Nguyên Lý Bay Của Các Thiết Bị Bay | SangVN

Để điều khiển các thiết bị bay trong khí quyển chúng ta cần tạo ra các lực nhằm thay đổi quỹ đạo bay.

Ở trạng thái bay được xác lập thiết bị bay bị tác động bởi trọng lực vào lực cản của môi trường xung quanh. Lực cân bằng với lực cản của môi trường gọi là lực kéo, còn lực cân bằng với trọng lực gọi là lực nâng. Lực nâng có thể được tạo ra bởi các phương pháp khác nhau: phương pháp khí tĩnh học, khí động lực học và phản lực.

Phương pháp khí tĩnh học tạo lực nâng dựa trên định luật Acsimet: vật thể nằm trong môi trường chất lưu (lỏng hoặc khí) chịu tác dụng của lực đẩy hướng từ dưới lên trên, có giá trị bằng trọng lượng khối chất lưu bị vật chiếm chỗ và điểm đặt của lực tại trọng tâm thể tích bị chiếm chỗ.

Hình 01. Các lực tác dụng lên thiết bị bay: P-lực kéo, X-lực cản, Y-lực nâng, G-trọng lực

Phương pháp khí động lực học tạo lực nâng trên cơ sở lực tương tác của môi trường lên vật thể chuyển  động.

Lực nâng là thành phần lực khí động toàn phần tác dụng lên vật thể chuyển động trong môi trường chất lưu, có hướng vuông góc với vận tốc. Thành phần có hướng ngược chiều vận tốc gọi là lực cản.

Hình 02. Các lực tác dụng lên bản mỏng chuyển động trong không khí

Khi nghiên cứu lực khí động tác động lên vật, ta có thể xem vật thể đứng yên, còn chất lưu (khí, lỏng) chuyển động quanh vật thể.

Hình 03 mô tả sự phân bố áp suất và lực khí động tác dụng lên một bản mỏng nằm trong dòng khí. Sự chênh lệch áp suất giữa mặt trên và mặt dưới bản mỏng tạo ra lực khí động  . Trường hợp không có lực ma sát giữa bề mặt bản mỏng và dòng khí, lực khí động  có hướng vuông góc với bề mặt bản mỏng. Khi có mặt ma sát, hướng lực khí động sẽ nghiêng theo dòng khí một góc  được xác định bởi tỉ số lực ma sát và lực khí động toàn phần.

Hình 03. Sự phân bố áp suất trên các bề mặt bản mỏng và lực khí động N:     a-có lực ma sát, b-không có lực ma sát

Tỉ số lực nâng trên lực cản gọi là “phẩm chất (đặc tính)  khí động lực học “ (aerodynamic quality = lift-drag ratio) K=Y/X . “Phẩm chất khí động lực học”  được xác định bởi các đặc tính của vật thể bay. Để tăng “phẩm chất khí động lực học”, bề mặt vật thể được làm thuôn. Lực nâng các vật thể bay có thể tạo ra bằng bởi bề mặt cố định – cánh ( ở máy bay) hay cánh quạt (ở trực thăng).

Để tạo ra lực kéo chống lại lực cản, sử dụng các động cơ được lắp đặt trên thiết bị bay. Các kiểu động cơ có thể khác nhau từ dạng cánh quạt cho tới động cơ phản lực. Ở một số thiết bị bay (ví dụ như máy bay trực thăng) lực nâng được tạo ra bởi thành phần lực kéo động cơ (hình 4).

Hình 04. Các lực tác dụng lên trực thăng trong khi bay

Phương pháp phản lực tạo lực kéo dựa trên định luật bảo toàn động lượng của một hệ cô lập. Một lượng vật chất bị “ném“ đi với một vận tốc nào đó sẽ tác dụng lên vật phản lực P . Phương pháp này được sử dụng để tạo lực nâng ở các máy bay cất cánh, hạ cánh “thẳng” (theo chiều thẳng đứng) , hay ở các loại tên lửa.

Một số clip liên quan:

Share this:

• X
• Facebook

Like Loading...

Related