Mở đầu Kết luận: Bài báo nay đưa ra phương pháp thiết kế cau hình UAV dựa trên tính toán với sự hỗ trợ từ các công cụ CAD/ CAE và phương pháp Pugh’s nhưng không phụ thuộc vào kinh nghiệm hay nhận định của người thiết kế. Các biến thiết kế còn chưa day đủ vả việc sử dụng QFD hạn chế dẫn đến chưa đáp ứng day đủ yêu câu thiết kế. Sadraey trình bày trình tự thiết kế UAV qua các bước: Phân tích dữ liệu dau vào, thiệt kê câu hình, thiệt kê sơ bộ [2]. ị UAV Design requirements (Performance, stability, controllability, cost, time, operational, and manufacturing) ___—' | ini hd Conceptual Design ge Preliminary Design igi Detail Design N : Test and Evaluation Production Hình 1.6 Quy trình thiết kế [2] UAV bao gồm nhiều thành phân chính như bảng bên dưới.
Giai đoạn thiết kế cau hình cần phải phát triển các biến thiết kế đáp ứng yêu cau thiết kế, trong đó việc đánh giá và chọn lựa dựa nhiều trên kinh nghiệm của người thiết kế.1 Các thành phân chính của một UAV [2] Trang 6 Chương 1: Mở đầu No | Component Primary function Major areas of influence | Fuselage Payload accommodations UAV performance, longitudinal stability, lateral stability, cost 2 Wing Generation of lift UAV performance, lateral stability 3 | Horizontal tail Longitudinal stability Longitudinal trim and control 4 | Vertical tail Directional stability Directional trim and control, stealth, 5 Engine Generation of thrust UAV performance, stealth, cost, control 6 | Landing gear Facilitate take-off and landing UAV performance, stealth, cost 7 Control surfaces | Control Maneuverability, cost 8 | Autopilot Control, guidance, and navigation | Maneuverability, stability, cost, flight safety Đối với mỗi thành phan chính, người thiết kế phải chọn một giải pháp tối ưu đáp ứng yêu cau thiết kế. Các yêu cau thiết kế thường tác động lên nhiều hơn một thành phân, nhưng chúng ta chỉ chú ý đến thành phần bị ảnh hưởng nhiều nhất. Việc chọn lựa dựa trên việc phân tích sự cân băng giữa các yêu tô, các thuận lợi và khó khăn trong mỗi liên hệ với các thành phan khác.2 Các thành phân chính của UAV với các giải pháp thiết kế [2] Component Configuration alternatives Fuselage - Geometry: lofting, cross section - Internal arrangement - What to accommodate (e. fuel, engine, and landing gear)? Wing - Type: Swept, tapered, dihedral; - Location: Low-wing, mid-wing, high wing, parasol - High lift device: flap, slot, slat - Attachment: cantilever, strut-braced Horizontal tail - Type: conventional, T-tail, H-tail, V-tail, inverted V - Installation: fixed, moving, adjustable - Location: aft tail, canard, three surfaces + Vertical tai Single, twin, three VT, V-tail Engine - Type: turbofan, turbojet, turboprop, piston-prop, rocket - Location: (e.
under fuselage, under wing, beside fuselage) - Number of engines Landing gear - Type: fixed, retractable, partially retractable - Location: (e. nose, tail, multi) Control surfaces Separate vs. all moving tail, reversible vs. irreversible, conventional vs.
