Presentación de la asignatura

Transcripción

1 Presentación de la asignatura Tecnología Aeroespacial 2º Curso Ingeniero Aeronáutico Créditos totales : 9 Troncal Aeronaves y Vehículos espaciales Sistemas de Propulsión Teoría Aula Prácticas Aula Prácticas Laboratorio Prácticas Campo

2 Objetivos de la asignatura Conceptuales Comprender y utilizar la terminología, conceptos y magnitudes empleadas en los sistemas de propulsión y transporte aeroespacial Adquirir conocimientos sobre las características del vuelo y la propulsión Aprender los conceptos básicos necesarios para realizar cálculos estimativos de las características de estos sistemas Procedimentales Aprender a evaluar sistemas aeroespaciales de transpore. Identificar las cracterísticas de los sistemas de propulsión y vehiculos aeroespaciales Aprender a buscar información relacionada con la asignatura en diversas fuentes, especialmente las relacionadas con la aeronáutica

3 Procedimentales To be able to explain at a level understandable by a high school senior or non-technical person how aerospace vehicles and jet engines works. To be able to describe the principal figures of merit for aircraft and jet engine and rocket motor performance and explain how they are related. To be able to describe the principal design parameters and constraints that set the performance of aerospace vehicles Given weight, geometry, and aerodynamic and propulsion system performance information, to be able to estimate the power required for flight, the range, the endurance, and the time-to-climb for an aircraft. To be able to describe the principal design parameters and constraints that set the performance of gas turbine engines, and to apply cycle analysis to a gas turbine engine to relate thrust and fuel burn to component-level performance parameters and flight conditions. To be able to describe the principal design parameters and constraints that set the performance of aerospace vehicles

4 Actitudinales : Comunes a toda la ingeniería Desarrollar capacidad de razonamiento crítico Realizar tareas en equipos de trabajo Ser capaz de presentar y defender en público un trabajo Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Conocimientos básicos de la profesión. Comunicación oral y escrita Habilidades de gestión de la información. Resolución de problemas. Toma de decisiones. Capacidad de aplicar conocimientos en la práctica Capacidad crítica y autocrítica

5 Formar ingenieros aeronáuticos Sistemas Tecnológicos Aeroespaciales Ingeniería : actividad que a través de la aplicación de las ciencias de la naturaleza, experiencias vividas y conocimientos sociales tiene como finalidad la creación de Sistemas Tecnológicos útiles a la sociedad durante un determinado ciclo de vida Sistema Tecnológico : ente artificial compuesto de otros sistemas artificiales que tienen unas propiedades identificables y deseables y, sobre todo, una misión que cumplir durante su ciclo de vida. Proyecto : proceso de creación de un sistema tecnológico Ciclo de vida : Análisis (oportunidad o viabilidad del sistema Definición (o concepto) Implementación (diseño, ingeniería, compras, construcción) Verificación y explotación Desactivación

6 METODOLOGÍA Aprendizaje autónomo Metodologías activas Trabajo en equipo Problemas y/o proyectos (multidisciplinares, reales y complejos) como base e hilo conductor de la formación El profesor orientador Evaluación continua, autoevaluación, evaluación por pares... Asignaturas con exceso de contenidos Temarios interminables Abuso de clases expositivas Enseñanza y metodologías focalizadas en contenidos conceptuales Estudio individual Exámenes como único instrumento de evaluación

7 La asignatura dentro del Plan de Estudios CUR SO TIP O MATERIA C. T. C.P TOT AL CUR SO TIP O MATERIA C. T. A T Teoría de Estructuras 4, C. P 4, TOT AL 9 P R I M E R O A T Fundamentos Físicos de la Ingeniería 1 S 2 S T Fundamentos Matemáticos de la Ingeniería T Química , T Expresión Gráfica 1, T Transporte Aéreo U Computadores y Programación T Ciencia y Tecnología de Materiales 7, 4, T Mecánica S E G U N D O 3 S 4 S U Control Automático 4, T Circuitos Eléctricos T Navegación y Circulación Aérea U Ampliación de Matemáticas 4, 4, 2 2, U Ampliación de Mecánica 2 2, 4, 9 4, 9 4, LE Libre Elección 4, T Termodinámica T Mecánica de Fluidos 1, 3 4, T Métodos Estadísticos 2 2, O Materias Optativas 6 4, T Circuitos Electrónicos T Tecnología Aeroespacial 4, 4, 9 LE Libre Elección 1, LE Libre Elección 3

