Đề cương Giữa kỳ môn các hệ thống trên máy bay.
Tổng hợp bởi các thành viên trong lớp.
I, Hệ thống điều khiển:
0. Chuyển động Dutch roll là chuyển động như thế nào, do đâu sinh ra và người ta đã khắc phục chuyển động này bằng cơ cấu (hệ thống) nào ?
Dutch roll là chế độ bay nhào lộn, chuyển động của tàu bay bao gồm bay lắc, đảo và lượn vòng.
1. Nguyên lý điều khiển bay (Principle of Flight control).
Quá trình di chuyển (motion) của máy bay được định nghĩa bằng những chuyển động nào?
• Các hệ thống kiểm soát dựa vào các thiết bị truyền động được tinh chỉnh ở đuôi ngang (trục pitch), đuôi đứng (trục yaw) và cánh liệng (trục roll)
• Các hệ thống kiểm soát dựa vào khối cảm nhận lò xo ở đuôi ngang (trục pitch), đuôi đứng (trục yaw) và cánh liệng (trục roll)
• Các hệ thống kiểm soát dựa vào khối tạo tải giả ‘Q’ ở đuôi đứng (yaw)
• Khối điều khiển công suất (PCUs) dùng để vận hành đuôi ngang, đuôi đứng và cánh liệng.
2. Trên máy bay thương mại (commercial aircraft) Điều khiển bay sơ cấp (primary flight control) gồm có những chuyển động nào được điều khiển
-Trên máy bay thương mại, điều khiển sơ cấp gồm 3 chuyển động:
+ Yaw :sự lắc ngang của MB quanh trục đứng.
+ Roll :chuyển động xoắn/liệng quanh trục dọc
+ Pitching: chuyển động chúc ngóc quanh trục ngang
-Cụ thể là:
+ Điều khiển chúc ngóc được thực hiện bởi bốn cánh lái độ cao nằm trên rìa đuôi (hoặc hệ ổn định ngang trong cách nói Hoa Kỳ).Mỗi cánh lái độ cao được hỗ trợ độc lập bởi một thiết bị truyền động kiểm soát bay chuyên dụng, được hỗ trợ hoạt động hệ thống thủy lực. Sự sắp xếp này được quyết định bởi các yêu cầu toàn vẹn cao của hệ thống điều khiển bay.Toàn bộ phần đuôi được tự hỗ trợ bởi hai hay nhiều thiết bị truyền động để tinh chỉnh góc chúc ngóc. Trong trường hợp khẩn cấp, hệ thống này có thể được sử dụng để kiểm soát máy bay, nhưng tỷ lệ di chuyển và có thẩm quyền liên quan là không đủ cho các mục đích kiểm soát bình thường.
+ Điều khiển liệng được hỗ trợ bởi hai phần cánh nhỏ nằm trên một phần ba phía ngoài đuôi của mỗi cánh.Mỗi phần cánh liệng được trang bị một thiết bị truyền động chuyên dụng hỗ trợ lần lượt từ một trong các hệ thống thủy lực của máy bay.Ở tốc độ thấp,hệ điều khiển liệng của các cánh lái liệng được tang cường bằng cách sử dụng chức năng khác của các tấm cản cánh gắn trên bề mặt trên của cánh.Khi rẽ phải các tấm cản lưng ở cánh bên phải sẽ được mở rộng.Điều này làm giảm lực nâng của cánh phải làm cho nó hạ xuống nhờ đó có được góc độ liệng mong muốn.
+ Kiểm soát hướng được cung cấp bởi ba phần cánh lái hướng độc lập nằm trên mép sau của bộ thăng bằng (hoặc ổn định theo chiều dọc).Những phần này được hỗ trợ bởi mô hình tương tự như cánh lái độ cao và cánh lái liệng.Trên một máy bay dân sự, các điều khiển có liên quan với hệ thống chống lắc ngang của máy bay.Hệ thống này sẽ loại bỏ những rung lắc có thể xảy ra khi máy bay liệng và có thể cực kỳ khó chịu cho hành khách, đặc biệt là những người ngồi ở phía sau của máy bay.
3. Điều khiển thứ cấp (Secondary flight control) gồm những điều khiển nào?
