nguyên lý làm việc của ống khí động có lắp đặt các đối tượng cần
xác định các thành phần khí động
b. Xác định các lực khí động theo thời gian, các giá trị lớn nhất của các thành phần cần
đo, xác định tần số lấy mẫu của thành phần cần đo.
c. Tính toán thiết kế cân khí động trên cơ sở kết quả của phần tính toán trên làm cơ sở
lựa chọn sensor cho ba thành phần cần đo.
10. Dự kiến kế hoạch thực hiện:

Từ 1/2010 đến 28/2/2010 hoàn thành mục a
Từ 3/2010 đến 30/4/2010 hoàn thành mục b
Từ 5/2010 đến 31/8/2010 hoàn thành mục c
Từ 9/2010 đến 12/2010 viết luận văn hoàn chỉnh báo cáo tốt nghiệp
Hà nội, ngày 24 tháng 11 năm 2009
Giáo viên hƣớng dẫn
Học viên

PGS.TS Nguyễn Thế Mịch
Nguyễn Hải Dƣơng
Ý kiến của lãnh đạo viện

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

1


Luận văn tốt nghiệp cao học
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 4
Danh mục các hình vẽ .......................................................................................... 5
Danh mục các bảng .............................................................................................. 8
Danh mục các ký hiệu viết tắt .............................................................................. 9
PHẦN I ............................................................................................................... 10
TỔNG QUAN VỀ CÂN KHÍ ĐỘNG CƠ – ĐIỆN TỬ ..................................... 10
1.1. Lược sử cân khí động.............................................................................. 10
1.2. Định nghĩa............................................................................................... 11
1.3. Phân loại cân khí động ............................................................................ 13
PHẦN 2 .............................................................................................................. 22

XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ỐNG KHÍ ĐỘNG........ 22
2.1.Xác định các thành phần của ống khí động: ............................................ 22
2.2. Một số phương án bố trí và thiết kế của ống khí động ........................... 24
PHẦN 3 .............................................................................................................. 30
XÁC ĐỊNH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÂN KHÍ ĐỘNG ......................... 30
3.1.Sơ đồ nguyên lý chung: ........................................................................... 30
3.2. Phương trình quan hệ động học, hình học của cánh và các đại lượng đo
................................................................................................................................. 32
3.3. Phương trình của các đại lượng đo theo thời gian. ................................. 35
PHẦN 4 .............................................................................................................. 37
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÂN KHÍ ĐỘNG, LỰA CHỌN SENSOR CHO BA
THÀNH PHẦN CẦN ĐO ........................................................................................... 37
4.1. Các giá trị lớn nhất của các thành phần cần đo....................................... 37
4.2. Lựa chọn kết cấu ..................................................................................... 44
4.3.Tính toán đường kính cánh tay đòn. ........................................................ 45
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

2


Luận văn tốt nghiệp cao học
4.4. Lựa chọn kích thước bao của cân: .......................................................... 50
PHẦN 5 .............................................................................................................. 53
CHẾ TẠO, ĐO ĐẠC VÀ KIỂM NGHIỆM KẾT QUẢ CÂN KHÍ ĐỘNG ...... 53
5.1. Quy trình công nghệ chế tạo ................................................................... 53
5.2. Quy trình lắp ráp chi tiết ......................................................................... 57
5.3. Lắp đặt cân khí động vào ống khí động .................................................. 66
5.4. Lắp đặt cánh khí động vào cân khí động và ống khí động ..................... 67
5.5. Hướng dẫn điều chỉnh các điểm đo đạc .................................................. 69

5.6. Quy trình đo đạc trên cân khí động và lưu trữ số liệu ............................ 74
5.7. Bảng số liệu kết quả đo ........................................................................... 76
PHẦN 6 .............................................................................................................. 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 84
Phụ lục 1 : Ảnh chụp cân khí động sau chế tạo và tiến hành đo đạc tại phòng thí
nghiệm bộ môn hàng không ......................................................................................... 85
Phụ lục 2: Chương trình xử lý số liệu cho vi điều khiển. ................................... 88
Phụ lục 3 : Kết quả đo đạc và xử lý số liệu ...................................................... 108
Phụ lục 4: Bảng giá trị lực tính toán ................................................................. 109
Phụ lục 5: Bản lẽ chi tiết thiết kế cân khí động ............................................... 116

