Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 771 Mã bài: 165 Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt đến các thông số khí động đặc trưng cuả profile cánh máy bay Influence of surface’s heat to aerodynamic characterictics of airfoils Vũ Thành Trung Học viện kỹ thuật quân sự e-Mail: trung0903@yahoo.com Tóm tắt Bài báo đưa ra những kết quả tính toán bằng phương pháp số phân tích ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt giữa bề mặt profile cánh máy bay với dòng khí có vận tốc dưới âm đến các thông số khí động đặc trưng của profile. Qua nghiên cứu các phương pháp phân bố nhiệt khác nhau trên bề mặt profile rút ra kết luận rằng có thể tác động nhiệt theo những cách nhất định để tăng chất lượng khí động của profile, tăng lực nâng, giảm lực cản, tăng độ ổn định cân bằng tĩnh dọc trục. Abstract: Paper represents the results of parametric calculations of the influence of the surface heat exchange on the wing airfoil integral aerodynamic characteristics at subsonic speeds. It is obtained that specially organized heat exchange may be used for increasing the aerodynamic efficiency of the wing airfoil and his lifting properties. 1. Phần mở đầu Tăng chất lượng khí động (số K) của máy bay dân sự trong trạng thái bay bằng là một trong những vấn đề cấp thiết nhất của ngành hàng không hiện nay. Trong tương lai 10-15 năm tới máy bay dân sự cần phải có hiệu suất năng lượng ở mức 14-15 g/km/người. Đây là vấn đề rất hóc búa của khoa học đòi hỏi những nghiên cứu sâu sắc trên cả lý thuyết, tính toán và thực nghiệm. Hiện nay trên thế giới có hai hướng nghiên cứu để đạt được mục tiêu trên. Hướng thứ nhất sử dụng phương pháp hình học: trên cơ sở kết cấu cho trước, lựa chọn hình dạng của cánh, thân theo những giới hạn nhất định sao cho chất lượng khí động đạt được cao nhất. Khả năng của phương pháp này chưa phải đã hết nhưng việc tìm ra những hình dạng mới có đặc tính khí động cao đang trở nên ngày càng khó khăn. Phương pháp thứ hai, cũng chính là chủ đề nghiên cứu của bài báo, dựa trên giải pháp năng lượng để điều khiển dòng chảy. Trên cơ sở đốt nóng và làm lạnh bề mặt cánh, nghiên cứu ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt giữa bề mặt cánh với dòng khí cho phép đưa ra những phương án phân bố nhiệt có lợi cho mục đích giảm lực cản, tăng lực nâng, đồng thời tăng số K của các thiết bị bay có vận tốc dưới âm. 2. Cơ sở lý thuyết Các nghiên cứu và phân tích của bài báo được xây dựng trên cơ sở thẩm định những kết quả lý thuyết lần đầu tiên được công bố trong cuốn sách của TSKH người Nga Petrov A.S. xuất bản năm 2009: “Lý thuyết lực khí động cho vận tốc dưới âm” [1], trong đó tác giả cho rằng: sự gia tăng nhiệt độ bề mặt có thể làm giảm lực cản, giảm lực nâng của vật, và ngược lại khi giảm nhiệt độ bề mặt thì lực nâng và lực cản cùng tăng. Tuy nhiên các kết quả đưa ra trong tài liệu trên mới chỉ dừng lại ở mức phân tích lý thuyết, chưa chỉ rõ được bản chất vật lý hiện tượng và kiểm chứng bằng tính toán số, thực nghiệm. Trong khuôn khổ bài báo