Việc Điều khiển cánh tà được thực hiện bởi một số phần cánh nằm ở phía trong của cánh. Trong quá trình cất cánh hoặc hạ cánh, cánh tà mở rộng về phía sau và hướng xuống dưới để tăng diện tích và độ vồng của cánh, qua đó gia tăng lực nâng để tăng tốc.Số lượng cánh tà có thể thay đổi tùy theo từng loại,với kích cỡ thông thường máy bay sẽ có khoảng 5 cánh tà ở mỗi bên cánh.
Cánh tà phía trước được Điều khiển bởi một số thanh mỏng ở mép,kéo dài về phía trước và ra phía ngoài mép cánh.Cách mô tả cánh tà ở trên có ảnh hưởng đến việc tăng diện tích và độ vồng của cánh,qua đó gia tăng lực nâng tổng thể. Một chiếc máy bay điển hình có thể có năm cánh tà ở phía trước của mỗi bên cánh.
Việc giảm tốc được thực hiện bằng cách mở tất cả các tấm cản trên cánh để giảm lực nâng và tăng lực cản. Việc này có hiệu quả tương tự như phanh khí động của máy bay chiến đấu,phi công có thể Điều khiển tốc độ bay một cách nhanh chóng, hầu hết phanh đều nằm ở phần than phía sau của máy bay.
Giữa các máy bay chiến đấu và máy bay thương mại có rất nhiều tính năng giống hệt nhau nhưng cũng có nhiều điểm khác biệt.Bề mặt Điều khiển có mối quan hệ với kích thước tổng thể của máy bay tạo nên sự khác biệt lớn nhất về kích thước. Bề mặt Điều khiển của máy bay chiến đấu lớn hơn nhiều so với bề mặt Điều khiển tương ứng trên một máy bay chở khách. Điều này đã phản ánh đến khả năng hoạt động và hiệu suất. Máy bay thương mại có yêu cầu Điều khiển thấp hơn,nó dành phần lớn thời gian bay ở chế độ hành trình để tiết kiệm nhiên liệu.Trong quá trình Điều khiển ,việc tạo nên sự thoải mái và an toàn cho hành khách là điều không được áp dụng cho máy bay quân sự.
4. Hệ thống điều khiển bằng liên kết cơ khí (Flight Control Linkage Systems) điều khiển các chuyển động (sơ cấp) bằng phương thức nào? Qua đó sự tác động đến thay đổi độ cao, hướng, liệng tương ứng ra sao?
- Hệ thống điều khiển bằng liên kết cơ khí (Flight Control Linkage Systems) điều khiển các chuyển động sơ cấp bằng cơ khí như thanh truyền hoặc cáp được nối trực tiếp với phi công.
- Sự tác động đến các chế độ bay:
· Điều khiển góc chúc ngóc của máy bay bằng cách di chuyển cột điều khiển buồng lái theo chiều dọc thân máy bay, đẩy cột điều khiển về phía trước sẽ làm máy bay chúc xuống và kéo cột điều khiển về phía đuôi máy bay sẽ giúp nó bay lên cao.
· Điều khiển để máy bay có thể liệng bằng cách di chuyển cột điều khiển từ bên này sang bên khác hoặc là xoay bộ điều khiển trục đòn gánh, đẩy cần điều khiển về bên phải để nghiêng cánh lái liệng phải và ngược lại.
· Quay trái phải của máy bay được điều khiển bằng bàn đạp lái hướng, nhấn bàn đạp trái làm máy bay bay sang bên trái và nhấn bàn đạp phải sẽ cho kết quả còn lại
5. Tinh chỉnh (trim)
Tại sao lại phải tinh chỉnh theo phương dọc (pitch trim) của máy bay trong quá trình bay? Các tác nhân nào gây ra ảnh hưởng đến quá trình cân bằng theo phương dọc?
- Cần đến hệ thống dẫn động tinh chỉnh vì có những lực khí động ảnh hưởng lên máy bay trong khi bay.
- Trọng lực máy bay ký hiệu là W đặt tại trọng tâm CG. Máy bay thăng bằng khi trọng tâm CG ở phía trước tâm áp CP. Khoảng cách giữa CG và CP ảnh hưởng tới sự thăng bằng trúc ngóc của máy bay. CG và CP càng gần thỉ càng kém thăng bằng và càng xa thì càng dễ thăng bằng.