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

3


Luận văn tốt nghiệp cao học

LỜI NÓI ĐẦU
Từ rất lâu, việc nghiên cứu thực nghiệm dòng chảy đã được thực
hiện bởi các nhà khoa học như Pitot, Bernoulli… Cùng với sự phát triển
của ngành hàng không, các thí nghiệm về dòng khí bao quanh vật đặt
trong ống khí động cũng đã được nghiên cứu từ rất sớm. Như những
nghiên cứu về dòng bao quanh trụ tròn, và nghiên cứu lực cản bao quanh
một profil chảy tầng. Đi kèm với những nghiên cứu đó là những thiết bị
đo dòng chảy ngày càng hiện đại và được ứng dụng rộng rãi trong các
phòng thí nghiệm trên thế giới.
So với thế giới, thực nghiệm tại Việt Nam gặp rất nhiều khó khăn do

điều kiện trang thiết bị tại các phòng thí nghiệm tại Việt Nam còn hạn
chế. Với uy thế là trung tâm nghiên cứu của cả nước - Viện cơ khí động
lực – Trường ĐHBK HN một phòng thí nghiệm khí động đã được xây
dựng. Tuy nhiên, hầu hết trang thiết bị được nhập từ nước ngoài rất tốn
kém. Vì vậy,Viện đã nghiên cứu chế tạo các thiết bị thí nghiệm này, thực
tế Viện đã chế tạo thành công 1 chiếc ống khí động dưới âm và 1 cân khí
động 3D (đo 3 thành phần : lực nâng, lực cản và momen lắc dọc) đang
trong quá trình hoàn thiện để chế tạo.
Nhằm giúp các sinh viên của ngành hiểu rõ về nguyên lý hoạt động
cũng như cấu tạo, cách thức thực hiện thí nghiệm của thiết bị cân khí động.
Viện đã đưa đề tài này vào luận văn tốt nghiệp cao học. Trong quá trình
hoàn thành nội dung luận văn của mình, em đã nhận được sự chỉ bảo, giúp
đỡ tận tình của các thầy cô trong viện, đặc biệt là thầy hướng dẫn GS.TS.
Nguyễn Thế Mịch. Vì vậy em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến
các thầy cô giáo đã hướng dẫn em trong thời gian qua.
Hà Nội, Ngày 03 tháng 05 năm 2012
Học viên

Nguyễn Hải Dương
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

4


Luận văn tốt nghiệp cao học

Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1: Hình ảnh “máy tay quay”
Hình 1.2: Ống khí động PN20D và cân khí động 3 thành phần

Hình 1.3: Cân khí động ngoài
Hình 1.4: Cân khí ngoài các đầu đo gắn với các thành phần đo lực
Hình 1.5: Cân khí động trong
Hình 1.6: Cân khí động trong 3 thành phần
Hình 1.7: Cân khí động loại mômen
Hình 1.8: Loại mômen
Hình 1.9: Cân dạng hộp
Hình 1.10: Cân dạng hộp loại nhỏ đo các thành phần lực nhỏ
Hình 1.11: Cân một thành phần
Hình 1.12: Cân khí động 2 thành phần lực nâng và lực cản
Hình 1.13:Cân khí động 3 thành phần lực nâng, lực cản và mômen dọc
trục
Hình 1.14: Cân khí động 6 thành phần

Hình 2.1: Ống khí động Đan Mạch
Hình 2.2: Ống khí động
Hình 2.3: Cấu tạo chính cân khí động
Hình 2.4: Cơ cấu cơ bản cân khí động
Hình 2.5: Một số kiểu ống khí động
Hình 2.6: Một loại ống khí động của NACA sử dụng
Hình 2.7: Sơ đồ ống khí động khép kín
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

5


Luận văn tốt nghiệp cao học
Hình 2.8: Sơ đồ ống khí động khép kín
Hình 2.9: Ống khí động PN20D và cân khí động 3 thành phần

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý lực cân khí động
Hình 3.2: Sơ đồ xác định lực cản
Hình 3.3: Sơ đồ xác định lực cản
Hình 3.4: Sơ đồ xác định mômen
Hình 3.5: sự phụ thuộc của lực vào vào góc tấn 
Hình 3.6: Sự phụ thuộc của lực vào thời gian

