Load factor - Cơ học và tính năng tàu bay | Học viện Hàng Không Việt Nam
Load factor - Cơ học và tính năng tàu bay | Học viện Hàng Không Việt Nam được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Cơ học và tính năng tàu bay (ĐHKL01)
Trường: Học viện Hàng Không Việt Nam
Thông tin:
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
1.Định nghĩa Load Factor (hệ số tải) trong hàng không
Trong hàng không, hệ số tải được định nghĩa là tỷ số giữa lực nâng của máy bay và
trọng lượng của nó có mối quan hệ lượng giác. Nó đại diện cho thước đo tổng thể
về ứng suất (tải trọng) mà cấu trúc của máy bay phải chịu.
Vì hệ số tải là tỉ số của hai lực nên nó không có thứ nguyên. Tuy nhiên, đơn vị của
nó thường được gọi là Gs, do mối quan hệ giữa hệ số tải và gia tốc trọng trường biểu kiến trên máy bay.
2. Load factor khi máy bay bay thẳng và bằng phẳng
Khi một chiếc máy bay đang bay trên một đường bay ngang, có hai lực tác dụng
lên máy bay theo phương thẳng đứng: trọng lượng của nó tác dụng thẳng đứng
xuống dưới (thường đặt ở trọng tâm của máy bay) trong khi tổng lực nâng tác dụng thẳng đứng lên trên.
Tại thời điểm này, tải trọng không khí tác dụng lên máy bay (chủ yếu tác dụng lên
cánh máy bay) bằng trọng lượng máy bay. Đây là một hoạt động khá bình thường
của chuyến bay như bay và hệ số tải là 1G. Lưu ý rằng máy bay không chịu tác
dụng của các lực bổ sung như lực ly tâm hoặc gió giật.
3. Load factor khi báy máy bay chuyển hướng
Khi máy bay chuyển hướng phối hợp, bay ở độ cao không đổi, hệ số tải sẽ thay
đổi. Hướng của trọng lực không thay đổi trong khi tổng lực nâng nghiêng về phía
vòng quay (vì lực nâng vẫn vuông góc với bề mặt cánh).
Tại thời điểm này, thành phần thẳng đứng của lực nâng cân bằng với trọng lượng
của máy bay. Khi máy bay duy trì độ cao không đổi, cần tạo ra nhiều lực nâng hơn
để hỗ trợ trọng lượng.
Trong phương trình hệ số tải, tổng trọng lượng không thay đổi trong khi lực nâng
tăng, dẫn đến hệ số tải cao hơn.
Bằng cách sử dụng một số lượng giác, có thể giải được rằng: 1 n= cosθ
Rõ ràng là hệ số tải thay đổi theo góc nghiêng cánh và nói chính xác hơn là nó thay
đổi theo cấp số nhân khi góc tăng. Ở những khúc cua dốc, có nhiều cơ hội đạt được
hệ số tải tối đa hơn. Hình ảnh dưới đây cho thấy mối quan hệ giữa hai tham số này.
Ở 45°, hệ số tải tăng lên 1,4G. Ở góc nghiêng 60°, hệ số tải tiếp tục tăng lên giá trị là 2.
Đối với việc rẽ phối hợp, ở độ cao không đổi, góc tối đa gần đúng đối với máy bay
hàng không chung trung bình là 60°.
4. Load factor đối với tốc độ dừng tàu bay
Bất kỳ máy bay nào, trong giới hạn cấu trúc của nó, đều có thể bị đình trệ ở bất kỳ
tốc độ bay nào. Khi áp dụng α (góc tấn) đủ cao, luồng không khí trên cánh máy
bay sẽ bị vỡ và tách ra, tạo ra sự thay đổi đột ngột về đặc tính bay và mất lực nâng
đột ngột, dẫn đến tình trạng máy bay bị dừng. Load factor cũng là một trong những
nguyên nhân dẫn đến hiện tượng stall.
Với sự thay đổi của hệ số tải theo góc nghiêng, tốc độ chết máy của máy bay tăng
lên. Vì vậy, phi công phải có trách nhiệm tránh những khúc cua dốc ở tốc độ chậm.
Tốc độ dừng khi máy bay tăng tốc= Tốc độ dừng bình thường .√n(G) Biểu đồ VG
Phi công không nên cố gắng vượt quá tốc độ không bao giờ vượt quá hoặc tốc độ
đường màu đỏ vì nó có thể dẫn đến hư hỏng cấu trúc hoặc hỏng cấu trúc ngay lập
tức dẫn đến tai nạn thảm khốc. Theo biểu đồ, một chiếc máy bay có thể bị đẩy vào
vùng hư hỏng cấu trúc ngay cả khi bay ngang mà không đạt được hệ số tải cao hơn
nhưng đạt được tốc độ cực cao.
5.Tại sao hệ số tải lại quan trọng
Người ta đã chứng minh rằng hệ số tải tăng lên khi máy bay bay qua những đoạn
vòng, nói cách khác tải trọng không khí cao hơn tác động lên cấu trúc máy bay. Vì
vậy, các nhà thiết kế máy bay đã sử dụng hệ số tải làm thông số an toàn để xác
định phạm vi hoạt động của máy bay.
Đối với mỗi thiết kế máy bay, có một hệ số tải tối đa có thể đạt được mà không gây
hư hỏng cấu trúc. Các hệ số tải này được gọi là hệ số tải giới hạn. Tại thời điểm
này, cấu trúc máy bay đang chịu tải trọng kết cấu tối đa cho phép. Bất kỳ máy bay
nào vượt quá hệ số tải trọng giới hạn trong quá trình cơ động đều vi phạm phạm vi an toàn của nó.
6. Hành khách có thể cảm nhận được sự thay đổi Hệ số tải không?
Có, hành khách có thể cảm nhận được cả yếu tố tải âm và tải dương. Ví dụ, giả sử
một chiếc máy bay bay thẳng và phi công di chuyển về phía trước để lao thẳng vào
máy bay. Hành khách sẽ cảm thấy nhẹ không trọng lượng trong quá trình di
chuyển. Phi công di chuyển cần điều khiển về phía sau sẽ làm xáo trộn mức độ bay
và máy bay tăng độ cao tạo ra hệ số tải dương và người ngồi trên máy bay sẽ cảm thấy nặng nề.
Khi rẽ, hành khách phải cảm nhận được tải trọng G, nhưng các máy bay thương
mại lớn như A320 hay B777 không thực hiện những cú rẽ dốc ở tốc độ di chuyển
cao khiến cho tác động của hệ số tải không thể nhận biết được. Trong những
trường hợp rất hiếm, chẳng hạn như θ=60°, hệ số tải tăng gần 100% và lực tác
dụng quá cao, người ngồi trong xe có thể cảm thấy nặng nề do tổng lực nâng và lực ly tâm cao hơn.
Cần lưu ý rằng không chỉ các thao tác dự định của phi công như nghiêng máy bay,
đưa máy bay bổ nhào hoặc leo lên mới làm thay đổi hệ số tải. Các lực khí động học
như gió giật sẽ làm chệch hướng máy bay khỏi đường thẳng tạo ra ứng suất lên cấu
trúc máy bay. Điều này làm thay đổi tỷ lệ nâng trên trọng lượng hoặc hệ số tải.