- Khi lực nâng lớn hơn trọng lực sẽ tạo ra một mô men co chiều ngược kim đồng hồ. để điều chỉnh về thăng bằng thỉ đuôi máy bay sẽ tạo ra một lực hướng xuống, gây ra mô men cùng chiều kim đồng hồ. do cánh tay đòn lớn nên lực ở đuôi nhỏ gây ra mô men lớn. Giả thiết khoảng cách giữa CG và CP luôn không đổi thì phi công chỉ việc điều chỉnh lực ở đuôi thì máy bay sẽ chúc ngóc theo ý muốn.
- Trong thực tế thì CG thường thay đổi do dầu tiêu hao dần, hàng hóa vá khach hàng trên máy bay có thể di chuyển. Nhưng vị trí CG chỉ thay đổi trong phạm vi giới hạn nhất định. Giới hạn này quyết định đến khối lượng của mũi và đuôi máy bay. Tam ap CP cung thay đổi khia điều kiện bay thay đổi.
- Nếu CP di chuyển vể phía đuôi, thì yêu cầu lực tinh chỉnh ở đuôi tăng lên, do đó góc cánh đuôi phải tăng lên. Mô men truc ngoc tạo ra lúc này giống như là làm cho máy bay ngửng đẩu lên. Rât vất vả cho phi công liên tục phải điều chỉnh cần điều khiển với lực cần thiết, vì vậy có một cơ cấu chấp hành để hiệu quả trong việc điểu khiển trúc ngóc va trong trường hợp này là ngóc mũi máy bay. CP tiến về phía trước thì mũi máy bay se trúc xuống. ngóc mũi máy bay lên và chuc mũi xuống được gọi tương ứng là tinh chỉnh mũi lên và tinh chỉnh mũi xuống.
Những lý do cần phải tinh chỉnh chúc ngóc: khi máy bay tang tốc độ, thay đổi tốc độ gió, vi trí nhiên liệu thay đổi, cánh tà và các tấm phá dòng thay đổi. Những yêu cầu tinh chỉnh có thể dễ dàng cài đặt trong hệ thống điều khiển máy bay. trong trường hợp máy bay trên, phi công co 1 nút bấm tinh chỉnh bốn hướng ở trên chóp cần, nút này cho phép nhứng kiểu tinh chỉnh liêng, chúc ngóc được áp dụng mà tay vẫn trên cần điều khiển.
Những mô tả về hệ thống tinh chỉnh chúc ngóc phía trên là một phần cua việc điều khiển chúc ngóc. Tinh chỉnh liệng cũng tương tự như tinh chỉnh chúc ngóc bằng cách thay đổi góc của các cánh lái liệng thông qua hệ thống truyền động tinh chỉnh. Trinh chỉnh hướng được điều khiển bởi 2 hệ thống dẫn động ở đuôi đứng máy bay. 3 hệ thống tinh chỉnh này giúp cân bằng lực tác dụng lên máy bay khiến máy bay ổn định hơn khi mà điều kiện bay hay thay đổi.
6. Tải giả (feel). Tại sao lại phải tạo tải giả trong hệ thống điều khiển ?
Feel:cảm giác điều khiển: cảm giác mà phi công cảm nhận được khi điều khiển tàu bay, qua đó có thể áp dụng các áp lực cần thiết để điều khiển tàu bay. Tại các hệ thống điều khiển có trợ lực thì thường có một máy tạo tải giả để phi công có cảm giác này, giúp họ cảm nhận được cảm giác của mình.
ðCâu này nhóm Đức trình bày nên sửa lại hộ lớp nhé J
Tại sao lại phải tạo tải giả trong hệ thống điều khiển?
Khi hiệu suất của máy bay tăng vượt ngưỡng thể chất cho phép để người phi công có thể dùng lực lớn để di chuyển bề mặt điều khiển bay, người ta lắp đặt các hệ thống hỗ trợ điều khiển, ban đầu với hệ thống servo-boosting, sau đó là hệ cấp năng lượng điều khiển bay, việc lắp đặt hệ thống hỗ trợ trở nên cần thiết để có thể duy trì lực điều khiển lớn.