Hình 4.1: Ống khí động PN20D và cân khí động 3 thành phần
Hình 4.2 : Mô hình cân cho tính lực nâng với các kích thước chọn sơ bộ
Hình 4.3 : Quan hệ hệ số lực nâng CL theo
Hình 4.4 : Mô hình cân cho tính lực cản với các kích thước lựa chọn sơ
bộ
Hình 4.5 : Quan hệ hệ số lực nâng CL theo Cd
Hình 4.6: Mô hình cân cho tính mômen với các kích thước lựa chọn sơ bộ
Hình 4.7 : Quan hệ hệ số mômen Cm và 
Hình 4.8: Mô hình cân BE3 của Italy
Hình 4.9: Nguyên lý truyền lực cân khí động mô hình BE3
Hình 4.10: Kích thước cánh tay đòn chính

Hình 5.1: Sơ đồ lắp đặt cân khí động vào ống khí động
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

6


Luận văn tốt nghiệp cao học
Hình 5.2: Cửa để đưa cánh thử thí nghiệm vào ống khí động
Hình 5.3: Quy trình điều lắp đặt cánh khí động và điều chỉnh cánh

Hình 5.4: Cánh sau khi được lắp đặt và điều chỉnh chuẩn bị cho đo đạc thí
nghiệm
Hình 5.5: Các núm chỉnh Reset đồng hồ đo
Hình 5.6: Quy trình điều chỉnh góc đặt cánh
Hình 5.7: Quy trình điểu chỉnh vận tốc dòng khí cho ống khí động
Hình 5.8: Đồng hồ hiển thị kết qảu lực lúc đo đạc thí nghiệm và ghi nhận
kết quả đo
Hình 5.9: Hướng dẫn lắp đặt cánh vào cân khí động
Hình 5.10: Hướng dẫn điều chỉnh góc đặt cánh
Hình 5.11: Ví dụ đọc giá trị các số liệu đo lực nâng
Hình 5.12: Hình ảnh đo đạc và xác định vận tốc của ống khí động

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

7


Luận văn tốt nghiệp cao học

Danh mục các bảng
Bảng 1 : Bảng đặc tính không khí theo nhiệt độ
Bảng 2: Bảng thông số lực cắt, mômen uốn, ứng suất thanh tại 5 nút
Bảng 3: bảng số liệu kết quả đo

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

8

Luận văn tốt nghiệp cao học

Danh mục các ký hiệu viết tắt
ĐHBK Hà Nội

Đại học Bách Khoa Hà Nội

CKĐ 3D

Cân khí động 3 thành phần

ÔKĐDÂ

Ống khí động dưới âm

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

9


Luận văn tốt nghiệp cao học

PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ CÂN KHÍ ĐỘNG CƠ – ĐIỆN TỬ
1.1. Lƣợc sử cân khí động
Benjamin Robins (1707-1751) – nhà kỹ sư quân đội người Anh đồng
thời cũng là một nhà toán học, đã phát minh ra “máy tay quay” dài 4 feet
và đã làm một vài thí nghiệm khoa học đầu tiên về hàng không (hình

minh hoạ).

Hình 1.1: Hình ảnh “máy tay quay”
Sau đó Sir George Cayley (1773-1857) – cha đẻ của khí động học
cũng đã sử dụng loại máy này để đo lực nâng và lực cản của nhiều dạng
cánh khác nhau. Cánh tay quay của ông dài 5 feet và có tốc độ đạt tới 10
– 20 ft/s. Từ những dữ liệu thí nghiệm đó, ông đã chế tạo 1 dạng tàu lượn
nhỏ. Đây chính là thành công đầu tiên về phương tiện bay có trọng lượng
lớn hơn không khí mà có thể mang được con người trong lịch sử. Tuy
nhiên với loại thiết bị này vẫn gặp phải nhiều nhược điểm để đưa ra kết
quả thí nghiệm chính xác. Đặc biệt với dòng chảy rối, những kinh nghiệm
thực tế không thể xác định một cách đúng đắn sự ảnh hưởng của vận tốc
không khí đối với mô hình thí nghiệm. Thêm nữa, rất khó khăn để lắp đặt
dụng cụ thí nghiệm, và đo những lực nhỏ (nhiễu nhỏ) sinh ra trên mô

