Nguyên lý về lực nâng và lực cản - Tổng quan hàng không không dân dụng | Học viện Hàng Không Việt Nam

I.
Nguyên lý về lực nâng và lực cản
1:Nguyên lý về lực nâng và lực cản là hai khái niệm quan trọng trong việc giải thích
khả năng bay của máy bay. Dưới đây là mô tả về hai nguyên lý này:
-Nguyên lí về lực nâng : Nguyên lý này được mô tả bởi nguyên lý Bernoulli và
nguyên lý Newton. Áp suất không khí trên cánh máy bay sẽ thấp hơn áp suất không
khí dưới cánh do hiệu ứng của đường hơi trên mặt cánh. Sự chênh lệch áp suất này
tạo ra một lực nâng đối lưu, hướng lên từ dưới cánh, giúp máy bay bay lên.
+Nguyên lý Bernoulli: Nguyên lý này mô tả mối quan hệ giữa tốc độ dòng chảy của
chất lỏng (hay khí) và áp suất nội. Trên cánh máy bay, khi không khí di chuyển qua
mặt trên và mặt dưới của cánh, tốc độ dòng chảy không khí trên mặt trên cánh nhanh
hơn so với mặt dưới do hình dạng cong của cánh. Theo nguyên lý Bernoulli, tốc độ
dòng chảy nhanh hơn trên mặt trên tạo ra áp suất thấp hơn so với áp suất trên mặt
dưới. Điều này dẫn đến sự tạo ra lực nâng theo hướng từ dưới lên, giúp máy bay bay lên.
+Nguyên lý Newton: Nguyên lý này mô tả mối quan hệ giữa lực và chuyển động.
Máy bay tạo ra lực nâng bằng cách tạo ra một lực đẩy lên từ động cơ hoặc động cơ
phản lực. Lực đẩy này vượt qua lực cản, bao gồm lực cản không khí và lực cản ma
sát, để duy trì tốc độ và độ cao của máy bay.
-Nguyên lí về lực cản : Lực cản là lực ngược lại, tác động ngược chiều với hướng di
chuyển của máy bay. Lực cản bao gồm lực cản không khí và lực cản ma sát. Lực cản
không khí là do sự chống lại của không khí khi máy bay di chuyển qua không gian.
Lực cản ma sát là do sự ma sát giữa bề mặt máy bay và không khí xung quanh. II. Cấu trúc máy bay
- Máy bay dân dụng bao gồm các thành phần chính sau:
1. Cánh: Cánh của máy bay tạo lực nâng và lực kéo để đảm bảo khả năng bay. Cánh
được thiết kế với hình dạng và kích thước cụ thể để tạo sức nâng cần thiết. Lực
nâng này làm cho máy bay có thể nâng lên và duy trì độ cao trong không trung.
2. Động cơ: Động cơ máy bay tạo sức đẩy để thúc đẩy máy bay chuyển động. Các loại
máy bay có thể sử dụng động cơ động cơ piston, động cơ phản lực hoặc động cơ
turbojet, tùy thuộc vào loại máy bay.
3. Thân máy bay: Thân máy bay chứa hành khách, hành lý, và các hệ thống máy bay
khác như hệ thống nhiên liệu và hệ thống điều hòa không khí. Thân máy bay được
thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất bay và đảm bảo an toàn cho hành khách.
4. Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển bao gồm các bộ phận như bộ điều khiển
bay, bánh lái, và các hệ thống điều khiển bề mặt. Chúng giúp điều chỉnh hướng và
tạo lực nâng cần thiết để duy trì sự cân bằng và kiểm soát của máy bay trong quá trình bay.
5. Hệ thống hỗ trợ bay: Hệ thống này bao gồm các thiết bị như hệ thống thông tin
hàng không, hệ thống chống sét, và hệ thống giao thông không lưu. Chúng giúp
đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình bay của máy bay.
- Các thành phần này hoạt động cùng nhau để đảm bảo máy bay có khả năng bay an
toàn và hiệu quả bằng cách tạo lực nâng , sức đẩy và kiểm soát chính xác trong quá trình bay III. Hệ thống điều khiển
-Hệ thống điều khiển trong máy bay đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ cân
bằng, kiểm soát độ cao, hướng di chuyển và tốc độ của máy bay. Nhiệm vụ chính của
hệ thống điều khiển là nhận thông tin từ các cảm biến và áp dụng các biện pháp điều
chỉnh để đáp ứng các yêu cầu bay của máy bay.
- Hệ thống điều khiển trong máy bay có thể được chia thành 2 loại chính ;
+Hệ thống điều khiển tự động : Hệ thống điều khiển tự động sử dụng các bộ vi xử
lý và các thuật toán điều khiển để tự động điều chỉnh các thông số bay của máy bay.