8 BIBLIOGRAFÍA J.D. Anderson. Introduction to Flight. McGraw-Hill. R.S. Shevell. Fundamentals of Flight. Prentice Hall. T. von Karman. Aerodinámica. INTA. J. Roskam. Airplane Design E. Torenbeek. Synthesis of Subsonic Airplane Design Federal Aviation Administration (Estados Unidos). [CFR]Aeronautics and space: part 2. A.M. Kuethe y C.Y Chow. Foundations of Aerodynamics. Wiley J. J. Bertin y M. L. Smith, Aerodynamics for Engineers, Prentice-Hall, I.H. Abbott, y A.E. von Doenhoff. Theory of Wing Sections. Dover J. Katz, y A. Plotkin. Low-Speed Aerodynamics: from wing theory to panel methods. Mc Graw-Hill,1991. Joint Aviation Requirements 2, Large Aeroplanes. J.A.A. Niu, M.C., Airframe Structural Design: practial design information and data on aircraft structures Bruhn, E., Analisys and Design of Flight Vehicle Sturctures A. Miele. "Flight mechanics - I. Theory of flight paths". Addison-Wesley P. Lefort et J. Hamann. «L Hélicoptère, théorie et pratique». Editions CHIRON, Paris. 9ª Edición M.L. Mil. Helicopters. Calculation and Design. NASA TT F 494 (1967), NASA TT F 19 (1968). Raymond W. Prouty. Helicopter Performance, Stability, and Control Editorial Krieger D. I. Bazov. «Helicopter Aerodynamics». Transport Press. Moscow, NASA TT F-676. May W.Z. Stepniewski, C.N. Keys. Rotary - Wing Aerodynamics. Dover Publications B. Etkin. "Dynamics of flight-stability and control". Wiley Tachtical and Strategic Missile Guidance. O. Zarchan. AIAA. Washington 1990 Aerospace Navigation Systems. AGARD AG

9 BIBLIOGRAFÍA: " Mechanics and Thermodynamics of Propulsion". Hill & Peterson. Addison-Wesley, "Aerothermodynamics of Gas Turbine and Rocket Propulsion". Gordon C. Oates. "Aerothermodynamics of Aircraft Engine Components". Gordon C. Oates. "Aircraft Engines and Gas Turbines". Kerrebrock. "Teoría de las Turbinas de Gas". Cohen, Rogers & Saravanamuttoo. K. Huzel, and Huang. " Modern Design of Liquid Propellant Rocket Engines". Progress in Astronautics and Aeronautics 147, AIAA, G.P. Sutton and D.M.Ross. "Rocket Propulsion Elements". John Wiley and Sons Timnat. "Advanced Rocket Chemical Propulsion". Academic Press Janh. "Physics of Electric Propulsion". McGraw-Hill "Jet Engine Rolls Royce

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11 Lección 0: INTRODUCCIÓN A LA PROPULSIÓN. SISTEMAS DE PROPULSION Requisitos para generar fuerzas propulsivas. Empuje. Energía necesaria. Rendimiento propulsivo. Motor, propulsor y motopropulsor. Clasificación de los motopropulsores. Historia. Lección 1: PRINCIPALES REQUISITOS DE LOS SISTEMAS DE PROPULSIÓN AÉREA. Impulso específico. Consumo específico. Relación empuje/peso. Relación empuje/área frontal. Concepto de misión. Lección 2: AERORREACTORES. Ciclos utilizados en aerorreactores. Parámetros que definen el ciclo del turborreactor (límites, diseño y calidad). Cálculo de las características principales. Criterios de diseño. Turbohélices y Turbofanes. Lección 3: ACTUACIONES DE AERORREACTORES. Comportamiento fuera de diseño. Curvas características de aerorreactores. Lección 4: MOTORES COHETE. Clasificación, descripción, análisis de funcionamiento y características. Misiones. Selección del motor en función de la misión. Estado actual y tendencias futuras. Lección : CLASIFICACIÓN Y ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE MOTORES ALTERNATIVOS. Motores combustión Interna alternativos. Clasificación. Elementos línea. Elementos soporte. Distribución. Lección 6: CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES ALTERNATIVOS. Rendimiento teórico. Rendimiento indicado. Rendimiento mecánico. Factor de calidad Control de potencia en operación y potencia máxima de diseño. Motores sobrealimentados. Requerimientos de la planta motopropulsora para vehículos aéreos, comparación con los terrestres. Relación masapotencia. Consumo específico y autonomía. Fenomenología de los procesos de combustión discontinua.

12 Tecnología Aeroespacial Lección 7: GENERALIDADES. AERONAVES Y VEHICULOS ESPACIALES Presentación de la asignatura. Actividades aeroespaciales. Espacio Aéreo. Lección 8: ARQUITECTURA DEL AVIÓN. Configuración de un avión. Partes de un avión. Componentes estructurales. Materiales Aeronáuticos. Sistemas y equipos de a bordo. Instrumentos de vuelo y navegación. Lección 9: FUNDAMENTOS DEL VUELO ATMOSFÉRICO. Introducción a la Aerodinámica. Sustentación. Dispositivos hipersustentadores. Resistencia aerodinámica. Polar del avión. Actuaciones. Lección 10: AERONAVES DE ALAS GIRATORIAS. Aeronaves de alas giratorias: el helicóptero. Comportamiento del rotor. Actuaciones del helicóptero. Lección 11: Mísiles. Sistemas y configuraciones de los misiles. Actuaciones de Misiles. Guiado de Misiles. Lección 12: VEHÍCULOS ESPACIALES. Dinámica orbital. Misiones espaciales. Vehículos Espaciales.

13 Prácticas de laboratorio: Aerorreactores: Dos prácticas asociadas a la lección 2. En la primera, sobre un aerorreactor real seccionado, en el que se pueda apreciar la morfología de todos los componentes responsables directos de la evolución del gas según el ciclo termodinámico que modela el funcionamiento del turborreactor y con elementos aislados de motor (compresores axiales y centrífugos, turbinas, cámaras de combustión, alabes de compresor y turbina, refrigerados y sin refrigerar, inyectores, etc.), se procederá a la observación y estudio de las principales características de estos elementos, configuración geométrica, soluciones tecnológicas adoptadas en la realización del turborreactor. La realización de la práctica se divide en una parte tutelada por el profesor y una segunda parte en la cual el alumno de forma autónoma y con la ayuda de manuales deberá investigar y contestar un cuestionario de preguntas sobre los conocimientos adquiridos en la realización de la práctica. En la segunda práctica, sobre aerorreactores reales (turborreactor de flujo único, turborreactor de doble flujo, turbo eje, postcombustor) el alumno realizara un estudio y observación de las diferentes configuraciones de motor, identificando las diferencias entre ellas y las características de los mismos. Además se verán todos los elementos auxiliares de motor (sistemas de combustible, lubricante, eléctrico, arranque, sellados del flujo principal de aire, sellados de rodamientos, unidades de control de motor, etc. Necesarios para el funcionamiento del motor. Con la ayuda de manuales y bibliografía recomendada deberá realizar un seguimiento de esos sistemas. Resultado de la práctica el alumno deberá cumplimentar un cuestionario con preguntas relativas a esos sistemas

14 Motor Alternativo: Una practica asociada a la lección, cuyo objetivo y realización es similar al de la práctica numero 1, pero sobre motores de combustión interna alternativos reales. Aeronaves: Una práctica asociada a la lección 8, cuyo objetivo es el estudio de los diversos elementos principales componentes de un avión, fijándose en su disposición espacial y en las soluciones tecnológicas adoptadas para la realización práctica del avión, así como en todos los sistemas auxiliares necesarios para el funcionamiento del mismo La segunda práctica asociada a los conocimientos impartidos en la lección 9, consiste en un túnel aerodinámico, en el cual se procederá a la visualización del flujo alrededor de un perfil, con diferentes ángulos de ataque, viendo ejemplos de corriente adherida y desprendida, medida de la distribución de presión sobre la superficie del ala, estimación de coeficientes de resistencia y sustentación. Una tercera práctica opcional : estudio de las maniobras características de una aeronave, despegue, aterrizaje, giros, etc., influencia de parametros e instrumentación de vuelo en un simulador de vuelo

15 Prácticas de aula En las prácticas de aula se realizaran ejercicios de aplicación práctica relacionados con los contenidos desarrollados en las clases teóricas. Así mismo y mediante el uso de simuladores de ordenador se estudiaran las características de estos sistemas, vehículos y propulsores en función de los parámetros de diseño y el cambio en las condiciones de vuelo.

16 Prácticas de campo Se proponen tres visitas. La primera a un taller de mantenimiento de aerorreactores (Iberia, (la Muñoza, Madrid), AirNostrum, Maestranza de Albacete, etc. ). Esta visita puede incluir un banco de ensayo de turborreactores. La segunda visita a una base de helicópteros o taller de mantenimiento (Dirección general de tráfico, Helicsa Helicópteros, S.A., etc.) Por ultimo se recomienda la visita por parte del alumno a talleres de mantenimiento de avión, Iberia, (la Muñoza, Madrid), AirNostrum, Maestranza de Albacete, etc. El objetivo de es completar y afianzar los conocimientos adquiridos en las clases teóricas y prácticas de laboratorio