Tuy nhiên, một hạn chế với hệ thống hỗ trợ lực thuần là người phi công có thể không nhận biết được áp lực tác dụng lên máy bay và nó chỉ cung cấp một tái giả đồng đều.
Do đó “tạo tải giả” nhân tạo trở nên cần thiết.
7. Vẽ và Miêu tả sơ bộ quá trình làm việc của cơ cấu chấp hành tuyến tính truyền thống (Conventional Linear Actuator)?
8. Hệ thống fly-by-wire của A320 (A320 FBW System)
Có bao nhiêu máy tính (computer) tham gia trong hệ thống này này ?
Miêu tả hệ thống fly-by-wire của A320
- Có 7 máy tính tham gia trong quá trình điều khiển hệ thống FBW. Trong đó có 5 bộ máy tính bên trái để điều khiển pitching và rolling, 2 bộ máy tính bên phải để đk Rudder.
- Các quá trình điều khiển này được mô tả bằng các cánh điều khiển được sử dụng cho các chế độ khác nhau tạo nên các chức năng khác nhau: Ground spoiler (hạ cánh khẩn cấp), Speed brakes(phanh khí động), Roll spoiler(liệng).
- Có 3 hệ thống điện thủy lực trên MB: Green, Yellow, Blue. Các hệ thống thủy lực này được hoạt động độc lập để cung cấp năng lượng thủy lực cho các thiết bị truyền động điều khiển bay. Các hệ thống thủy lực này cũng được điều khiển bằng những máy tính riêng biệt, tương ứng
- Nhóm các hệ thống điều khiển cánh lái đuôi sau:
+ Cánh lái độ cao: mỗi cánh lái độ cao đều được chia làm 2 phần, mỗi phần được điều khiển bằng một hệ thống thủy lực và được điều khiển bằng các máy tính khác nhau.
Thiết bị truyền động đuôi ngang THS: cũng được đk bằng 2 hệ thống thủy lực khác nhau
Yaw damper: cũng vậy
Đuôi đứng (bên phải): cũng có 3 tấm do 3 hệ thống thủy lực khác nhau cung cấp năng lượng
- Chế độ M: điều khiển cơ khí (mechanical): bằng tay (trong trường hợp mất tất cả các nguồn năng lượng điều khiển, máy tính hỏng hết) lúc này: THS và Rudder được duy trì điều khiển bằng tay cho phép pitch và lateral control: chúc ngóc và hướng. Tính năng đk này được trình bày chi tiết trong quá trình cấp chứng chỉ cho MB.
- (Nhấn mạnh) Trong hệ thống đk bằng điện: Roll spoiler cần 8 tấm spoiler (nằm ngoài), Speed brake dùng 6 tấm spoiler (nằm trong) và Lift dumper (ground spoiler) dùng toàn bộ các tấm cản (trên mặt đất khi hủy bỏ cất cánh).
- Trong trường hợp rất hiếm khi tất cả các máy tính đều hỏng: thì mb vẫn có thể hạ cánh thông qua đuôi đứng và ổn định ngang được điều khiển bằng cơ cấu cơ khí-Hiển thị bằng chữ M (2 vị trí: THS và Rudder) trên hình. Cái này cho phép điều khiển sang ngang (lateral) và chúc ngóc được duy trì.
Cũ:
- Hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Cánh lái hướng
Tinh chỉnh đuôi nganh (reversionary mode)
Máy bay có 3 hệ thống điện thủy lực độc lập: màu xanh (B), màu xanh lá cây (G), màu vàng (Y). Hình 1.26 miêu tả vị trí các hệ thống này và sự vận hành thiết bị truyền động và thủy lực.
Tổng cộng có 7 máy tính thực hiện các nhiệm vụ điều khiển bay như sau:
• Two Elevator/Aileron Computers (ELACs). ELACs kiểm soát các thiết bị truyền động cánh lái liệng
• Three Spoiler/Elevator Computers (SECs). SECs kiểm soát tất cả các tấm cản lưng và ngoài ra kiểm soát thứ cấp thiết bị truyền động thang máy. Các phần cánh cản khác nhau có chức năng:
- Chế độ mặt đất: dung tất cả các tấm cản trong quá trình hạ cánh
- Chế độ phanh khí động: phía trong 3 phần cánh cản
- Chế độ giảm tải: phía ngoài 2 phần cánh cản (kết hợp với cánh liệng); chắc năng này đã cũ và gần như ko còn đc ứng dụng trong các mô hình gần đây.