elevon, ruddervator) Autopilot - UAV: Linear model, nonlinear model - Control subsystem: PID, gain scheduling, optimal, QFT, robust, adaptive, intelligent - Guidance subsystem: Proportional Navigation Guidance, Line Of Sight, Command Guidance, three point, Lead - Navigation subsystem: Strap down, stable platform, GPS Bang 1.3 Mối liên hệ giữa các thành phan chính va yêu cau thiết kế [2] Trang 7 Chương 1: Mở đầu No | Design requirements UAV component that affected most, or major design parameter 1 Payload (weight) requirements Maximum take-off weight Payload (volume) requirements Fuselage 2 Performance Requirements (Range and Endurance) | Maximum take-off weight 3 Performance requirements (maximum speed, Rate Engine; landing gear; and wing of climb, take-off run, stall speed, ceiling, and turn performance) 4_ | Stability requirements Horizontal tail and vertical tail 5 Controllability requirements Control surfaces (elevator, aileron, rudder), Autopilot 6 Flying quality requirements Center of gravity, Autopilot 7 Airworthiness requirements Minimum requirements, Autopilot 8 Cost requirements Materials; engine; weight,. 9 Timing requirements Configuration optimality 10 | Trajectory requirements Autopilot Ce ee ee uẾ Aircraft Performance Design Requirements (Maximum speed, range, endurance, rate of climb, take-off run, stall speed, maneuverability) (payLoad) ! SF $+ ft 4 +4 Determine aircraft Maximum Take-Off Weight (Wo) Determine Wing area (S,.¢) and Engine thrust (T) (or power (P)) it Determine autopilot primary characteristics ’ ' ' Output: Wyo, S,.¢ and T (or P), and autopilot data Hình 1.7 Quy trình thiết kế sơ bộ [2] Kết luận: Bài báo đã trình bày phương pháp thiết kế một UAV dựa trên tiếp cận kỹ thuật thông qua các bước thiết kế cấu hình, sơ bộ và chi tiết. Trong mỗi giai đoạn thiết kế, tác giả đã mô tả dựa trên các lưu đồ thiết kế từ cấu hình đến chi tiết cho các thành phân chính. Cuối bài báo là phần tổng hợp toàn bộ quy trình thiết kế mot UAV hoàn chỉnh trong 50 bước.5 Pham vi nghiên cứu: Xây dựng quy trình thiết kế hình dạng và tối ưu thông số đặc tính cùng với độ ôn định theo yêu cầu của khách hàng, phù hợp với điều kiện tại Việt Nam và có các thông số hoạt động như sau : Trang 8 Chương 1: Mở đầu e Độ cao hoạt động: 1000m (3280 ft).
e Vận tốc bay băng: tối đa 41. e Thời gian bay: 8 tiếng liên tục. e Tải trọng hữu ích: tối đa 5kg. e Động cơ sử dụng: chong chóng.
e Tam bay: 100km.6 Phương pháp nghiên cứu: Dé tài sử dụng công cụ triển khai chức năng các thành phần (QFD) phương pháp phân tích tiếp cận khác như phương pháp chọn lựa Pugh’s để đánh giá, phân tích các dữ liệu đầu vào, từ đó xác định yêu cầu và mục tiêu thiết kế. Việc khảo sát dựa trên cơ sở dữ liệu mới nhất được cập nhật và tong hợp. Ngoài ra, cơ sở của các đánh giá, phân tích và chọn lọc sự tương quan giữa các thông số giữa khách hàng và kỹ sư dựa trên quy luật đánh giá từ nhiều mẫu thiết kế để từ đó đưa ra xu thế lựa chọn. Cuối cùng là phương pháp tối ưu đáp ứng nhiều mục tiêu thiết kế khác nhau.1 QFD (Quality Function Deployment) [19]: được dién giai la tran đồ chức năng các thành phân, đó là một công cụ quan trọng trong nghành công nghiệp sản suất dé cải thiện chất lượng.
QFD được nghiên cứu và phát triển tại Nhật cuối thập niên 1960, bởi Giáo sư Shigeru Mizuno và Yoji Akao với mục đích là phat triển một phương pháp kiểm tra chất lượng chắc chan trong đó sự thỏa mãn yêu cầu của khách hàng được đưa vao sản phẩm trước khi tạo ra nó. Ý nghĩa quan trọng của việc kiểm soát các thành phân này là hướng đến việc cải thiện những vấn đề trong quá trình tạo ra sản phẩm cũng như quá trình sau đó và hướng sản phẩm sau cùng đạt đến những yêu cầu của khách hàng một cách cao nhất. Trang 9 Chương 1: Mở đầu Correlation Matrix Matrix B. Engineering Attributes or HOWS : : 2 Engineering Attributes E.
Competition Benchmarking Benchma. Customer Requirements or WHATS < C. Relative and Absolute caDA cont Relative and Absolute Importance Elgjdtiree Hình 1.8 Ngôi nha chất lượng QFD [2] Trong ngôi nhà chất lượng các giá trị được diễn tả như sau: Yêu cầu khách hang (customer requirement) Đây là phần đầu tiên và quan trọng nhất của ma trận trong ngôi nhà chất lượng. Danh mục thông tin về những yêu cầu của khách hàng cho sản phẩm sẽ được mô tả theo ngôn ngữ của họ, hay còn gọi là tiếng nói của khách hàng.