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

10


Luận văn tốt nghiệp cao học
hình khi nó quay ở tốc độ cao. Vì vậy yêu cầu về một thiết bị đo chính
xác đã được nghiên cứu.
Đến năm 1871, Francis Herbert Wenham, một thành viên của hội
đồng hàng không Anh, đã phát minh, thiết kế và vận hành loại ống khí
động đầu tiên. Nó có thân chính dài 12 ft và diện tích mặt cắt 18 in2, với 1
máy quạt gió dẫn động bằng 1 động cơ hơi nước, để đưa dòng khí vào
trong ống và tạo dòng chảy trên mô hình. Ông đã gắn rất nhiều mô hình
với nhiều hình dạng khác nhau để đo lực nâng và lực cản do dòng khí

chuyển động quanh vật thể tạo ra. Kết quả thí nghiệm của ông đã để lại
một ý nghĩa vô cùng quan trọng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
ngành hàng không, sự ra đời của ống khí động và ứng dụng khoa học tiên
tiến, cân khí động ra đời với nhiều chủng loại và ứng dụng đa dạng.
1.2. Định nghĩa
Cân khí động là dụng cụ đo lực và momen tác dụng lên cánh thử, khi
cánh được đặt trong buồng thử của ống khí động có dòng khí chuyển
động trong ống.
Mục đích chính của hệ thống đo lường trong ống khí động là đo các
thành phần lực và mô men. Trong đó hơn 70% các thí nghiệm trong ống
khí động là để đo lực,trước đây dụng cụ đo đơn thuần là cơ khí và cơ chế
của cân cũng tương tự như các cân đo bình thường. Ngày nay những cân
này thường dựa vào những bộ chuyển đổi hay thông qua một thanh dẫn
kim loại từ đó tác động lên cảm biến . Tất cả những cân này đều có một
cảm biến nhỏ cho mỗi thành phần được đo.
Nguyên lý hoạt động chung của cân khí động : Các lực và mô men
tác dụng lên cánh truyền qua các thanh truyền tới các cảm biến. Tại đây,

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

11


Luận văn tốt nghiệp cao học
tín hiệu sẽ được đưa ra ngoài hiển thị trên các đồng hồ đo hay trên máy
tính. Từ đó sẽ tính toán chính xác các lực tác dụng lên cánh.

Hình 1.2: Ống khí động PN20D và cân khí động 3 thành phần.
 Về ứng dụng của cân khí động

Là thiết bị đi đôi với ống khí động, do đó những ứng dụng của cân
khí động cũng đi kèm với những ứng dụng của ống khí động . Cụ thể như
sau:
Nhiệm vụ của ống khí động là tạo ra dòng khí chuyển động thẳng
đều, muốn vậy thì hình dạng ống và các bộ phận trong ống phải được lắp
đặt phù hợp. Sau khi tạo được dòng khí thẳng đều, vật mẫu thí nghiệm
được đặt bên trong ống sẽ chịu tác dụng của dòng khí thổi qua và sẽ sinh
ra các lực nâng, lực cản tương ứng. Khi đó, cân khí động sẽ chịu trách
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

12


Luận văn tốt nghiệp cao học
nhiệm đo đạc các lực tác dụng đó, tùy vào các điều kiện khác nhau của
dòng khí. Với nhiệm vụ đó, ống khí động đã được ứng dụng trong nghiên
cứu trên nhiều lĩnh vực khác nhau.
Đối với các nhà nghiên cứu về lĩnh vực hàng không, không gian,
mục đích chính của họ khi sử dụng ống khí động là để thiết kế, chế tạo ra
nhiều loại máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, tàu con thoi… đảm bảo hoạt động
được trong các yêu cầu khác nhau: tốc độ bay dưới âm, trên âm, siêu âm;
giảm tối đa lực cản của không khí, nâng cao đặc tính khí động cho các
thiết bị đó. Dần dần họ cải tiến các thế hệ máy bay sao cho thế hệ sau có
nhiều tính năng ưu việt hơn thế hệ trước.
Đối với các nhà kiến trúc, khi họ có dự án xây dựng một tòa nhà
hay một khu nhà cao tầng, họ cần chế tạo các mô hình có kích thước thu
nhỏ và đưa các mô hình đó vào trong ống khí động. Sau đó họ đánh giá
ảnh hưởng của không khí, gió mưa, các điều kiện thiên nhiên lên mô hình
thông qua các thí nghiệm trong ống khí động, để từ đó đánh giá được kết