sẽ đưa ra những nghiên cứu tính toán theo phương pháp số về ảnh hưởng của các phương án phân bố nhiệt khác nhau trên bề mặt cánh, qua đó đưa ra kết luận về tính đúng đắn của lý thuyết nêu trên, đồng thời đưa ra phương án tác động của nhiệt đến các thông số khí động theo hướng mong muốn. 3. Cơ chế tác động của nhiệt lên dòng chảy Xét công thức Sutherland về sự biến đổi của độ nhớt động dưới tác dụng nhiệt: 3/2 μ 110,4 μ 110,4 T T T T             (1) trong đó, μ – độ nhớt động của dòng khí T – nhiệt độ dòng khí, 772 Vũ Thành Trung VCM2012 μ ∞ , T ∞ - độ nhớt động và nhiệt độ dòng khí tại vô cực. Theo công thức (1), rõ ràng khi nhiệt độ dòng khí tăng thì độ nhớt động cũng tăng. Chẳng hạn, khi nhiệt độ dòng khí là T ∞ = 255 K (–18C), nhiệt độ bề mặt vật là T = 353 K (+80C) thì nhiệt độ của lớp khí gần vật cũng xấp xỉ 353 K, tỷ lệ độ nhớt động của lớp khí đó so với vô cực là: μ 1,26 1 μ    Thế nhưng Petrov A.S lại khẳng định rằng lực cản giảm khi nhiệt độ tăng. Điều này có vẻ như là một nghịch lý. Nguyên nhân gì đã làm giảm lực cản khi độ nhớt động tăng? Để giải quyết nghịch lý này chúng ta sử dụng tích phân Krokko cho dòng chảy dừng (tích phân năng lượng của hệ phương trình Euler) để phân tích cơ chế tác động nhiệt đến dòng chảy: 0 [ ω] V T S H          (2) trong đó: V  – vận tốc dòng khí ω rot V    – véc tơ xoáy, S  – gradient entropy 0 H  – gradient tổng enthalpy Những vùng phát hoặc thu năng lượng là những nguồn phát sinh xoáy. Trong trường hợp profile cánh được làm nóng thì tổng enthalpy và entropy gần bề mặt profile đạt cực đại, gradient enthalpy có hướng vuông góc với bề mặt profile (xem H. 1). Nếu đặt vế phải của phương trình (1) là một véc tơ: 0 U T S H        (3) thì phương trình (1) chuyển về dạng: rot V V U      (4) Đánh giá giá trị gradient entropy và tổng enthalpy gần mặt trên của profile cánh P-185-12 cho thấy 0 H  và S  có cùng hướng và U  cũng có hướng 0 H  . H. 1 Gradient tổng enthalpy và entropy gần bề mặt profile P-185-12 với М  = 0,7, T = +80ºС, α = 2º Khi bề mặt cánh được làm nóng sẽ phát sinh những xoáy khí mới, ở mặt trên cánh là xoáy dương ω 0   , mặt dưới tạo ra xoáy âm ω 0   . Những xoáy này làm cho profile vận tốc trong lớp biên trở nên bớt «căng» hơn, gradient vận tốc nhỏ hơn, theo công thức Niuton hệ số lực ma sát vì vậy mà nhỏ hơn (H. 2). H. 2 Lực cản giảm khi đốt nóng bề mặt cánh 0 H Т= +80ºС 0 H  Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 773 Mã bài: 165 Như vậy chúng ta đã giải thích được cơ chế tác động của nhiệt độ lên lực cản khi làm nóng bề mặt cánh thông qua tích phân Krokko (1). Tuy nhiên, tích phân này chỉ đúng cho dòng chảy không nhớt bởi nó xuất phát từ hệ phương trình Euler. Trong trường hợp lớp biên nhớt (dòng chảy thực) thì tích phân suy biến về dạng [1]: 1 [ω ] Div П ρ H T S V         (5) trong đó П  - tenxơ ứng suất, biểu thị tất cả các thành phần tản mát. Cho trường hợp mặt phẳng : ω (0,0,ω ) z   . Phương trình (5) chuyển thành hệ : 1 ω (μ ), ρ ω 0. x z y z x H S V T V x x y y H S T V y y                      (6) Dễ thấy, phương trình thứ hai của hệ (6) có dạng giống hệt tích phân Krokko (1), vậy nên những lập luận phía trên là hoàn toàn có cơ sở và có thể chấp nhận được. Trong trường hợp bề mặt profile cánh được làm lạnh thì tổng enthalpy gần cánh là cực tiểu (H. 3), gradient entropy và tổng enthalpy hướng ra theo véc tơ pháp tuyến, ở mặt trên cánh phát sinh những xoáy khí mới ω 0   , còn ở mặt dưới cánh phát sinh xoáy dương ω 0   . Những xoáy này làm cho profile vận tốc ở lớp biên trở nên « căng » hơn, gradient vận tốc lớn hơn, dẫn đến hệ số lực ma sát cũng lớn hơn. H. 3 Lực cản tăng khi bề mặt cánh được làm lạnh Nếu đốt nóng mặt dưới cánh hoặc làm lạnh mặt trên cánh thì xoáy khí phát sinh là xoáy âm ω 0   , lưu lượng xoáy đi qua chu tuyến bao quanh cánh vì thế tăng, giá trị tuyệt đối của lưu số tăng, lực nâng vì vậy cũng tăng. 4. Phương pháp số thẩm định kết quả Những lập luận lý thuyết được chứng thực bằng kết quả tính toán số trong khuôn khổ bài toán biên của phương trình Navier-Stokes (trung bình hóa theo Reynolds). Các kết quả tính toán thu trên gói phần mềm ANSYS CFX với model nhiễu k-ω được sử dụng để xây dựng và phân tích các đồ thị C x (α), C y (α), M z (C y ), K(C y ). Nghiên cứu tiến hành trên cơ sở bài toán dừng cho profile cánh mang mã số P-185-12 của Viện thủy khí động học trung ương TSAGI – Liên Bang Nga. Chiều dày tương đương cánh là 12,5% (H. 4), số Reynolds Re = 2·10 6 . Rất nhiều phép tính với các số Mach và góc tấn khác nhau đã được thực hiện để thẩm định tính chính xác của kết quả. Cụ thể: số Mach М = 0,60÷0,74 với bước ∆M = 0,02, góc tấn α = 0÷9º với bước ∆α = 0,5º. Nhiệt độ dòng khí chảy tới profile: T ∞ = −18ºС. Lưới điểm là lưới có cấu trúc với 136.000 nút, chiều cao ô lưới đầu tiên là 10 - 6 m. Các hệ số lực cản, lực nâng, mô men được tính trong hệ tọa độ tốc độ OX a Y a Z a . H. 4 Profile cánh P-185-12 và lưới điểm Các trạng thái khác nhau của bề mặt profile được nghiên cứu tỉ mỉ và kỹ lưỡng nhằm đưa ra kết quả thuyết phục về khả năng thay đổi của các thông số khí động dưới tác động nhiệt, cụ thể là: 774 Vũ Thành Trung VCM2012 1. Bề mặt cả profile cách nhiệt. 2. Nhiệt độ bề mặt cả profile duy trì ở các mức: Т = −80ºС, −40ºС, 0ºС, +40ºС, +80ºС. 3. Nhiệt độ mặt trên và mặt dưới profile không giống nhau, mặt dưới nóng hơn với nhiệt độ T low = +80ºС, mặt trên lạnh với T up = −80ºС, −40ºС, 0ºС. 4. Một mặt profile cách nhiệt, mặt còn lại có nhiệt độ thay đổi từ −120ºС đến +120ºС 5. Kết quả tính toán Kết quả tính toán thu được cho các số Mach khác nhau hoàn toàn tương đương, vì vậy trong khuôn khổ bài báo chỉ trình bày một trường hợp tiêu biểu với М ∞ = 0,6. Như đã biết, lực cản khí động được tạo thành từ lực cản ma sát và lực cản áp suất. Trên H. 5 mô tả đồ thị hệ số lực cản ma sát (Cxfa) theo góc tấn (alpha) trong các trường hợp phân bố nhiệt cơ bản: profile cách nhiệt (đường “adiabat”), profile với nhiệt độ bề mặt −80ºС (đường “Т = −80С”) và profile được đốt nóng tới + 80ºС (đường “Т = +80С”). Rõ ràng, tại mỗi góc tấn, khi nhiệt độ tăng thì