Các cảm biến trong hệ thống ghi nhận thông tin về tốc độ, độ cao, hướng di chuyển,
và các thông số khác của máy bay. Hệ thống điều khiển tự động xử lý dữ liệu từ các
cảm biến này và tự động điều chỉnh các thông số bay nhằm duy trì độ cân bằng,
kiểm soát độ cao, hướng di chuyển và tốc độ của máy bay.
+Hệ thống điều khiển thủ công: Hệ thống điều khiển thủ công cho phép phi công
can thiệp và điều khiển các thông số bay của máy bay bằng cách sử dụng các bộ điều
khiển, bánh lái và các hệ thống điều khiển bề mặt khác. Phi công sử dụng các bộ điều
khiển để thay đổi cánh, bánh lái và các thông số bay khác để điều chỉnh độ cân bằng,
kiểm soát độ cao, hướng di chuyển và tốc độ của máy bay. Hệ thống điều khiển thủ
công cho phép phi công có sự kiểm soát và quyết định cuối cùng trong quá trình điều khiển máy bay. IV. Động cơ
-Trong máy bay dân dụng, có các loại động cơ khác nhau được sử dụng để tạo lực
đẩy và đưa máy bay lên không. Các loại động cơ chính bao gồm động cơ phản lực,
động cơ turbofan và động cơ turbojet.
+Động cơ phản lực: Động cơ phản lực hoạt động dựa trên nguyên lý hệ thống đẩy
ngược. Nó tạo lực đẩy bằng cách thổi khí ra phía sau với một lực tương đối lớn. Động
cơ phản lực thường được sử dụng trong máy bay quân sự và máy bay chở khách nhỏ.
+Động cơ turbofan: Động cơ turbofan kết hợp giữa động cơ phản lực và động cơ
turbojet. Nó có một quạt phía trước và một buồng đốt ở phía sau. Khí được hút vào và
chia thành hai dòng: một dòng đi qua buồng đốt và tạo lực đẩy, một dòng đi qua quạt
và tạo lực nâng. Động cơ turbofan thường được sử dụng trong máy bay chở khách, vì
nó cung cấp một tỷ lệ lực đẩy và lực nâng tốt hơn so với động cơ phản lực.
+Động cơ turbojet: Động cơ turbojet tạo lực đẩy bằng cách nén không khí, đốt nhiên
liệu và thổi khí qua một đường ống phía sau để tạo lực đẩy. Động cơ turbojet có hiệu
suất cao và tốc độ bay nhanh, nhưng chúng tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn so với các
loại động cơ khác. Hiện nay, động cơ turbojet thường được sử dụng trong các máy
bay quân sự và máy bay tư nhân.
-Các loại động cơ này hoạt động để tạo ra lực đẩy và duy trì tốc độ bay của máy bay.
Chúng nén không khí, đốt nhiên liệu và thổi ra khí qua một đường ống phía sau. Lực
đẩy được tạo ra bởi việc thổi ra khí ngược lại, tạo ra một lực đẩy tương đối lớn theo
nguyên lý hành động-ứng đáp. Lực đẩy này đưa máy bay lên không và duy trì tốc độ
bay bằng cách vượt qua lực cản và lực trọng trị.
V.Hiệu suất và tốc độ - Hiệu suất:
+ Hiệu suất tạo ra lực đẩy (propulsive efficiency ()): hiệu suất chuyển hóa năng lượng của dòng
khí phụt cho phương tiện bay để đẩy phương tiện bay về phía trước thay vì thành động năng của
dòng khí phụt. Hiệu suất càng lớn thì khả năng tạo lực đẩy của động cơ càng lớn.
+ Hiệu suất chu trình (cycleefficiency ()): là hiệu suất gia tốc dòng khí của động cơ
+ Hiệu suất chu trình nhiệt (Cycle efficiency) đạt tới giá trị cao nhất ở các động cơ tên lửa (~60%
hoặc cao hơn), do chúng có khả năng tạo khí cháy với nhiệt độ đặc biệt cao ở trong buồng đốt.
Hiệu suất chu trình nhiệt đối với động cơ tuốc bin phản lực luồng và các động cơ tương tự là gần
30%, do chúng có nhiệt độ cao nhất của chu trình nhiệt thấp hơn nhiều.
