10. Anexos - Vehículos Aeroespaciales

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59 MEMORIA del Curso 2003/04 10. Anexos I. Programas resumidos de las asignaturas impartidas en el Departamento E.T.S.I. Aeronáuticos - Plan de Estudios 2000 AERONAVES Y VEHÍCULOS ESPACIALES. Curso 1º Nº créditos 4,5 Tipo: Cuatrimestre 2º Horas semanales 3 Troncal Código Prácticas Nº horas Programa: I. GENERALIDADES 1. 2. 3. II. Presentación de la asignatura. Actividades Aeroespaciales. Espacio Aéreo. ARQUITECTURA DE AERONAVES 4. 5. 6. 7. 8. 9. Configuración de un avión. Partes de un avión. Componentes estructurales. Materiales aeronáuticos Sistemas y equipos de a bordo. Instrumentos de vuelo y navegación. III. FUNDAMENTOS DEL VUELO ATMOSFÉRICO DE LOS AVIONES 10. 11. 12. 13. 14. Sustentación. Dispositivos hipersustentadores del avión. Polar del avión. Resistencia aerodinámica. Actuaciones. IV. AERONAVES DE ALAS GIRATORIAS 15. Clasificación, configuraciones y principios de funcionamiento. V. MISILES 16. Sistemas y configuraciones de los misiles. 17. Actuaciones de misiles. 18. Guiado de misiles. VI. VEHÍCULOS ESPACIALES 19. Dinámica orbital. 20. Misiones espaciales. 21. Vehículos espaciales. 1211 SI 8 60 Departamento de Vehículos Aeroespaciales ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALES. Código Curso 2º Nº créditos 9 Tipo: Prácticas Cuatrimestre 2º Horas semanales 6 Troncal Nº horas Asignatura llave: Geometría diferencial, Ecuaciones Diferenciales 2211 SI 3 Programa: I. MECÁNICA DE MEDIOS CONTINUOS Y FUNDAMENTOS DE ELASTICIDAD 1. Introducción al cálculo de estructuras. 2. Medio continuo. Vector y tensor de tensiones. 3. Ecuaciones de equilibrio. Transformación y diagonalización del tensor de tensiones. Descomposición. 4. Deformación. Tensor infinitesimal. 5. Transformación y diagonalización del tensor de deformación. Ecuaciones de compatibilidad. 6. Ecuaciones constitutivas. Ecuaciones de Lamé. 7. Ecuaciones constitutivas. Constantes elásticas. 8. Principios de la Termodinámica y ecuaciones constitutivas. 9. Planteamiento del problema elástico. Ecuaciones de Navier. 10. Ecuaciones de Michell y Beltrami. Principio de superposición. Principio de Saint-Venant. 11. principio de los trabajos virtuales. Energía potencial total. 12. Principio de los trabajos virtuales complementarios. Energía potencial total complementaria. 13. Principio Hellinger-Reissner. Fórmula de Clapeyron. Teorema de reciprocidad. II. RESISTENCIA DE MATERIALES 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. La pieza prismática. Sustentación. Acciones internas La pieza prismática. Ecuaciones de equilibrio. Flexión pura. Hipótesis de Navier-Bernoulli. Flexión pura. Distribución de tensiones. Flexión desviada. Tracción simple. Tracción y flexión compuestas. Flexión simple. Teorema de Colignon. Flexión simple. Teoría de Timoshenko. Flexión simple. Secciones de pared delgada abiertas. Flexión simple. Secciones de pared delgada cerradas. Torsión de Saint-Venant. Torsión. Teoría de Prandtl. Analogía de la membrana. Torsión. Secciones de pared delgada. Deformación de piezas prismáticas. Ecuaciones de Navier-Bresse. Teoremas de Mohr. Ecuación de la elástica. Método de las funciones de singularidad. Vigas isostáticas. III. CÁLCULO DE ESTRUCTURAS 30. Introducción al cálculo de estructuras. Coacciones y reacciones. 