cấu thực tế của tòa nhà, khu nhà sao cho phù hợp. Đặc biệt khi họ xây
nhà trong những khu vực thường xuyên xảy ra các hiện tượng địa hình,
thời tiết khắc nghiệt. Các công trình xây dựng phải được bố trí, thiết kế
sao cho kiến trúc của chúng có đặc tính khí động phù hợp với điều kiện tự
nhiên, thời tiết xung quanh. Từ đó nhà thiết kế sẽ đưa ra những phương
án thiết kế thích hợp và hiệu quả.
1.3. Phân loại cân khí động
Cân khí động có thể được phân biệt bởi số những thành phần lực,
mô men nào được đo đồng thời; với cách này thì cân khí động chia làm
sáu loạ1. Hoặc sự định vị (vị trí) tại mà chúng được đặt. Nếu chúng được
đặt ở trong mô hình khảo sát gọi là Cân khí động trong (Internal balance)
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

13


Luận văn tốt nghiệp cao học
và nếu chúng được định vị bên ngoài (của) mô hình hay ống khí động mà
chúng được khảo sát gọi là Cân khí động ngoài (External balance ).
a) Phân loại theo vị trí đặt cân
 Cân khí động ngoài (External balance ).
Những loại cân này đã được sử dụng từ khi bắt đầu các thí nghiệm khí
động lực học. Nó được đặt ở ngoài mẫu thử và bên ngoài ống khí
động.Có hai kiểu cân khí động ngoài tồn tại: Đầu tiên đó là cân khí động
một thành phần dẫn, nghĩa là hình mẫu được nối với một thanh dẫn tới
cân.

Hình 1.3: Cân khí động ngoài
Loại thứ hai: Mỗi thành phần đo sẽ được nối với một thanh dẫn gắn

với các cảm biến và được nối với nhau bởi một khung. Một thiết kế như
vậy có thể được xây dựng rất cứng nhưng cần nhiều không gian hơn. Tuy
nhiên, ở đó thông thường là nhiều không gian sẵn sàng xung quanh ống
khí động (cho) một chiếc cân như vậy, và vì thế xây dựng có thể là được
tối ưu hóa đối với những yêu cầu phép đo, như tính nhạy cảm được tối ưu
hóa, độ cứng vững và sự khử ghép (của) những sự tương tác tải.
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

14


Luận văn tốt nghiệp cao học

Hình 1.4: Cân khí ngoài các đầu đo gắn với các thành phần đo lực
 Cân khí động trong (Internal balance):
Với loại cân này cần có không gian hạn chế bên trong bản thân mô
hình, vì vậy loại cân này tương đối nhỏ khi so sánh tới những cân khí
động ngoà1.

Hình 1.5: Cân khí động trong
Có hai nhóm cân khí động trong. Đầu tiên là nhóm gồm có cái gọi
là sự cân bằng hộp, nó có thể được cấu tạo từ một mảnh kim loại cứng
hoặc tập hợp từ một vài thành phần. Chúng thường có dạng hình lập
phương, sao cho tải tác dụng được chuyền từ đỉnh đến chân của cân;
Nhóm thứ hai của cân khí động trong là cân bằng cần( sting balances).
Chúng có dạng hình trụ, sao cho tải tác dụng được chuyền từ đầu này đến
một đầu khác theo chiều dọc hình trụ.
 Cân dạng cần
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng

GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

15


Luận văn tốt nghiệp cao học
Những sự cân bằng ngòi Bên trong được chia cắt vào trong hai khác
nhau những nhóm. Một nhóm là kiểu cân bằng lực và (kẻ) khác nhóm là
themoment kiểu cân bằng. Nếu Đầu ra cầu trực tiếp thành phần của tỷ lệ
tới một tải thành phần rồi đây những sự cân bằng được gọi sự đọc trực
tiếp là những sự cân bằng. Điển hình Cho tất cả các nhóm, lực hướng trục
và mômen nghiêng trample -rectly đo với một bắc cầu qua. Những phép
đo (Của) lực nâng và pitchingmoment hay (cho) lực cạnh và trượt fear the
moment được làm trong những cách khác nhau mô tả đặc điểm mỗi
nhóm. Khoảnh khắc- kiểu cân bằng và bắt buộc- những sự cân bằng kiểu
có một đặc tính chính chung, là sự thiếu (của) một trực tiếp gửi ra thành
phần của tỷ lệ tới thang máy/ hắc ín và lực/ trượt cạnh. những tín hiệu mà
cân đối đối với tất cả chúng tải phải rồi được tính toán bởi tổng hay trừ
tín hiệu từ việc lẫn nhau, trước đây được nuôi vào trong dữ liệu quá trình
thử. Lợi thế là associ kia- sự nối dây tập trung được ăn trên mỗi mục(khu
vực) (thì) nhiều ít hơn có cảm giác đối với những hiệu ứng nhiệt độ.
 Loại cân lực
Kiểu này (của) sự cân bằng sử dụng hai mea-những mục(khu vực)
surement được đặt trong cả hai tiền đạo và ở đuôi tàu mục(khu vực) (của)
sự cân bằng. Trong những mục(khu vực) phép đo này một tiền đạo và ở
đuôi tàu lực được đo thường xuyên nhất xuyên qua những bộ chuyển đổi
căng thẳng và nén. Tiền đạo này Và ở đuôi tàu những thành phần lực
được dùng để tính toán kết quả lực vào máy bay cũng như một khoảnh
khắc xung quanh trục (đường thẳng góc tới máy bay phép đo).