lực cản ma sát giảm và ngược lại, khi nhiệt độ giảm thì ma sát tăng. Điều này có vẻ mâu thuẫn với lý thuyết vì khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt động tăng, dẫn tới ma sát tăng, nhưng thực tế chứng minh với profile cánh thì khi nhiệt độ tăng sẽ kéo theo sự phát sinh những xoáy mới ở khu vực gần profile, những xoáy này làm giảm gradient vận tốc, dẫn tới suy giảm lực ma sát. Đối với lực cản áp suất thì chưa có công thức nào hay lý thuyết nào nói về sự biến đổi của nó dưới tác động nhiệt, mọi suy đoán phải dựa trên tính toán và thực nghiệm để xác minh. Các đồ thị trên H. 6 mô tả hệ số lực cản áp suất theo góc tấn alpha. Dễ thấy, trái ngược với lực cản ma sát, khi được làm lạnh thì lực cản áp giảm, khi làm nóng thì lực cản áp tăng. 0,005 0,0055 0,006 0,0065 0,007 0,0075 0,008 0,0085 0,009 0 1 2 3 4 5 6 7 alpha Cxfa T = - 80C adiabat T = + 80C H. 5 Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt đến lực cản ma sát 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,01 0 1 2 3 4 5 6 7 alpha Cxpa T = - 80C adiabat T = + 80C H. 6 Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt đến lực cản áp suất Như vậy khi làm lạnh bề mặt cánh thì lực cản tăng theo phương tiếp tuyến (lực cản ma sát) và giảm theo pháp tuyến (lực cản áp suất). Khi làm nóng bề mặt cánh thì ngược lại, lực cản tiếp tuyến giảm và lực cản pháp tuyến tăng. Tổng của hai lực cản này cho ta lực cản tổng hợp, và được diễn tả trên H. 7. Trên H.7, tại bất kỳ giá trị góc tấn nào trong khoảng từ 0º đến 7º ta đều nhận thấy rằng tổng lực cản giảm khi nhiệt độ tăng, và ngược lại lực cản tăng khi nhiệt độ bề mặt cánh giảm. Điều này chứng minh lý thuyết nêu trên là hoàn toàn đúng đắn. 0,01 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0 1 2 3 4 5 6 7 alpha Cxa T= - 80C adiabat T= + 80C H. 7 Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt đến lực cản tổng hợp Lý thuyết trong cuốn sách của TSKH Petrov A.S. có nêu rằng: với góc tấn dương, sự tăng nhiệt độ bề mặt cánh sẽ làm giảm đóng góp của thành phần hoàn lưu (circulation) vào lực nâng, làm cho lực nâng bị giảm. Khi làm lạnh bề mặt cánh thì ngược lại, thành phần hoàn lưu sẽ làm tăng lực nâng. Để chứng mình khẳng định này có thể xem xét kết quả tính toán số trên đồ thị H. 8, nơi mô tả hệ số lực nâng С уа theo góc tấn với các trường hợp phân bố nhiệt nêu trên. Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 775 Mã bài: 165 Dễ thấy, sự sụt giảm nhiệt độ làm cho lực nâng tăng lên đáng kể so với trường hợp profile cách nhiệt. Tại góc tấn lớn (9º) sự gia tăng là ΔС уа ≈ 0,04, tương đương 4% giá trị cực đại của hệ số lực nâng trong trường hợp profile cách nhiệt. Nghiên cứu sâu hơn nữa bằng cách giữ một bề mặt cách nhiệt và thay đổi nhiệt độ của bề mặt còn lại sẽ cho thấy từng bề mặt profile cánh tác động đến các lực khí động ra sao. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 2 4 6 8 10 alpha Cya adiabat T=-80C T=+80C H. 8 Ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt đến lực nâng Trên H. 9 mô tả trường hợp mặt dưới profile cách nhiệt, mặt trên có nhiệt độ thay đổi từ −120°С đến +120°С. Dễ thấy, đường Т up = −120°C nằm trên cao nhất, nó tương ứng với trường hợp lực nâng cao nhất, còn đường Т up = +120°C nằm thấp nhất nói lên rằng lực nâng của profile này nhỏ nhất. Rõ ràng là khi được làm lạnh thì với mỗi góc tấn dương, lực nâng tăng đơn điệu theo các mức giảm nhiệt độ mặt trên của profile. Ngược lại, khi đốt nóng mặt trên kết quả cho thấy lực nâng giảm rõ rệt, nhiệt độ càng tăng thì lực nâng càng giảm. H. 10 mô tả trường hợp ngược lại khi mặt trên profile được giữ cách nhiệt, còn mặt dưới có nhiệt độ thay đổi từ −120°С đến +120°С. Điều đặc biệt nhận thấy là tất cả các đồ thị hầu như nhập lại làm một tại mọi điểm, điều đó nói lên rằng sự thay đổi nhiệt độ mặt dưới profile tác động rất ít đến lực nâng. Như vậy, đóng góp chính vào sự thay đổi lực nâng là mặt trên profile. H. 11 mô tả đồ thị số K của profile trong các trường hợp phân bố nhiệt khác nhau. Dễ thấy, khi làm lạnh toàn bộ profile (các đường Т = − 80ºС, Т = −40ºС) thì số K tăng (so với trường hợp profile cách nhiệt), khi làm nóng toàn bộ profile (Т = + 80ºС, Т = + 40ºС) thì số K giảm, thêm vào đó, càng tăng nhiệt độ thì K càng giảm mạnh. Số K lớn nhất quan sát được ở trường hợp đồng thời làm nóng mặt dưới và làm lạnh mặt trên cánh với nhiệt độ tương ứng là +80ºС và –80ºС. So sánh với profile cách nhiệt thu được ΔК max = 5,6, tương đương 9% giá trị К max của profile cách nhiệt. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 0 1 2 3 4 5 6 alpha Cya Tup=-120C Tup=-80C Tup=-40C Tup=0C Tup=+40C Tup=+80C Tup=+120C adiabat H. 9 Hệ số lực nâng với profile có mặt dưới cách nhiệt 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 alpha Cya Tlow=-120C Tlow=-80C Tlow=-40C Tlow=0C Tlow=+40C Tlow=+80C Tlow=+120C H. 10 Hệ số lực nâng với profile có mặt trên cách nhiệt 0 10 20 30 40 50 60 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Cya K adiabat T= - 80C T= - 40C T= 0C T= + 40C T= + 80C Tup= - 80C,Tlow= + 80C Tup= - 40C,Tlow= + 80C Tup= 0C,Tlow= + 80C H. 11 Đồ thị số K của profile trong các trường hợp phân bố nhiệt khác nhau 776 Vũ Thành Trung VCM2012 Cần chú ý thêm, giá trị hệ số lực nâng tương đương với К max tăng khi làm lạnh và giảm khi làm nóng profile, và nó đạt giá trị lớn nhất trong trường hợp đồng thời đốt nóng mặt dưới và làm lạnh mặt trên cánh. Xem xét trường hợp thay đổi nhiệt độ chỉ một mặt profile nhận thấy rằng, nếu giữ cho mặt dưới cách nhiệt, còn mặt trên có nhiệt độ thay đổi trong khoảng từ −120ºС đến +120ºС thì sự biến đổi của số K hoàn toàn tương tự như hệ số lực nâng C ya : giảm khi làm nóng và tăng khi được làm lạnh (H. 12). 