31. Isostatismo e hiperestatismo. MEMORIA del Curso 2003/04 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 61 Simetrías. Estructuras articuladas y reticuladas. Acciones exteriores. Vigas hiperestáticas de un vano. Vigas continuas. Líneas de influencia. Pórticos. Arcos. Teoría de Winkler. Arcos de pequeña curvatura. Marcos y anillos. La cuaderna. Estructuras planas con fuerzas normales a su plano. Estructuras planas con fuerzas normales a su plano. Simetrías. Estructuras articuladas. Definición y tipología. Estructuras isostáticas. Estructuras hiperestáticas. El método de rigidez en estructuras planas. Notaciones y convenios. Sistema global y local. Matriz de rigidez elemental en coordenadas locales. Matriz de rigidez elemental en coordenadas globales. Matriz de rigidez de la estructura. Condiciones de contorno. Libertades en extremo de barra. Cargas no aplicadas en nudos. Cálculo de esfuerzos. Estructuras articuladas. Emparrillados. Estructuras espaciales. Esfuerzos térmicos. Desplazamientos de apoyos. Departamento de Vehículos Aeroespaciales VIBRACIONES. Curso 3º Cuatrimestre 1º Asignatura llave: Código Nº créditos 4,5 Tipo: Prácticas Horas semanales 3 Troncal Nº horas Elasticidad y Resistencia de Materiales, Mecánica II 62 3114 SI 8 Programa: I. INTRODUCCIÓN Generalidades sobre sistemas vibratorios. Ecuaciones de Lagrange para sistemas holonómicos. Pequeñas vibraciones alrededor de una posición de equilibrio estable. Linealización del problema. Método Global. II. SISTEMAS DE UN GRADO DE LIBERTAD Sistemas de un grado de libertad. Respuesta a la carga estática seguida de suelta rápida. Respuesta a la carga escalón. Respuesta a la carga de percusión. Respuesta a la carga armónica. Determinación de los coeficientes J, F y K a partir de los resultados de ensayos experimentales. Sistemas de un grado de libertad. Problema general. Respuesta libre. Respuesta forzada con condiciones iniciales nulas. Respuesta forzada de un sistema de un grado de libertad cuando la excitación puede expresarse en serie o integral de Fourier. III. SISTEMAS DE MÚLTIPLES GRADOS DE LIBERTAD Sistemas lineales de g-grados de libertad. Vibraciones libres de sistemas conservativos. Métodos aproximados para la obtención de las frecuencias propias. Vibraciones forzadas de sistemas conservativos. Amortiguamiento estructural. Ciclo histerético para sistemas de un grado de libertad. Vibraciones de sistemas no conservativos de g-grados de libertad. IV. SISTEMAS CONTINUOS Sistemas continuos. Aplicación del principio de Hamilton. Problema de autovalores. Ecuación característica. Sistemas autoadjuntos. Vibración de barras en torsión y en tracción-compresión. Flexión vibratoria. Utilización de la ecuación integral en los problemas de flexión y de torsión vibratoria. Coeficientes de influencia. Vibraciones forzadas de los sistemas continuos. Métodos aproximados para la solución de sistemas continuos. Método de Rayleigh-Ritz. Métodos de residuos ponderados. Método de Galerkin. Método de colocación. Método de los elementos finitos. Función triángulo. Elementos de orden superior. Elementos cuadráticos. Elementos cúbicos. Problemas con derivadas de cuarto orden. Polinomios cúbicos de Hermite. Estimación del error. 