ANEXO II Guía de Aprendizaje Información al estudiante Datos Descriptivos ASIGNATURA: MECÁNICA DEL VUELO Nombre en Inglés: FLIGHT MECHANICS MATERIA: Aerodinámica, Aeroelasticidad y Mecánica del Vuelo Créditos Europeos: 6 ECTS Código UPM: 14500 6102 CARÁCTER: OBLIGATORIA DE ESPECIALIDAD TITULACIÓN: GRADUADO EN INGENIERÍA AEROESPACIAL CURSO: 3º ESPECIALIDAD: VEHÍCULOS AEROESPACIALES (VA) DEPARTAMENTOS: AEROTECNIA - VEHÍCULOS AEROESPACIALES CURSO ACADÉMICOA 2013-2014 PERIODO IMPARTICION IDIOMA IMPARTICIÓN Septiembre- Enero Febrero - Junio SI Sólo castellano Sólo inglés Ambos SÍ 1
DEPARTAMENTO: AEROTECNIA VEHÍCULOS AEROESPACIALES PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO (C = Coordinador) DESPACHO Correo electrónico Miguel Ángel Gómez Tierno Edificio B. ETSIAe miguelangel.gomez@upm.es Manuel Pérez Cortés Edificio B. ETSIAe manuel.perez@upm.es Miguel Ángel Barcala Montejano Edificio A. EUITAe miguel.barcala@upm.es Luis Gracia Díez Edificio B. ETSIAe luis.gracia@upm.es Fernando Gandía Agüera Edificio A. EUITAe fernando.gandia@upm.es Ángel A. Rodríguez Sevillano Edificio A. EUITAe angel.rodriguez.sevillano@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA TECNOLOGÍA AEROESPACIAL ASIGNATURAS FÍSICA I SUPERADAS MECÁNICA CLÁSICA OTROS RESULTADOS APRENDIZAJE NECESARIOS DE MATEMÁTICAS I MATEMÁTICAS II 2
Objetivos de Aprendizaje COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CG3 CG4 CG9 CE10-CA04 CE19-CA13 CE25-EA04 CE26-EA05 CE27-EA06 Capacidad para identificar y resolver problemas aplicando, con creatividad, los conocimientos adquiridos. Capacidad para integrarse y formar parte activa de equipos de trabajo. Trabajo en equipo Razonamiento crítico y capacidad de asociación que posibiliten el aprendizaje continuo Comprender cómo las fuerzas aerodinámicas determinan la dinámica del vuelo y el papel de las distintas variables involucradas en el fenómeno del vuelo Conocimiento aplicado de la aerodinámica y mecánica del vuelo. Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los fenómenos físicos del vuelo, sus cualidades y su control, las fuerzas aerodinámicas, y propulsivas, las actuaciones, la estabilidad Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: Los sistemas de las aeronaves y los sistemas automáticos de control de vuelo de los vehículos aeroespaciales. Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: el uso de la experimentación, el manejo de las técnicas experimentales, equipamiento e instrumentos de medida propios de la disciplina; la simulación, diseño, análisis e interpretación de experimentación y operaciones en vuelo. Compresión Compresión 3
Código RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA RA1. - Conocimiento y comprensión de las leyes que rigen los fundamentos básicos del movimiento de una aeronave, desde en el enfoque de la mecánica del vuelo RA2. - Conocimiento, comprensión, aplicación, análisis y síntesis de los métodos aplicados al estudio de las ecuaciones básicas que rigen la mecánica del vuelo de una avión RA3. - Conocimiento, comprensión, aplicación, análisis y síntesis de las actuaciones básicas y especiales de un avión, tanto propulsado por hélice, como propulsado por reactor RA4. - RA5. - Conocimiento, comprensión, aplicación, análisis y síntesis de los principales aspectos, desde un punto de vista cualitativo y analítico, que rigen la estabilidad estática y dinámica del vuelo de un avión Conocimiento y comprensión de los aspectos más importantes de la mecánica del vuelo experimental, y más concretamente de los ensayos en vuelo, así como las cualidades de vuelo de las aeronaves 4
Contenidos y Actividades de Aprendizaje CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) Tema 1 TEMA / CAPITULO APARTADO Introducción y presentación de la asignatura BLOQUE TEMÁTICO 1: Actuaciones Tema 2 Ecuaciones del movimiento para el estudio de las actuaciones Actuaciones en vuelo estacionario Ecuaciones del movimiento Empuje necesario Velocidad máxima Tema 3 Actuaciones del avión reactor Efecto de mach de divergencia Velocidad mínima Velocidad de subida Techos Tiempo de subida Alcance Autonomía Técnicas de vuelo Actuaciones en vuelo estacionario Ecuaciones del movimiento Potencia necesaria Velocidad máxima Tema 4 Actuaciones del avión de hélice Velocidad mínima Velocidad de subida Techos Tiempo de subida Alcance Autonomía Técnicas de vuelo 5