Khách hang được khuyến khích để mô tả những gì họ cần và các van đề của họ đối với sản phẩm. Danh mục những yêu cầu đã thu thập này sẽ được đưa vào trong ngôi nhà chất lượng. Và ở trong quá trình thu thập thông tin khách hàng thì chúng ta luôn phải đặt ra câu hỏi “gì” (“what”), ví dụ như khách hàng mong muốn gi ở thiết kế của chúng ta, khách hàng cần gì. Đó là những điều cần thiết để làm cho thết kế của chúng ta sẽ thỏa được khách hàng.
Ma trận hoạch định (planning matrix) Ma trận hoạch định năm phía bên phải của ngôi nhà chất lượng có mục đích là. Thứ nhất, nó sẽ xác định lại những yêu cầu ưu tiên và những cái chấp nhận được của sản phẩm hiện tại. Thứ hai, nó cho phép những cái được ưu tiên sắp xếp trở lại dựa trên mối quan tâm của nhóm thiết kế về những cái ưu tiên này. Yêu cầu kỹ thuật (engineering characteristics) Trang 10 Chương 1: Mở đầu Phan này thé hiện các đặc trưng kỹ thuật hay là tiếng nói của kỹ su, nó mô ta đặc tính sản phẩm mà người kỹ sư thiết kế.
Các thông tin này được nhóm thiết kế QFD xác định dựa trên những đặc trưng định lượng được, ma ho nhận thức thấy có liên quan với yêu cầu của khách hàng. Ở trong quá trình tiếng nói của kỹ sư thì phải luôn luôn đặt ra câu hỏi “như thế nào, bang cách nào” (“How”), ví dụ như làm thế nao dé có thé bat gặp được những yêu cầu khách hàng, chúng ta có thé điều khiến cái gì mà cho phép mình gặp được những yêu cầu khách hàng cần. Ma trận quan hệ Phần này chính là phần thân của ngôi nhà chất lượng và có thể tốn rất nhiều thời gian dé hoàn tất. Mục đích của nó là chuyển những yêu cau của khách hàng vào đặc tính kỹ thuật của sản phẩm thiết kế.
Cau trúc của nó là ma trận gồm những 6 dé liên kết những yêu cau riêng rễ của khách hàng và yêu cầu kỹ thuật. Để có thé đánh giá được sự tương quan giữa khách hàng và người kỹ sư thì chúng ta sẽ cho điểm và đánh giá sự tương quan giữa từng cặp như sau: © =9 Mối tương quan mạnh O =3 Mỗi tương quan vừa phải À = 1 Mỗi tương quan yếu Ma trận tương quan (mái nhà cùa chất lượng) Một ma trận tam giác “dạng mái” sẽ xác định yêu cầu kỹ thuật về đặc tính thiết kế, nó hỗ trợ hay ngăn những phần khác. Cũng như ma trận quan hệ, nhóm sẽ so sánh từng yêu cầu kỹ thuật với những yêu câu hay đặc tính bên cạnh. Với mỗi ô thì câu hỏi được đặt ra là “cải thiện yêu cầu này có làm giảm giá trị hay tăng lên yêu cầu khác hay không?”.
Đề có thể đánh giá được sự tương quan giữa các yêu cầu kỹ thuật với nhau thì ta sử dụng ký hiệu như SaU: ++ Sự tương quan là dương mạnh (strong positive correlation) + Sự tương quan là dương (positive correlation) =— Su tương quan là âm (negative correlation) Trang 11 Chương 1: Mở đầu Vv Sự tương quan là âm mạnh (strong negative correlation) QFD là một cấu trúc kỹ thuật để giải quyết những bài toán kết hợp việc phát triên và cải thiện sản phâm. Nó thường kêt hợp hệ thông các ma trận với quan hệ tương hỗ lẫn nhau, thông thường gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn lập ý tưởng, đưa ra những thông số cơ bản từ nhiệm vu, lập những thông số hoạt động (performance parameters). Giai đoạn lập những phan đặc trưng cau thành (parts charateristics). Giai đoạn ma trận sản xuất (manufacturing process).
Giai doan kiém soat san xuat (manufacturing controls) 1.