63 MEMORIA del Curso 2003/04 MECÁNICA DE SÓLIDOS Y TEORÍA DE ESTRUCTURAS. Curso Cuatrimestre 3º 1º Asignatura llave: Nº créditos Horas semanales ELASTICIDAD BIDIMENSIONAL Elasticidad plana en coordenadas cartesianas. Soluciones mediante funciones de tensiones. Elasticidad plana en coordenadas polares. Elasticidad tridimensional en sólidos de revolución. Termoelasticidad. Métodos energéticos. II. 3121 SI 4 8,25 Tipo: Obligatoria 5,5 Elasticidad y resistencia de materiales, Métodos matemáticos I Programa: I. Código Prácticas Nº horas TEORÍA DE PLACAS Teoría de placas. Placas rectangulares. Placas circulares. III. LÁMINAS Membranas con simetría de revolución. Flexión de láminas con simetría de revolución. IV. ESTABILIDAD DEL EQUILIBRIO ELÁSTICO Piezas prismáticas. Placas. Láminas cilíndricas. V. PLASTICIDAD Comportamiento plástico. Criterios de plastificación. Flexión de piezas prismáticas. VI. MECÁNICA DE FRACTURA Planteamiento energético. Planteamiento tensional. Fatiga. 64 Departamento de Vehículos Aeroespaciales AERODINÁMICA I. Curso: 3º Nº créditos: 6 Cuatrimestre 2º Horas semanales 4 Asignatura llave: Mecánica de fluidos I Tipo: Troncal Código Prácticas Nº horas 3211 SI 2 Programa: ∗ MOVIMIENTO POTENCIAL BIDIMENSIONAL DE LÍQUIDOS IDEALES ∗ CORRIENTE TRIDIMENSIONAL DE LÍQUIDOS IDEALES ∗ PERFILES AERODINÁMICOS ∗ TRANSFORMACIÓN CONFORME ∗ TEORÍA POTENCIAL INCOMPRESIBLE Potencial de velocidades. Función de corriente. Potencial complejo y velocidad conjugada. Soluciones elementales. Corriente alrededor de un cilindro con y sin circulación. Formula de Kutta-Yukovski. Potencial de velocidades. Función de corriente de Stokes. Soluciones elementales. Ley de Biot-Savart. Campo de velocidades inducido por un segmento rectilíneo de torbellinos. Mecanismos de generación de circulación. Hipótesis de Kutta. Coeficientes de sustentación y resistencia. Polar de un perfil. Funciones de transformación normalizadas. Transformación de Yukovski. Flujo alrededor de una placa plana. Otros perfiles de Yukovski. Efecto del espesor y de la curvatura. LINEALIZADA DE PERFILES EN RÉGIMEN Problemas simétrico y sustentador. Método de Glauert. Método de Goldstein. ∗ TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE PERFILES Y ALAS EN RÉGIMEN COMPRESIBLE Linealización del problema. Limitación transónica. Analogía Prandtl-Glauert. ∗ TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE PERFILES EN RÉGIMEN SUPERSÓNICO ∗ ALAS DE GRAN ALARGAMIENTO ∗ MÉTODOS NUMÉRICOS PARA EL CÁLCULO DE CARACTERÍSTICAS DE PERFILES Y ALAS Planteamiento del problema. Coeficientes de presión, sustentación y resistencia. Interferencia. Ecuación de Prandtl. Distribuciones de sustentación. Coeficientes de sustentación, resistencia y momentos. Formula de Green. Métodos basados en el potencial de velocidades. Métodos basados en la superposición de singularidades. ∗ ENTRADA EN PÉRDIDA DE PERFILES ∗ RESISTENCIA FLUIDODINÁMICA Mecanismos de entrada en pérdida. Dispositivos hipersustentadores. Timones y alerones. Resistencia de fricción, de presión, inducida y de onda. Resistencia aerodinámica del avión. 