Ecuaciones del movimiento Tema 5 Actuaciones en vuelo acelerado Viraje a nivel Maniobras Factor de carga Diagrama de maniobras Método de la energía Tema 6 Actuaciones en despegue y aterrizaje Despegue: cálculo de distancias Aterrizaje: cálculo de distancias Relaciones básicas para la determinación de actuaciones BLOQUE TEMÁTICO 2: Estabilidad y control estáticos Tema 7 Sistemas de referencia generales y relaciones angulares entre los mismos Tema 8 Ecuaciones generales del movimiento del avión Tema 9 Estabilidad estática longitudinal Tema 10 Control estático longitudinal Sistemas de referencia Ángulos de orientación entre los ejes cuerpo, viento y horizonte local Matrices de transformación Ecuaciones de Euler de fuerzas y momentos Acciones exteriores y términos giroscópicos Relaciones cinemáticas angulares Relaciones cinemáticas lineales Sustentación total Momento de cabeceo total Índice de estabilidad estática longitudinal con mandos fijos Punto neutro con mandos fijos Métodos de control longitudinal Deflexión del timón de profundidad para el equilibrio Tipos de sistemas de mando Tema 11 Sistemas de mando. Fuerzas en palanca Momento de charnela Índice de estabilidad estática longitudinal con mandos libres Punto neutro con mandos libres Fuerza en palanca 6
Gradiente de fuerza en palanca Limitaciones al centro de gravedad Tema 12 Estabilidad y control estáticos lateraldireccionales Coeficientes de fuerza y momentos lateral-direccionales Fuerza lateral total Momento de balance total Momento de guiñada total BLOQUE TEMÁTICO 3: Introducción a la estabilidad y control dinámicos, a las Cualidades de Vuelo y a los Ensayos en Vuelo Tema 13 Estabilidad y control dinámicos longitudinales y lateral direccionales Definiciones Modelos simplificados de los modos longitudinales Respuesta al mando longitudinal Modelos simplificados de los modos lateral-direccionales Respuesta a los mandos lateral-direccionales. Definiciones Clases de aviones Tema 14 Cualidades de vuelo y Ensayos en Vuelo Categorías de vuelo Niveles de aceptabilidad La escala de Cooper-Harper Objetivos de los ensayos en vuelo Tipos de ensayos en vuelo 7
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA Exposición de conceptos y bibliografía relevante y complementaria. CLASES PROBLEMAS Resolución de problemas guiados por el profesor. PRÁCTICAS TRABAJOS AUTONOMOS TRABAJOS EN GRUPO Es una realización individual de trabajos de ampliación del contenido de la asignatura. Permitirá incrementar la nota final en un máximo del 20%. TUTORÍAS Durante la última sesión se podrá, en caso de que se considere necesario, realizar una tutoría personal o en grupo para resolver dudas concretas sobre la asignatura. 8
RECURSOS DIDÁCTICOS Bibliografía fundamental: Mecánica del Vuelo. M.A. Gómez Tierno, M. Pérez Cortés y C. Puentes Márquez. E.T.S.I. Aeronáuticos, UPM, Madrid, 2009. ISBN: 978-84- 935350-2-5. Transparencias de clase. Miguel Barcala. Mecánica del Vuelo. Ángel Barcala y Fernando Gandía. Sección Publicaciones E.U.I.T. Aeronáutica. Fundación General UPM. Aircraft Performance and Design. J.D. Anderson, Jr. Mc Graw-Hill, 1999. BIBLIOGRAFÍA RECURSOS WEB Bibliografía complementaria: Aerodinámica básica 2ª Edición. José Meseguer Ruiz y Ángel Sanz Andrés. Ibergarceta Publicaciones, SL, Madrid, 2011. ISBN: 978-84-9281-271- 4. Introducción a la ingeniería aeroespacial. Sebastián Franchini y Oscar López García. E.T.S.I. Aeronáuticos, UPM, Madrid, 2008. ISBN: 978-84- 935350-1-8. Introduction to flight. John D. Anderson. 3ª Edición. New York, Mc. Graw- Hill, 1989. Aircraft Design: A conceptual approach. Daniel P. Raymer. AIAA Education Series. 1992. Airplane Design. Jan Roskam. Roskam Aviation and Engineering Corporation, 1985. Introduction to aerodynamic derivatives, equations of motion and stability. ESDU 86021. Fundamentals of aerodynamics. John D. Anderson, Jr. McGraw-Hill. Aerodynamics, Aeronautics and Flight Mechanics. Barnes W. McCormick. John Wiley & Sons, Inc. 1995. Dynamics of Flight-Stability and Control. Bernard Etkin. John Wiley and Sons. 1982. Sitio Moodle de la asignatura (http://moodle.upm.es/) Laboratorio de Mecánica del Vuelo. Simuladores de vuelo EQUIPAMIENTO Aula asignada por Jefatura de Estudios Sala de trabajo en grupo. 9