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

16


Luận văn tốt nghiệp cao học

Hình 1.6: Cân khí động trong 3 thành phần
 Loại cân mô men
Loại cân này có một mômen uốn đang đo mục(khu vực) trong mặt
trước tốt như trong ở đuôi tàu là những vùng (của) sự cân bằng.
Phép đo hai thành phần mô men uốn (S1 và S2) được dùng để tìm ra
tín hiệu mà tỉ với lực trong phép đo thứ hai nữa là tỉ lệ với mô men quanh
trục thẳng góc tới phép đo.
Phân bố ứng suất chỉ ra
rằng mô men My (Mz) tỉ lệ với
tổng S1 và S2 còn lực Fy (Fz) tỉ lệ
với hiệu của tín hiệu S1 và S2.
Để đo sự uốn (Mx) một
mômen nghiêng mục(khu vực)
phải được áp dụng với cảm biến
ứng suất cắt để tìm ra ứng suất
cắt  . Phần phức tạp nhất (Của)

Hình 1.7: Cân khí động loại mômen

sự cân bằng là mục(khu vực) lực hướng trục mà gồm có những thanh uốn
cong và một dầm liên kết để phát hiện ra lực hướng trục.
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng

GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

17


Luận văn tốt nghiệp cao học

Hình 1.8: Loại mômen
 Cân đọc trực tiếp
Một cái cân loại này có thể được phân loại như cả hai loại cân đo lực
hoặc đo mô men Thay vì việc đo một lực hay một mômen uốn tại mỗi
mục(khu vực) riêng rẽ, một nửa những cái cầu trên mọi mục(khu vực)
trực tiếp được buộc bằng dây sắt tới một khoảnh khắc cái cầu trong
khi(lúc) tập hợp khác (của) một nửa những cái cầu trực tiếp cái cầu được
buộc bằng dây sắt tới một lực. Như vậy là sự khác nhau giữa những sự
cân bằng đọc và những kiểu khác trực tiếp (thì) duy nhất trong sự nối dây
(của) những cái cầu. Sự bất lợi (của) một sự nối dây như vậy chiều dài
(của) những dây từ mặt trước tới ở đuôi tàu kết thúc. Nhiệt độ thay đổi
bên trong những dây này gây ra những lỗi trong những tín hiệu đầu ra.
 Cân dạng hộp
Sự khác nhau chính giữa những sự cân bằng hộp và những sự cân
bằng cần là mô hình và vùng phiếu đính kèm ngò1. Chuyển đổi tải trong
những sự cân bằng như vậy đến từ đỉnh tới đáy dọc theo trục Z thẳng
đứng.

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

18

Luận văn tốt nghiệp cao học

Hình 1.9: Cân dạng hộp
Bởi vậy đây những sự cân bằng sử dụng một sự sắp đặt cần trung
tâm. Một cân đơn mảnh thì được xây dựng từ một thanh vật liệu đơn. Lợi
thế (của) điều này một cách tương đối đắt quy trình công nghệ là hiện
tượng trễ thấp và lợi ích hành vi sự trượt, mà là những yêu cầu cơ bản
(cho) lợi ích tính lặp lại cân bằng. những sự cân bằng hộp nhiều mảnh
được xây dựng từ vài phần mà có thể lần lượt được sản xuất riêng rẽ.
Những bộ chuyển đổi tải có thể cả hai (thì) tổng hợp trong cấu trúc hay
những tế bào tải riêng biệt có thể được sử dụng thay thế.