65 MEMORIA del Curso 2003/04 ESTRUCTURAS AERONÁUTICAS Curso 4º Nº créditos 4,5 Tipo: Cuatrimestre 1º Horas semanales 3 Troncal Asignatura llave: Mecánica de sólidos y teoría de estructuras Código Prácticas Nº horas 4111 NO Programa: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. Ecuaciones de equilibrio y compatibilidad. Sistemas estáticamente y cinemáticamente consistentes. Principios de los desplazamientos virtuales y de las fuerzas virtuales. Método de la carga unitaria. Introducción a las estructuras de pared delgada. Materiales usados en las estructuras aeronáuticas. Propiedades. Configuración estructural. Superficies sustentadoras, fuselaje, plantas de potencia, trenes de aterrizaje. Uniones estructurales. Solicitaciones en estructuras aeronáuticas. Requisitos estructurales. Teorías elementales en estructuras de pared delgada. Flexión. Relaciones generales entre corrimientos, deformaciones y esfuerzos. Cortadura en tubos abiertos. Centro de cortadura. Cortadura en tubos cerrados unicelulares. Torsión en tubos cerrados unicelulares. Torsión en tubos abiertos con alabeamiento libre. Idealización mediante cordones y paneles de chapa en cortadura. Deflexiones en tubos abiertos y cerrados. Torsión en tubos cerrados multicelulares. Cortadura en tubos cerrados multicelulares. Torsión en tubos abiertos con alabeamiento impedido. Teoría de Wagner. Pandeo flexión-torsión en tubos abiertos. Tubos cerrados con alabeamiento impedido. Sección de empotramiento. Solución general en el caso de torsión. Retardo en cortadura. Tensión diagonal en paneles planos. Determinación de esfuerzos admisibles. Inestabilidad general de columnas y paneles rigidizados. Inestabilidades de chapas. Inestabilidad local de perfiles. Crippling. Herrajes y uniones remachadas. Fatiga. Fatiga de bajos y altos ciclos. Materiales. Análisis de fatiga en estructuras aeronáuticas. Misiones. Espectros de carga. Método "Rainflow". Tolerancia al daño en estructuras aeronáuticas. Mecánica de fractura. Factores de intensidad de esfuerzos. Determinación de crecimiento de grieta y tamaño crítico. 66 Departamento de Vehículos Aeroespaciales VEHÍCULOS ESPACIALES Y MISILES Curso 4º Nº créditos 4.5 Tipo: Cuatrimestre 1º Horas semanales 3 Troncal Asignatura llave: Mecánica II, Aerodinámica I Código Prácticas Nº horas 4115 SI 1 Programa: I. CONDICIONES EN AMBIENTE ESPACIAL El ambiente espacial. Vacío. Radiaciones. Campos Magnéticos. Microgravedad. Grandes aceleraciones. Efectos sobre el vehículo. Efectos sobre el hombre. Coordenadas y Tiempos. La Gravitación Universal. Los potenciales planetarios. Las atmósferas planetarias. II. DINAMICA ORBITAL El problema de los dos cuerpos. Trayectorias. Movimientos elíptico, parabólico, hiperbólico. Trazas. Cobertura y visibilidad. Perturbaciones: gravitatorias, resistencia atmosférica, tercer cuerpo, radiación. Orbitas de aplicación. Geoestacionarias. Sincronosolares. Molniya. Maniobras espaciales. El problema de los tres cuerpos. Misiones lunares. Misiones interplanetarias. Trayectorias de Misiles Balísticos. Reentrada. III. SATÉLITES Configuraciones típicas y estructura de satélites y sondas. Actitud del satélite. Determinación de la actitud. Control de actitud. Energía. Control Térmico. Comunicaciones. Cargas útiles. IV. COHETES Y MISILES Movimiento general de un vehículo cohete. Movimiento unidimensional. Movimiento bidimensional. Trayectorias de vehículos inyectores. Misiles tácticos, concepción y operación . Diseño y comportamiento aerodinámico de los misiles. Configuraciones Canard, Clásica, Mando por ala. Sistemas de guiado de misiles tácticos: Pasivo, Activo, Semiactivo, Alineación, Teleguiado, Guiado inercial. Leyes de Guiado Ideales. Subsistemas de Misiles 67 MEMORIA del Curso 2003/04 AERODINÁMICA II. Curso 4º Nº créditos 6 Tipo: Cuatrimestre 1º Horas semanales 4 Optativa (A1) Asignatura llave: Mecánica de fluidos, Aerodinámica I Código Prácticas Nº horas 4141 NO Programa: 1. PERFILES AERODINÁMICOS EN RÉGIMEN TRANSÓNICO Fenómenos físicos. Números de Mach crítico y de divergencia de fuerzas. Cálculo de los números de Mach de divergencia de sustentación y de resistencia. Perfiles con distribución de presiones picuda, con borde de salida grueso y con sustentación retrasada. 2. TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE CUERPOS ESBELTOS Linealización del problema. Campo próximo, lejano, empalme de soluciones. 3. FUERZAS TRANSVERSALES SOBRE CUERPOS ESBELTOS Formula de Ward. Campo axial y campo cruzado. Ejemplos de aplicación. Teoría de alas esbeltas. Soluciones para pequeños espesores y curvaturas. 4. FUERZAS LONGITUDINALES SOBRE CUERPOS ESBELTOS Cálculo de la resistencia de onda. Regla del área en régimen transónico. Optimización de la resistencia de onda. Regla del área de Hayes. 5. TEORÍA POTENCIAL (PEQUEÑAS PERTURBACIONES) DE CUERPOS ESBELTOS EN RÉGIMEN TRANSÓNICO Planteamiento del problema. Campo próximo y campo lejano. Regiones de validez. Escalas. Regla de semejanza transónica. 6. TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE ALAS EN RÉGIMEN INCOMPRESIBLE Problema simétrico y sustentador. Límites de la formulación sustentadora para alargamientos grandes y pequeños. Teoría del plano de Trefftz. 7. TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE ALAS EN RÉGIMEN SUPERSÓNICO Manantial supersónico. Fórmulas de Evvard y de Evvard-Krasilshchilova. Solución para puntos influidos por un borde de salida subsónico. 8. ENTRADA EN PÉRDIDA Y COEFICIENTE DE SUSTENTACIÓN MÁXIMO DE ALAS A BAJAS VELOCIDADES Entrada en pérdida tridimensional. Utilización de la información obtenida en régimen bidimensional. Influencia de la flecha en el comportamiento de la capa límite. Tipos de entrada en pérdida. Coeficiente de sustentación máximo. Efectos de los parámetros de forma, de los números de Reynolds y de Mach. Estabilidad del ala durante la entrada en pérdida. 9. AERODINÁMICA EXPERIMENTAL Ensayos en túnel aerodinámico. Tipos de túneles. Leyes de semejanza. Tipos de medidas. Instrumentación. Visualización del flujo alrededor de un cuerpo. 10. MÉTODOS DE PREDICCIÓN DE LA RESISTENCIA AERODINÁMICA Clasificación. Coeficientes de fricción. Efecto de la compresibilidad. Resistencias inducida y de onda. Factor de eficiencia. Resistencia de componentes. Resistencia de interferencia. 68 Departamento de Vehículos Aeroespaciales AERODINÁMICA SUPERSÓNICA E HIPERSÓNICA. Curso 4º Nº créditos 6 Tipo: Cuatrimestre 1º Horas semanales 4 Optativa (A2) Asignatura llave: Mecánica de Fluidos I, Aerodinámica I Código Prácticas Nº horas 4151 NO Programa: ∗ PERFILES AERODINÁMICOS EN RÉGIMEN TRANSÓNICO. ∗ TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE CUERPOS ESBELTOS. ∗ FUERZAS TRANSVERSALES SOBRE CUERPOS ESBELTOS. ∗ FUERZAS LONGITUDINALES SOBRE CUERPOS ESBELTOS. ∗ TEORÍA POTENCIAL (PEQUEÑAS PERTURBACIONES) DE CUERPOS ESBELTOS EN RÉGIMEN TRANSÓNICO. Fenómenos físicos. Números de Mach crítico y de divergencia de fuerzas. Cálculo de los números de Mach de divergencia de sustentación y de resistencia. Perfiles con distribución