I. Giới thiệu về đề tài Thiết kế và thi công máy bay bốn cánh tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp 'Thiết kế và thi công máy bay bốn cánh' của sinh viên HCMUTE, Lê Minh Hào và Phạm Minh Trí, tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một mô hình máy bay bốn cánh (quadcopter). Đồ án đề cập đến các khía cạnh thiết kế cơ khí, động lực học, khí động học, và điều khiển tự động. Nghiên cứu máy bay này là một lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp kiến thức từ nhiều ngành. Đồ án tập trung vào việc tạo ra một mô hình máy bay có khả năng bay ổn định và điều khiển được từ xa bằng tay cầm Devo. Đây là một dự án nghiên cứu máy bay ứng dụng thực tiễn các kiến thức kỹ thuật hàng không được giảng dạy tại Đại học Công nghệ TP.HCM (HCMUTE). Sinh viên HCMUTE đã thực hiện công việc này như là một phần của chương trình đào tạo ngành hàng không tại trường. Nghiên cứu khoa học HCMUTE đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn và hỗ trợ sinh viên hoàn thành đồ án này. Nó minh họa cho sự phát triển của công nghệ chế tạo máy bay và công nghệ 4.0 trong hàng không.
1.1 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế và chế tạo một mô hình máy bay bốn cánh hoạt động ổn định và điều khiển được bằng bộ điều khiển từ xa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm tìm hiểu phương trình động học, động lực học, và khí động học của máy bay bốn cánh (quadcopter). Các sinh viên cũng nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cảm biến góc nghiêng MCU, truyền nhận tín hiệu qua bộ thu phát sóng. Phần thiết kế bao gồm thiết kế CAD máy bay, thiết kế phần cứng máy bay, lựa chọn vật liệu, và chế tạo máy bay. Quá trình thử nghiệm máy bay và kiểm định máy bay được thực hiện để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy. Đồ án cũng đề cập đến việc sử dụng phần mềm thiết kế máy bay phù hợp để tạo ra bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Ứng dụng máy bay không người lái (UAV) là một lĩnh vực được nhắc đến, thể hiện xu hướng phát triển ngành hàng không hiện nay. Việc lựa chọn vật liệu chế tạo máy bay cũng quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của sản phẩm. Cấu trúc máy bay được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. Hệ thống điều khiển máy bay là một phần quan trọng, cần được thiết kế chính xác để đảm bảo khả năng bay ổn định.
1.2 Phương pháp nghiên cứu
Đồ án áp dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Sinh viên đã nghiên cứu tài liệu, sách báo, và các bài báo khoa học liên quan đến thiết kế máy bay, thi công máy bay, và điều khiển máy bay. Mô hình máy bay được xây dựng dựa trên các nguyên lý khí động học và động lực học. Giải thuật điều khiển PID được áp dụng để điều khiển các động cơ và đảm bảo sự ổn định của máy bay. Cảm biến MPU-6050 được sử dụng để đo góc nghiêng, giúp hệ thống điều khiển phản hồi chính xác. Quá trình chế tạo máy bay được thực hiện cẩn thận, tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật. Thí nghiệm máy bay được tiến hành để kiểm tra hiệu quả của thiết kế và hiệu chỉnh các thông số điều khiển. Mô phỏng máy bay có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo. An toàn hàng không được đặt lên hàng đầu trong suốt quá trình nghiên cứu và chế tạo. Quy định hàng không liên quan được tham khảo để đảm bảo tuân thủ các quy định hiện hành. Đào tạo kỹ sư hàng không tại HCMUTE được phản ánh thông qua việc hướng dẫn và hỗ trợ sinh viên hoàn thành đồ án này.
II. Kết quả và đánh giá
Đồ án đã thành công trong việc thiết kế và chế tạo một mô hình máy bay bốn cánh hoạt động ổn định. Mô hình máy bay có khả năng bay lên, xuống, tiến, lùi, và quay. Hệ thống điều khiển PID hoạt động hiệu quả, giúp máy bay duy trì sự ổn định trong quá trình bay. Việc sử dụng cảm biến MPU-6050 cho phép hệ thống phản hồi chính xác và nhanh chóng. Tuy nhiên, đồ án cũng gặp một số hạn chế. Ví dụ, thời gian bay còn hạn chế do dung lượng pin. Độ chính xác của hệ thống điều khiển có thể được cải thiện hơn nữa. Các nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế, nâng cao độ chính xác của hệ thống điều khiển, và mở rộng thời gian bay.
2.1 Thành tựu
Đồ án đã chứng minh khả năng của sinh viên HCMUTE trong việc ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn. Mô hình máy bay bốn cánh hoạt động ổn định, chứng tỏ sự thành công trong việc thiết kế và chế tạo. Việc sử dụng công nghệ chế tạo máy bay hiện đại đã được áp dụng thành công. Đồ án đóng góp vào việc phát triển nghiên cứu máy bay tại HCMUTE. Dự án máy bay này có thể được sử dụng như một nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực máy bay không người lái (UAV). Công nghệ 4.0 trong hàng không được phản ánh thông qua việc sử dụng các cảm biến và hệ thống điều khiển hiện đại. Đồ án thể hiện sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo kỹ sư hàng không tại HCMUTE. Giáo sư hàng không và giảng viên hàng không đã đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn và hỗ trợ sinh viên hoàn thành đồ án.
2.2 Hạn chế và đề xuất
Thời gian bay của mô hình máy bay còn hạn chế. Độ chính xác của hệ thống điều khiển có thể được cải thiện. Chi phí chế tạo tương đối cao. Nghiên cứu sâu hơn về thuật toán điều khiển tiên tiến có thể giúp tăng độ ổn định và khả năng cơ động của máy bay. Khả năng chống nhiễu của hệ thống điều khiển cần được nâng cao. Tối ưu hóa thiết kế khí động học có thể giúp tăng hiệu suất bay. Sử dụng các loại pin có dung lượng cao hơn để tăng thời gian bay. Tích hợp các tính năng tự động hóa khác như định vị GPS và tránh vật cản. Thực hiện thêm các bài kiểm tra độ bền và an toàn của máy bay. Ứng dụng các mô hình máy bay khác nhau để so sánh hiệu quả. Phát triển máy bay cần chú trọng đến tính kinh tế và khả năng sản xuất hàng loạt.