- Tăng chuyển động liệng: phía ngoài 4 phần spoiler
• Two Flight Augmentation Computers (FACs). Kết hợp vs các thiết bị truyền động giảm chấn chống lắc ngang.
Ba hệ thống thủy lực, xanh dương, xanh lá cây và vàng, cung cấp năng lượng thủy lực để các thiết bị truyền động điều khiển bay theo các kí hiệu hiển thị trên bản đồ.
Trong một số trường hợp hiếm gặp là các máy tính đều gặp sự cố thì máy bay vẫn có thể bay và hạ cánh an toàn – điều này đã đc chứng minh trong quá trình cấp giấy chứng nhận xuất xưởng. Trong trường hợp này, thiết bị truyền động đuôi ngang (THS) và bộ phận bánh lái được điều khiển trực tiếp bởi các đầu vào cơ khí, đc hiển thị như M trong biểu đồ cho phép góc trúc góc và phương tàu bay đc duy trì.
Một số tính năng đáng chú ý của hệ thống FBW Airbus là họ không sử dụng quy ước cao độ thong thường và roll pitch. Người phi công điều khiển đầu vào pitch and roll bằng bộ điều khiển phụ trợ, và điều này đc chấp nhận rộng rãi trong hang không quốc tế.
9. (tiếp FBW). Từ 5 tấm cản (spoiler), hệ thống FBW tạo ra bao nhiêu chế độ điều khiển và dùng nó khi nào? (Tại sao lại chỉ dùng trong các trường hợp đó)
Các tấm cản (spoiler) được điều khiển logic để hoạt động tùy theo từng trường hợp.Từ 5 tấm cản (spoiler), hệ thống FBW tạo ra 3 chế độ điều khiển. Đó là:
+Roll spoiler: 4 tấm cản ngoài được sử dụng để cho mục đích liệng tại vì nó xa gốc cánh, tạo mô men lớn.
+ Speed brake/airbrake :Phanh khí động phải dùng các tấm bên trong tại vì lực lớn, gần gốc cánh kết cấu mới đủ cứng vững.
+ Ground spoiler: trong trường hợp hạ cánh khẩn cấp (hủy bỏ cất cánh khi đang hạ cánh) thì cả 5 tấm cản được sử dụng.
10. Trong tiến trình phát triển của FBW của Airbus (Airbus Fly-By-Wire Evolution), phương thức sử dụng các bề mặt điều khiển được thay đổi như thế nào ?
II, Hệ thống nhiên liệu
1. Bơm truyền nhiên liệu (Fuel Transfer Pumps) làm nhiệm vụ gì ? Yêu cầu kỹ thuật đối với bơm truyền là những gì ?
- Bơm truyền nhiên liệu là bơm nối các thùng nhiên liệu hoặc bơm từ thùng chứa sang tiêu hao, gom nhiên liệu trước khi đưa vào động cơ. Ngoài ra, việc chuyển nhiên liệu được dùng để tinh chỉnh chúc ngóc, tinh chỉnh ngang hoặc duy trì trọng tâm máy bay.
- Yêu cầu kỹ thuật đối với bơm truyền:
+ Làm việc an toàn trong điều kiện hết nhiên liệu.
+ Có bảo vệ nhiệt.
+ Bôi trơn/làm mát bằng chính nhiên liệu.
+ Lưu lượng lớn, áp suất thấp
2. Bơm tiêu hao nhiên liệu (Fuel booster Pumps) làm nhiệm vụ gì ? Yêu cầu kỹ thuật đối với bơm tiêu hao là những gì ?
- Bơm tiêu hao nhiên liệu có nhiệm vụ :Tăng ápnhiên liệu từ thùng tiêu hao đến động cơ và tránh quá trình sục khí (lẫn khí trong NL) gây xâm thực ở độ cao lớn, nhiệt độ nhiên liệu cao
- Yêu cầu:
+ Áp suất cấp cho NL >5psi so với áp suất hơi thực(~10-15psi <=> 0.6-0.9bar).
+ Cung cấp NL không dừng.
+ Nguồn năng lượng bằng điện (AC/DC), thủy lực (hoặc RAT).