de presiones picuda, con borde de salida grueso y con sustentación retrasada. Linealización del problema. Campos próximo y lejano. Empalme de soluciones Formula de Ward. Campo axial y campo cruzado. Ejemplos de aplicación. Teoría de alas esbeltas. Soluciones para pequeños espesores y curvaturas. Cálculo de la resistencia de onda. Regla del área en régimen transónico. Optimización de la resistencia de onda. Regla del área de Hayes. Planteamiento del problema. Campo próximo y campo lejano. Regiones de validez. Escalas. Regla de semejanza transónica. ∗ TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE ALAS EN RÉGIMEN INCOMPRESIBLE ∗ TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE ALAS EN RÉGIMEN SUPERSÓNICO. ∗ INTRODUCCIÓN AL FLUJO HIPERSÓNICO. ∗ FLUJO HIPERSÓNICO NO VISCOSO. * Problema simétrico y sustentador. Límites de la formulación del problema sustentador para alargamientos grandes y pequeños. Teoría del plano de Trefftz. Manantial supersónico. Formulas de Evvard. y de Evvard-Krasilshchilova. Solución para puntos influidos por un borde de salida subsónico. Características del flujo en régimen hipersónico. Influencia de la excitación de las vibraciones moleculares y de las reacciones químicas. Condiciones en la reentrada de vehículos espaciales. Condiciones de salto a través de ondas de choque normales y oblicuas. Métodos de cálculo basados en la inclinación local. Principio de invarianza hipersónica. Semejanza hipersónica. Onda de choque desprendida: cálculo de la distancia de separación FLUJO HIPERSÓNICO CON VISCOSIDAD. Capa límite hipersónica. Estimación de la fricción. Transferencia de calor. Interacción viscosa fuerte y débil. * DINAMICA DE GASES A ALTAS TEMPERATURAS Reacciones en equilibrio y congeladas. Ondas de choque con reacciones en equilibrio. Vibraciones moleculares: ecuación de evolución. Reacciones químicas: ecuaciones de evolución. 69 MEMORIA del Curso 2003/04 AERODINÁMICA Y AEROELASTICIDAD. Código Curso 4º Nº créditos 7,5 Tipo: Prácticas Cuatrimestre 1º Horas semanales 5 Optativa (B) Nº horas Asignatura llave: Aerodinámica I, Vibraciones 4161 SI 2 Programa: ∗ PERFILES AERODINÁMICOS EN RÉGIMEN TRANSÓNICO ∗ TEORÍA POTENCIAL LINEALIZADA DE CUERPOS ESBELTOS ∗ FUERZAS LONGITUDINALES Y TRANVERSALES SOBRE CUERPOS ESBELTOS. ∗ TOMAS DE AIRE EN RÉGIMEN SUBSÓNICO ∗ TOMAS DE AIRE SUPERSÓNICAS ∗ CHORROS ∗ INTRODUCCIÓN A LA AEROELASTICIDAD ∗ AEROELASTICIDAD ESTÁTICA ∗ AEROELASTICIDAD DINÁMICA. FLAMEO LINEAL ∗ AEROELASTICIDAD DINÁMICA. RÁFAGAS ∗ AEROELASTICIDAD DINÁMICA. BATANEO Y FLAMEO EN SEPARACIÓN ∗ AEROELASTICIDAD DE TURBOMÁQUINAS ∗ AEROELASTICIDAD EXPERIMENTAL Fenómenos físicos. Números de Mach crítico y de divergencia de fuerzas. Cálculo de los números de Mach de divergencia, de sustentación y de resistencia. Linealización del problema. Campos próximo y lejano. Empalme de soluciones. Formula de Ward. Campo axial y campo cruzado. Ejemplos de aplicación. Teoría de alas esbeltas. Cálculo de la resistencia de onda. Regla del área en régimen transónico. Optimización de la resistencia de onda. Misiones de una toma de aire. Relaciones básicas para tomas óptimas. Tipos de tomas de aire. Integración de tomas de aire. Estimación de pérdidas en el conducto interno y en la toma. Resultados experimentales. Principios básicos. Deceleración de la corriente incidente. Parámetros