0 10 20 30 40 50 60 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Cya K Tup= + 120C Tup= + 80C Tup= + 40C adiabat Tup= 0 C Tup= - 40C Tup= - 80C Tup= - 120C H. 12 Số K của profile trong trường hợp mặt dưới cách nhiệt Nếu giữ cho mặt trên profile cách nhiệt, thay đổi nhiệt độ mặt dưới từ −120ºС đến +120ºС, thì thu được hiện tượng hoàn toàn ngược lại (H. 13). Trong trường hợp này ta nhận thấy: mặc dù lực nâng không hề thay đổi theo nhiệt độ mặt dưới profile (H. 9), nhưng do lực cản giảm khi nhiệt độ tăng nên số K vì thế tăng lên theo chiều tăng của nhiệt độ mặt dưới, và giảm khi mặt dưới bị làm lạnh. Trên H. 14 thống kê và so sánh các khả năng tốt nhất có thể làm tăng số K của profile cánh. Ta thấy giá trị lớn nhất K max của hai trường hợp có một mặt cách nhiệt là gần như bằng nhau, chỉ khác nhau là với trường hợp mặt trên cách nhiệt, mặt dưới được làm nóng thì K max đạt được tại giá trị C ya nhỏ hơn, sau đó đồ thị biến hóa gần như tương đương với trường hợp toàn bộ profile cách nhiệt, và giá trị K của nó kém hơn trường hợp mặt dưới cách nhiệt rất nhiều. Nếu đồng thời làm nóng mặt dưới và làm lạnh mặt trên cánh với các nhiệt độ tương ứng là T low = +80ºС, T up = −80ºС thì có thể tăng К max lên hơn một đơn vị nữa (ΔК max > 1). So sánh giá trị К max khi đó với trường hợp profile cách nhiệt thu được: ΔК max = 4,5, tương đương 8,8% K max ban đầu. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Cya K Tlow= + 120C Tlow= + 80C Tlow= + 40C adiabat Tlow= 0 C Tlow= - 40C Tlow= - 80C lowT= - 120C H . 13 Số K của profile trong trường hợp mặt trên cách nhiệt 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Cya K adiabat low adiabat, Tup = - 80C Tlow = + 80C, Tup = - 80C up adiabat, Tlow = + 80C H. 14 So sánh các trướng hợp có số K lớn nhất Như vậy, nếu cần thiết phải tăng lực nâng thì có thể làm lạnh mặt trên cánh, nếu cần giảm lực cản thì đốt nóng mặt dưới cánh, và phương án tốt nhất để thu được số К max cao là đồng thời làm nóng mặt dưới và làm lạnh mặt trên cánh. Nghiên cứu độ ổn định cân bằng tĩnh dọc theo moment M z (C ya ) trên H. 15 cho thấy: khi bị đốt nóng giá trị M z tăng, đồ thị tiến gần đến trục hoành, profile dễ mất ổn định cân bằng tĩnh dọc. Khi được làm lạnh độ ổn định của profile cao hơn, và sự ảnh hưởng đến profile tỷ lệ thuận với cường độ nhiệt (lạnh hay nóng) đặt trên bề mặt cánh. Khẳng định trên thể hiện rõ ràng hơn ở H. 16 với đồ thị dM z /dC ya theo C ya miêu tả khoảng cách từ trọng tâm cánh đến tâm khí động của 3 trường hợp Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 777 Mã bài: 165 điển hình là: profile cách nhiệt, profile lạnh đến −80ºС và profile nóng đến +80ºС. Dễ thấy, khi tăng dần góc tấn thì profile nóng mất cân bằng tĩnh dọc nhanh hơn, profile lạnh có độ dự trữ cân bằng dọc lớn nhất. -0,1 -0,09 -0,08 -0,07 -0,06 -0,05 -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Cya Mz adiabat T= - 80C T= - 40C T= 0C T= + 40C T= + 80C Tup= -80 C,Tlow= + 80C Tup= - 40C,Tlow= + 80C Tup= 0C,Tlow= + 80C H. 15 Độ ổn định cân bằng tĩnh dọc của profile -0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Cya dMz/dCya adiabat T= - 80C T= + 80C H. 16 Sự thay đổi tâm khí động khi làm nóng và làm lạnh profile Một hệ quả rất quan trọng trong nghiên cứu ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt đến các thông số khí động profile là sự thay đổi giá trị hệ số lực nâng cho phép Cy cp (cho đến