+ Làm mát & bôi trơn bằng NL.
+ Làm việc an toàn trong đk hết nhiên liệu.
3. Van truyền nhiên liệu (Fuel Transfer Valves) cơ bản gồm những van nào và nêu vắn tắt chức năng kèm theo từng van.
- Van ngắt (shut-off valves):dùng để ngắt NL khi cần thiết
- Van nạp/xả (Refuel/defuel valves): nạp NL vào thùng chứa/xả NL để bảo dưỡng
- Van truyền chéo (Cross-feed valves): cấp NL đảo bên
- Van xả dầu (Fuel dump valve): xả NL khẩn cấp trên không.
- Van thông khí (Fuel vent valves): dùng khi nạp liệu (trên mặt đất/trên không). Yêu cầu: Vận hành bằng motor điện hoặc cuộn điện từ (solenoid)
- Van một chiều (Non-return Valves) (check valve): đảm bảo chiều vận
chuyển của NL
4. Tại sao phải tăng áp (Pressurisation) cho nhiên liệu, áp năng thường được lấy từ đâu ?
Lý do tăng áp cho nhiên liệu:
- Đơn giản là: Nếu thùng NL kín, khi bơm nhiên liệu vào sẽ làm thể tích khí giảm đi (vùng khí bị thu hẹp, trong khi áp suất của nó tăng lên). Sự tăng áp khi do bị bịt kín sẽ cản trở quá trình nạp nhiên liệu. Khi áp suất khí trong bình cân bằng với áp suất nhiên liệu bơm vào thì nhiên liệu không thể bơm vào được nữa. Nếu cưỡng bức tăng áp suất nạp: hậu quả có thể gây ra là nổ thùng.
- Tiêu hao nl do tự chảy đựa trên sự chênh lệch áp suất (do chênh lêch nhiên liệu) giữa các thùng, nếu không có thông hơi => tạo áp suất chân không trong bình nl, không chảy được.
- Khi bay ở độ cao lớn, áp suát khi quyển giảm mạnh, nhiệt độ sôi của nhiên liệu cũng hạ thấp, do đó nhiên liệu bị bay hơi nhiều hơn. Áp suất khi quyển giảm cũng gây ra hiện tượng tăng bọt khí do gần với áp suất hơi bão hòa.
- Việc tăng áp còn đóng vai trò cân bằng áp suất để bảo vệ kết cấu thùng, khi bay ở vận tốc lớn, áp suất động tác động bên ngoài thùng là lớn, nếu không cân bằng được áp suất bên trọng: thùng có thể bị bẹp.
Áp năng thường được lấy ở:
- Miệng lấy khí bên ngoài: gọi là tăng áp hở (tận dụng áp suất thủy động của MB bay ở vận tốc lớn)
- Tăng áp bằng máy nén, thiết bị: tăng áp kín
=> Thực tế là có cả sơ đồ tăng áp “nửa kín, nửa hở”.
6. Hệ thống truyền nhiên liệu từ phía trong cánh và phía ngoài cánh (Inboard and Outboard Fuel Transfers): Lý do ứng dụng hệ thống này ? Cách điều tiết truyền nhiên liệu trên máy bay được thực hiện như thế nào từ khi chuẩn bị bay đến khi tiêu hao nhiên liệu.
Do nó ảnh hưởng đến kết cấu.Hệ thống đó để luôn duy trì cái thùng bên ngoài cánh luôn đầy nhiên liệu.Nó chỉ được tiêu hao khi các thùng bên trong lượng nhiên liệu còn tương đối thấp.Hệ thống này áp dụng trong các máy bay thương mại từ A318-A320.Rõ hơn ảnh hưởng đến kết cấu theo mình là vì nó ở xa nên cánh tay đòn lớn,vì vậy chỉ cần 1 lực nâng nhỏ ở đó thôi thì tạo ra 1 momen rất lớn=>tạo lực cắt rất lớn ở gốc cánh.Chính vì thế mà nó giữ nhiên liệu lại để triệt tiêu bớt lực nâng ở bên ngoài cánh=>giảm lực cắt ở gốc cánh.
5. Tại sao và khi nào phải sử dụng hệ thống xả nhiên liệu khẩn cấp (Fuel Jettison) ?
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro