NGHIÊN CỨU TỐI ƯU BIÊN DẠNG KHÍ ĐỘNG CỦA KHÍ CỤ BAY ĐIỀU KHIỂN MỘT KÊNH
Cơ kỹ thuật
Luận án "Nghiên cứu tối ưu biên dạng khí động của khí cụ bay điều khiển một kênh" của Trần Mạnh Tuân, ngành Cơ kỹ thuật, được hoàn thành tại Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự vào năm 2022. Đề tài tập trung vào việc tối ưu hóa biên dạng khí động của khí cụ bay (KCB) điều khiển một kênh sử dụng dây vì cáp, nhằm đáp ứng yêu cầu về tính ổn định, khả năng điều khiển và hệ số quá tải trong chiến tranh hiện đại. Nhu cầu cải tiến KCB hiện có và thiết kế mới đòi hỏi lựa chọn biên dạng khí động tối ưu để nâng cao vận tốc, tầm bay và uy lực chiến đấu.
Mục tiêu chính của luận án là xây dựng và giải bài toán tối ưu biên dạng khí động cho KCB điều khiển một kênh, dựa trên phân tích động lực học bay và tính toán bộ hệ số khí động. Để đạt được mục tiêu này, luận án đã nghiên cứu xây dựng chương trình mô phỏng chuyển động bay của KCB điều khiển một kênh, thiết lập bài toán và phương pháp giải tối ưu biên dạng khí động, và tối ưu các tham số thiết kế cụm cánh trước cho KCB điều khiển một kênh cải tiến. Đối tượng nghiên cứu là KCB điều khiển một kênh sử dụng dây vì cáp, với phạm vi tập trung vào tối ưu biên dạng khí động.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết, thực nghiệm và mô phỏng kiểm chứng. Luận án đã xây dựng mô hình toán mô phỏng đầy đủ chuyển động bay và phương pháp tối ưu biên dạng khí động cho KCB, có ý nghĩa ứng dụng trong thiết kế, cải tiến KCB điều khiển một kênh và phục vụ công tác đào tạo, nghiên cứu trong Quân đội. Phương pháp PSI (Parameter Space Investigation) được lựa chọn để giải bài toán tối ưu đa mục tiêu với nhiều tham số và ràng buộc phức tạp.
Luận án đã xây dựng hệ phương trình vi phân tổng quát mô tả chuyển động 6 bậc tự do của KCB, bao gồm các lực và mô-men tác dụng (trong đó có lực căng dây vì cáp), phương pháp dẫn và thuật toán điều khiển, cùng chương trình mô phỏng động lực học bay bằng Matlab Simulink. Bài toán tối ưu biên dạng khí động được thiết lập với các hàm mục tiêu về hệ số chất lượng khí động, tính ổn định và tính điều khiển được, cùng các ràng buộc liên quan. Các phương pháp đã xây dựng được kiểm chứng và ứng dụng để tối ưu tham số thiết kế bộ cánh trước của KCB điều khiển một kênh cải tiến, qua đó xác định được phương án thiết kế tối ưu có tính điều khiển và ổn định tốt hơn phương án cơ sở.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình toán và chương trình mô phỏng động lực học bay cho lớp KCB điều khiển một kênh bằng dây vì cáp, thiết lập và giải bài toán tối ưu biên dạng khí động bằng phương pháp nghiên cứu không gian tham số sử dụng chuỗi LPt, và xác định được bộ tham số thiết kế tối ưu cho cánh trước của loại KCB này đang được nghiên cứu phát triển tại Việt Nam. Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm hoàn thiện mô hình lực căng dây, kiểm chứng bằng thử nghiệm bắn bay, và tối ưu biên dạng khí động cho các loại KCB khác.