khi profile mất cân bằng tĩnh dọc). Khi profile được làm nóng Cy cp giảm, còn khi làm lạnh thì nó tăng. Điều đó được thể hiện rõ ràng trên H.16, và có thể lý giải như sau: khi tăng dần góc tấn, việc làm lạnh phần trên cánh đã làm quá trình dòng khí bị bứt ra khỏi profile diễn ra chậm hơn, còn việc đốt nóng profile làm cho quá trình đó diễn ra nhanh hơn, và profile mất cân bằng sớm hơn. Trong trường hợp hiện tại giá trị cho phép của hệ số lực nâng khi được làm lạnh đến −80ºС tăng lên một đại lượng là ∆Cy cp ≈ 0,08 so với profile cách nhiệt. 6. Kết luận Trong khuôn khổ bài báo đã trình bày chi tiết kết quả tính toán số nghiên cứu ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt giữa profile cánh và dòng khí đến các thông số khí động học của profile, qua đó khẳng định kết quả lý thuyết trong tài liệu tham khảo. Rõ ràng là có thể tác động đến lực cản, lực nâng, số K và độ ổn định cân bằng tĩnh dọc trục thông qua việc làm nóng hay làm lạnh một mặt, hay cả profile cánh. Tuy nhiên nếu dùng các phương pháp dẫn nhiệt thông thường để thay đổi nhiệt độ bề mặt cánh thì hiệu suất thu được là rất thấp. Giá trị khoa học của nghiên cứu trong bài báo được khẳng định khi ứng dụng khí hoá lỏng làm nhiên liệu thay cho xăng máy bay. Điều này có ý nghĩa thực tiễn vô cùng lớn trong tương lai, khi nguồn năng lượng tự nhiên đang cạn dần. Khí hoá lỏng với nhiệt độ bản thân thấp cho phép tự động làm lạnh bề mặt cánh mà không tốn năng lượng. Trên đường đến động cơ nhiên liệu cần được làm nóng, và sẽ làm cho bề mặt cánh nóng lên theo. Có thể mở rộng nghiên cứu dùng phương pháp số cho cả mô hình máy bay thật kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm trong ống thổi khí động để so sánh kết quả tính toán, đồng thời nghiên cứu việc bố trí khí nhiên liệu hoá lỏng trên máy bay sao cho hiệu năng thu được là cao nhất. Tài liệu tham khảo 1. Петров А.С. Теория аэродинамических сил при дозвуковых скоростях. Учебное пособие. – М.: МФТИ, 2007. –236 с. Vũ Thành Trung sinh năm 1981. Anh học đại học tại Khoa Cơ học chất khí và kỹ thuật bay Trường Đại học Vật lý kỹ thuật Matxcova – LB Nga từ năm 1999, tốt nghiệp thạc sỹ năm 2007 và nhận bằng tiến sỹ của trường năm 2012 về chuyên ngành Khí động học và các quá trình trao đổi nhiệt của khí cụ bay. Hiện anh là giảng viên Khoa Hàng không vũ trụ Học viện Kỹ thuật quân sự. Hướng nghiên cứu chính là khí động học máy bay tên lửa. . năng thay đổi của các thông số khí động dưới tác động nhiệt, cụ thể là: 774 Vũ Thành Trung VCM2 012 1. Bề mặt cả profile cách nhiệt. 2. Nhiệt độ bề mặt cả profile duy trì ở các mức: Т =. cứu sâu hơn nữa bằng cách giữ một bề mặt cách nhiệt và thay đổi nhiệt độ của bề mặt còn lại sẽ cho thấy từng bề mặt profile cánh tác động đến các lực khí động ra sao. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0. phương pháp số phân tích ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt giữa bề mặt profile cánh máy bay với dòng khí có vận tốc dưới âm đến các thông số khí động đặc trưng của profile. Qua nghiên cứu các phương