Thiết kế Máy bay & Nguyên lý Khí động lực học

Hình dạng này, gọi là airfoil, được thiết kế dựa trên nguyên lý Bernoulli. Không khí di chuyển qua mặt cong phía trên sẽ có vận tốc cao hơn và áp suất thấp hơn so với không khí di chuyển ở mặt phẳng phía dưới. Sự chênh lệch áp suất này tạo ra một lực hướng lên, gọi là lực nâng.

UAV, hay còn gọi là drone hoặc máy bay không người lái, là các phương tiện bay được điều khiển từ xa hoặc bay tự động. Tại Việt Nam, UAV được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp (phun thuốc, giám sát cây trồng), xây dựng (khảo sát địa hình), truyền thông (quay phim, chụp ảnh từ trên cao) và cả trong lĩnh vực quân sự.

Lực cản là lực chống lại chuyển động của máy bay trong không khí. Có hai loại chính: lực cản ký sinh (parasitic drag), bao gồm lực cản hình dạng và ma sát da, và lực cản cảm ứng (induced drag), được tạo ra do quá trình tạo ra lực nâng.

Tỷ lệ L/D là một thước đo hiệu quả khí động học của máy bay. Tỷ lệ càng cao, máy bay càng hiệu quả, có nghĩa là nó có thể bay xa hơn hoặc mang tải nặng hơn với cùng một lượng lực đẩy. Tỷ lệ này thay đổi tùy theo tốc độ và góc tấn.

Góc tấn là góc giữa đường tham chiếu trên cánh máy bay (dây cung cánh) và hướng của luồng không khí đang tới. Lực nâng tăng theo góc tấn cho đến một điểm tới hạn, gọi là góc tấn tới hạn. Vượt qua góc này sẽ gây ra hiện tượng thất tốc (stall).

Thất tốc xảy ra khi luồng không khí không còn bám vào bề mặt trên của cánh, gây ra sự sụt giảm đột ngột của lực nâng. Điều này làm máy bay mất khả năng điều khiển và có thể rơi. Phi công được huấn luyện để nhận biết và phục hồi từ tình trạng thất tốc.

Vật liệu composite, như sợi carbon gia cố polymer, có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng rất cao, chống ăn mòn tốt và có thể được tạo hình thành các hình dạng khí động học phức tạp. Điều này giúp máy bay nhẹ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn và có hiệu suất cao hơn.

Động cơ phản lực hoạt động theo nguyên tắc của Định luật 3 Newton. Nó hút không khí vào, nén lại, đốt cháy với nhiên liệu để tạo ra một luồng khí nóng tốc độ cao phụt ra phía sau. Lực phản lại của luồng khí này đẩy máy bay về phía trước.

Cả hai đều là động cơ phản lực. Động cơ turbojet tạo ra toàn bộ lực đẩy từ luồng khí đi qua lõi động cơ. Động cơ turbofan có một quạt lớn ở phía trước, đẩy một phần lớn không khí đi vòng qua lõi (bypass air). Luồng khí bypass này tạo ra phần lớn lực đẩy, giúp động cơ turbofan hiệu quả và êm hơn, phù hợp với máy bay thương mại.

Các bề mặt này cho phép phi công điều khiển máy bay quay quanh ba trục: cánh liệng điều khiển chuyển động lượn (roll), bánh lái độ cao điều khiển chuyển động chúc/ngóc (pitch), và bánh lái hướng điều khiển chuyển động lệch hướng (yaw).