Cronograma de trabajo de la asignatura Semana Actividades Aula Lab Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades Evaluación Otros 1ª semana Tema 1 y Tema 2 2ª semana Tema 2 y tema 3 Planteamiento de un trabajo grupal de actuaciones de un reactor 3ª semana Tema 3 y tema 4 Planteamiento de un trabajo grupal de selección y adaptación de la hélice Evaluación del trabajo 4ª semana Tema 4 5ª semana Tema 4 y tema 5 6ª semana Tema 6 7ª semana Clases de teoría Tema 6 Parcial liberable de los temas 1-6 Tema 7 10
8ª semana 9ª semana 10ª semana 11ª semana 12ª semana 13ª semana 14ª semana Tema 7 y 8 Tema 8 y 9 Tema 9 Tema 10 Tema 11 y 12 Tema 12 Tema 13 15ª semana Tema 14 Parcial liberable de los temas 7-14 11
Sistema de evaluación de la asignatura EVALUACION Ref I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 INDICADOR DE LOGRO Conocer y comprender los ejes de referencia utilizados en la Mecánica del Vuelo Plantear y calcular las fuerzas que actúan sobre una aeronave en diferentes configuraciones de vuelo estacionario Manejar con soltura soluciones de las actuaciones básicas y especiales de la aeronave Manejar con soltura los parámetros aerodinámicos, propulsivos y másicos, que definen las principales actuaciones de una aeronave propulsada por reactor Manejar con soltura los parámetros aerodinámicos, propulsivos y másicos, que definen las principales actuaciones de una aeronave propulsada por hélice Comprender el comportamiento de la aeronave en las actuaciones en vuelo acelerado Conocer, definir y calcular las distancias de despegue y aterrizaje de una aeronave Manejar con soltura los sistemas de referencia y los ángulos para el estudio de la estabilidad de una aeronave Relacionado con RA: RA1 RA1 RA2, RA3 RA2 RA3 RA2, RA3 RA2, RA3 RA1 I9 Comprender las ecuaciones de Euler del movimiento de la aeronave RA1 I10 Conocer los métodos de control estático y sistemas de mando RA4 I11 I12 Comprender los fenómenos relacionados con la estabilidad y control estáticos latero-direccionales Conocer básicamente los modelos simplificados de los modos dinámicos longitudinales y latero-direccionales de una aeronave RA4 RA4 I13 Definir las cualidades de vuelo de una aeronave RA5 I14 Definir los objetivos y los tipos de ensayos en vuelo RA5 La tabla anterior puede ser sustituida por la tabla de rúbricas. 12
DESCRIPCION GENERAL DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES y DE LOS CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Se establecerá una evaluación continuada en la cual se consideran las actividades realizadas, trabajos personales individualizados, exámenes parciales a lo largo del semestre y/o examen final. El estudiante podrá voluntariamente optar, según la normativa UPM, por evaluación continuada o evaluación en el examen final ordinario. Los exámenes estarán compuestos de una parte teórica y otra de aplicación práctica: La parte teórica puede estar constituida por ejercicios tipo " test", ejercicios de preguntas de respuesta abierta o ejercicios de desarrollo de algún tema de la asignatura. Para la parte teórica no se podrán consultar libros ni apuntes. La parte de aplicación práctica estará constituida por ejercicios de problemas teóricoprácticos relativos a los contenidos de la asignatura. Sistema de calificación por evaluación continuada: Para la primera parte de la asignatura (Temas 1 a 6) se hará un Examen Parcial Liberatorio en la mitad del curso. Aquellos alumnos que lo suspendan, o que no se presenten, deberán presentarse al Examen Final. En esta primera parte, los alumnos realizarán dos trabajos personalizados de forma voluntaria: uno, sobre selección y adaptación de un avión dotado de hélice, y otro sobre el cálculo de las actuaciones básicas de una aeronave. Podrán incrementar la nota final del Examen Parcial hasta un 20%. Para la segunda parte de la asignatura (Temas 7 a 14) se hará un Examen Parcial Liberatorio al final del curso. Aquellos alumnos que lo suspendan, o que no se presenten, deberán presentarse al Examen Final La nota final, en el procedimiento de evaluación continuada, será: NF = 0,5 * NP1 + 0,5 * NP2 (con NP1 4,0 y NP2 4,0) NP1 = Nota parcial correspondiente a los capítulos 1 al 6. NP2 = Nota parcial correspondiente a los capítulos 7 al 14. Los alumnos que no hayan seguido el procedimiento de evaluación continuada, o que no hayan superado los criterios establecidos para dicho procedimiento, serán evaluados de la asignatura en un examen final ordinario con los criterios que establezca el Tribunal. 13