+ Hiệu suất buồng đốt của phần lớn các động cơ máy bay tại thời điểm cất cánh là gần bằng
100%. Hiệu suất của buồng đốt sẽ giảm xuống 98% ở độ cao bay hành trình. Tỉ lệ hỗn hợp
không khí/nhiên liệu là từ 50:1 (giàu) đến 130:1 (nghèo). Ở ngoài khoảng hai tỉ lệ này, thì nhiên
liệu sẽ không thể cháy trong buồng đốt. - Tốc độ:
+ Tốc độ của máy bay phụ thuộc vào 1 số yếu tố: phân loại động cơ, trọng lượng lúc cất cánh và
khí động học (Độ cao, hướng gió, lực đẩy)
Độ cao: Áp suất không khí giảm ở độ cao lớn hơn, cho phép máy bay di chuyển với tốc độ cao hơn.
Hướng gió: Máy bay có thể bay nhanh hơn nếu bay cùng hướng với gió. Ngược lại máy bay sẽ
bay chậm hơn ( tốn nhiều nhiên liệu hơn) nếu bay ngược chiều gió.
Lực đẩy: Tốc độ tổng thể của máy bay phụ thuộc vào mức độ tạo ra lực đẩy của động cơ.
+ Giới hạn tốc độ tối đa của động cơ máy bay là khoảng từ Mach 5 đến Mach 8, nitơ trong khí
quyển có xu hướng phản ứng do nhiệt độ cao tại cửa hút khí và làm tiêu hao một lượng năng
lượng đáng kể. Hiệu ứng này không xảy ra ở động cơ tĩnh phản lực siêu âm, do nó hoạt động ở
tốc độ khoảng Mach 15 hay lớn hơn. Động cơ tên lửa không có giới hạn về tốc độ.
+ Tốc độ máy bay chở khách của những chiếc máy bay thương mại là từ 890 đến 945km/h (480 - 510 knot).
+ Máy bay phản lực: có thể bay với tốc độ từ 400 đến 700 dặm/h (348 đến 608 hải lý)
+ Máy bay chiến đấu: có thể bay với tốc độ 1500 dặm/h
+ Máy bay một động cơ: có thể bay với tốc độ 140 đến 334 dặm/h (122 đến 290 hải lý)
+ Máy bay nhanh nhất từng được chế tạo: là Boeing X-43A được NASA xác nhận là máy bay
nhanh nhất thế giới, đạt tốc độ 7000 dặm/h (6082 hải lý) vào 16/11/2004. VI.Hệ thống an toàn
- Cấm hút thuốc: trong máy bay được lắp đặt hệ thống báo cháy, báo khói (kể cả trong toilet)
nên hành khách hút thuốc sẽ bị phát hiện ngay lập tức và người vi phạm cũng sẽ bị xử phạt
hành chính theo quy định và mức phạt được áp dụng thường rất cao.
- Không sử dụng các thiết bị điện tử: điện thoại di động, máy nhắn tin và tất cả các loại thiết
bị thu phát tín hiệu vì chúng có thể gây nhiễu sóng thiết bị dẫn đường của máy bay, ảnh
hưởng đến an toàn của chuyến bay.
- Mặt nạ dưỡng khí: Khi áp suất trong máy bay giảm, mặt nạ dưỡng khí sẽ tự động rơi xuống
từ trần khoang khách và phòng vệ sinh.
- Dây an toàn: Đèn hiệu cài dây an toàn được lắp đặt trong tầm nhìn của hành khách, cài dây
an toàn khi đèn hiệu sáng.
- Bảng hiệu lối thoát hiểm và cửa thoát hiểm khẩn cấp: Trên trần tại mỗi khu vực có cửa
thoát hiểm và tại cửa thoát hiểm đều có các đèn bảng hiệu lối thoát hiểm.
- Áo phao: Trên máy bay có trang bị áo phao cho trường hợp phải hạ cánh khẩn cấp xuống
biển. Áo phao được để trong túi ở dưới ghế hoặc ở ngăn chứa bên cạnh ghế ngồi.
VII.Các loại máy bay dân dụng:
- 5 loại phổ biến nhất hiện nay:
- Máy bay dân dụng Airbus A321-200: Airbus là công ty con của một công ty có tên viết tắt
là EADS (tên đầy đủ “The European Aeronautic Defence and Space Company”). Đây là một
công ty hàng không vũ trụ tại châu Âu. Trong các dòng máy bay của hãng thì Airbus A321-200
là dòng máy bay bán chạy thứ hai chỉ sau dòng Boeing 737. Các máy bay của dòng này có kích
thước khá dài nhờ vậy mà phi công có thể dễ dàng điều khiển hơn.
- Máy bay dân dụng ATR 72: Tại Việt Nam hiện nay, có hãng hàng không quốc tế Vietnam
Airlines đang sở hữu 7 chiếc máy bay ATR 72 này. Hiện tại dòng máy bay này được Vietnam
Airlines cùng đối tác khai thác là Công ty bay dịch vụ hàng không (VASCO) sử dụng cho các
đường bay chặng ngắn như các tuyến Thành Phố Hồ Chí Minh đi Côn Đảo, Hà Nội – Điện Biên
Phủ, Hà Nội – Vinh hay Quảng Bình và một số chuyến TP Hồ Chí Minh – Đà Lạt cũng được
khai thác bằng dòng máy bay này.
- Máy bay dân dụng Boeing 787-9 Dreamliner: là dòng máy bay do Công ty hàng không
B&W sáng chế, có tầm bay tối đa lên tới 14.140 km và là dòng máy bay dân dụng có nhiều tiện
ích cũng như công nghệ hiện đại. Điểm đặc biệt nổi bật của dòng máy bay này là phần cửa sổ có
thể chuyển đổi sang màu khác bằng các nút bấm từ khoang lái của phi công. Điều này sẽ giúp
cho các tiếp viên hàng không không cần thực hiện các yêu cầu đối với hành khách mở cửa sổ khi
máy bay cất cánh hoặc hạ cánh.
- Máy bay dân dụng Airbus A330-200: là một trong các loại máy bay dân dụng dùng để chở
khách thương mại, có một tầng, thân rộng, động cơ đôi, hai lối đi có tầm bay từ trung bình đến
xa. Đây là dòng máy bay đầu tiên được vinh dự được trang bị màu sơn dành cho máy bay liên
minh của hãng hàng không Skyteam.
- Máy bay dân dụng Airbus A350-900 XWB: Đây là dòng máy bay thuộc thế hệ mới của hãng
hàng không Airbus nhằm thay thế cho hai phiên bản cũ là A330 và A340. Đặc biệt, hạng ghế phổ
thông của máy bay dân dụng thuộc dòng này có chỗ rộng hơn so với các hãng hàng không khác. câu hỏi:
Câu 1: Máy bay được kiểm tra thế nào để đảm bảo hoạt động chính xác trước giờ khởi hành?
Trả lời: Cơ trưởng và cơ phó phải kiểm tra các thông số hiển thị trong buồng lái, và nhân viên
bảo trì theo dõi tình trạng của máy bay và cập nhật thông tin cho phi hành đoàn.Phi hành đoàn
cùng nhân viên bảo trì sẽ đi bộ quanh máy bay và quan sát những bộ phận quan trọng bằng mắt
thường như cấu trúc chung, các thiết bị cảm biến, ống Pitot để đo tốc độ bay, động cơ, bộ phận
hạ cánh...quy trình này bắt buộc phải được thực hiện trước mọi chuyến bay.
Câu 2: Cần trang bị những kĩ năng cần thiết gì để đảm bảo an toàn khi đi máy bay?
- Đặt chỗ ngồi gần cửa thoát hiểm trên máy bay
- Tìm hiểu kĩ năng thoát hiểm trên máy bay
- Làm theo hướng dẫn của tiếp viên
- Sẵn sàng đối phó với mọi tình huống xấu - Di chuyển nhanh nhẹn
- Chọn trang phục bay thoải mái - Luôn có sức khỏe tốt
- Lưu ý khi máy bay cất cánh và hạ cánh. 6 câu tn:
1. Các chuyến bay thường lệ vận chuyển hành khách, hàng hóa và hành lý thuộc loại hình
vận chuyển hàng không nào? a. Hàng không thương mại b. Hàng không chung c. Hàng không phụ trợ d. Hàng không quân sự
2. Nguyên tắc để máy bay có thể bay được là?
a. Lực nâng lớn hơn hoặc bằng trọng lực và lực đẩy lớn hơn hoặc bằng lực ma sát.
b. Lực nâng lớn hơn hoặc bằng trọng lực và lực đẩy nhỏ hơn hoặc bằng lực ma sát.
c. Ở trạng thái phù hợp với mục đích khai thác dự kiến.
d. Nhiều yếu tố trong đó có a; b; c.
3. Bộ phận nào cso tác dụng để lái máy bay? a. Bánh lái dộ cao b. Đuôi lái
c. Bộ thăng bằng ngang và thăng bằng dọc d. Cả a;b đều đúng
4. Bộ phận nào có tác dụng nâng cho máy bay khi vận tốc thay đổi? a. Cánh tả b. Cánh phụ c. Động cơ d. Cánh quạt
5. Lực nâng cánh máy bay được tạo bới?
a. Không khí ở dưới cánh chuyển động nhanh hơn không khí ở trên cánh.
b. Áp suất ở trên cánh thấp hơn áp suất ở dưới cánh. c. Cả a;b đều đúng d. Cả a;b đều sai
6. Động cơ cánh quạt khác với động cơ phản lực ở chỗ ?
a. Có gắn thêm cánh quạt với dộng cơ
b. Đẩy không khí bởi cánh quạt quay. c. Cả a;b đều đúng d. Cả a;b đều sai