Hình 1.10: Cân dạng hộp loại nhỏ đo các thành phần lực nhỏ
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

19


Luận văn tốt nghiệp cao học
b)Theo số thành phần khí động đƣợc đo, cân khí động chia làm 6
loại:
 Cân một thành phần (1D):

Hình 1.11: Cân một thành phần
 Cân khí động hai thành phần (2D):
Đo 2 thành phần lực nâng (lift force) và lực cản (drag force).

Hình 1.12: Cân khí động 2 thành phần lực nâng và lực cản

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

20


Luận văn tốt nghiệp cao học
 Cân ba thành phần(3D): Đo lực cản lực(drag force), nâng(lift
force) và mô men lắc dọc trục ( pitching moment ).

Hình 1.13:Cân khí động 3 thành phần lực nâng, lực cản và mômen dọc
trục
 Cân bốn thành phần (4D)
 Cân năm thành phần (5D)
 Cân sáu thành phần (6D)
Hình 1.14: Cân khí động 6
thành phần

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

21


Luận văn tốt nghiệp cao học

PHẦN 2
XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ỐNG KHÍ
ĐỘNG
2.1.Xác định các thành phần của ống khí động:

Hình 2.1: Ống khí động Đan Mạch
Ống khí động là thiết bị cho phép xác định ảnh hưởng của dòng khí
động tới cơ cấu, chi tiết cần đo và xác định và kiểm tra được đặc tính khí
động cho thiết bị cần đo. Vậy về cơ bản nó là một thiết bị cho phép tạo ra
dòng khí động. trên cở sở phân tích trên, ống khí định cần có một cơ cấu
dẫn dòng khí khép kín (dạng hình ống). Như hình 16 bên dưới.

Hình 2.2: Ống khí động
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

22


Luận văn tốt nghiệp cao học
+ Để dẫn dòng khí hiệu quả, ống khí động có dạng đầu vào hình trụ
tròn với bán kính thiết diện lớn,
+ Sau đó hình thuôn nón để gây nén khí và tăng cường vận tốc.
+ Dòng khí được dẫn tới vùng kiểm tra. Vùng ống này có dạng thiết
diện đều để đảm bảo sự ổn định của dòng khí tác dụng lên thiết bị cần
kiểm tra đặc tính khí động.
+ Vùng ống còn lại có dạng hình nón với bán kính mở rộng ra, Diều
này cho phép giảm áp dòng khí và giảm tốc độ của khí khi ra khỏi thiết
bị. Không gây áp lực đột ngột lên môi trường xung quanh.
Việc dẫn dòng khí sẽ được thiết kế cơ cấu quạt hút gió.
+ Để cho dòng khí đi vào là ổn định ta thiết kế quạt ở phía đầu ra
của ống khí động và cho phép hút khí thay vì thổi khí thiếu ổn định bằng.
(Motor)
+ Để đảm bảo hơn nữa dòng khí vào là ổn định không xoáy người ta

bố trí thêm tại đầu vào ống cơ cấu tấm lỗ tổ ong. Cơ cấu này cũng góp
phần ngăn chặn các vật tạp có hại có thể bị hút vào ống khí, va đập vào
cơ cấu cần kiểm tra đặc tính khí động cũng như quạt hút. (Hình 17)

Hình 2.3: Cấu tạo chính cân khí động
Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

23


Luận văn tốt nghiệp cao học

Hình 2.4: Cơ cấu cơ bản cân khí động
Trong hình 18:
- Thân ống khí động
- Quạt gió. Cơ cấu trong hình là hệ thống nhiều quạt nhỏ
- Đối tượng cần xác định đặc tính khí động
- Cơ cấu thu thập dứ liệu tính toán và hệ thống điều khiển
- Đầu vào ống khí dạng hình chop
- Tấm chắn vào hình tổ ong.
2.2. Một số phƣơng án bố trí và thiết kế của ống khí động
Với sự phát triển của công nghệ hiện đại, có rất nhiều phương án cải
tiến và bố trí ống khí động đảm bảo kết quả đo được chính xác bằng cách
hướng tác động cho việc ổn định dòng khí với những cách khác nhau.

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

24

Luận văn tốt nghiệp cao học

Hình 2.5: Một số kiểu ống khí động
Mô hình ống khí động chính xác cao của NACA là một điển hình.
(Hình 20)

Học viên: Nguyễn Hải Dƣơng
GVHD: GS.TS. Nguyễn Thế Mịch

25