que caracterizan a un difusor. Difusor con onda de choque normal. Tipos de difusores. Introducción a la turbulencia. Modelo del camino de mezcla de Prandtl. Capa de mezcla. Chorro bidimensional. Triángulo de Collar. Velocidades críticas. Divergencia torsional. Inversión y efectividad del mando. Métodos de obtención de la velocidad y frecuencia de flameo. Integración en el tiempo. Método p. Método V-g. Efecto de la compresibilidad en la velocidad de flameo. Teoría del perfil oscilante en una corriente incompresible. Función de Theodorsen. Cálculo de flameo y de las fuerzas oscilatorias sobre un perfil en una corriente supersónica. Funciones de Wagner y de Küssner. Función de Sears. Respuesta de un avión rígido a la turbulencia atmosférica. Interpretación física. Flameo en separación en flexión, y en torsión. Otros tipos de flameo no clásicos en turbomáquinas. Flameo por bloque transónico. Flameo por separación periódica. Diseño aeroelástico de componentes del motor. Flujo incompresible en una cascada de álabes oscilando armónicamente. Ensayos en tierra. Ensayos en vuelo. 70 Departamento de Vehículos Aeroespaciales MECÁNICA DEL VUELO I. Curso 4º Nº créditos 6 Tipo: Cuatrimestre 2º Horas semanales 4 Troncal Asignatura llave: Mecánica I, Aerodinámica I Código Prácticas Nº horas 4211 SI 2 Programa: I. INTRODUCCIÓN Sistemas básicos de referencia y relaciones angulares entre los mismos. Ecuaciones generales del movimiento del avión. Relaciones básicas para la determinación de actuaciones. II. FUERZAS AERODINÁMICAS Y PROPULSIVAS Fuerzas aerodinámicas. Fuerzas propulsivas. Características, selección y adaptación de la hélice. III. ACTUACIONES Introducción a las actuaciones. Actuaciones del planeador. Avión provisto de turborreactor. Vuelo horizontal en un plano vertical. Problemas de punto. Avión provisto de turborreactor. Vuelo en subida en un plano vertical. Problemas de punto. Avión provisto de turborreactor. Viraje simétrico casi estacionario en un plano horizontal. Problemas de punto. Avión provisto de turborreactor. Problemas integrales. Avión provisto de motor alternativo. Problemas de punto. Avión provisto de motor alternativo. Problemas integrales. Actuaciones de despegue. Actuaciones de aterrizaje. IV. ESTABILIDAD Y CONTROL ESTÁTICOS El movimiento longitudinal estacionario. Sustentación total y momento de cabeceo total del avión. Control estático longitudinal. Estabilidad estática longitudinal con mandos libres. Gradiente de fuerza en palanca. Fuerza y momentos lateral-direccionales en vuelo rectilíneo, estacionario no simétrico del avión. Estabilidad y control estáticos longitudinales en vuelo estacionario de maniobra. 71 MEMORIA del Curso 2003/04 AEROELASTICIDAD. Curso 4º Nº créditos 6 Tipo: Cuatrimestre 2º Horas semanales 4 Optativa Asignatura llave: Vibraciones, Aerodinámica I Código Prácticas Nº horas 4241 SI 1 Programa: I. INTRODUCCIÓN A LA AEROELASTICIDAD II. AEROELASTICIDAD DEL PERFIL Triángulo de Collar. Velocidades críticas. Fenómenos aeroelásticos estáticos. Ala bidimensional. Divergencia torsional. Inversión y efectividad del mando. Aeroelasticidad dinámica. Flameo. Sistemas de tres grados de libertad. Métodos de obtención de la velocidad y frecuencia de flameo. Integración en el tiempo. Método p. Método V-g. Efecto de la compresibilidad en la velocidad de flameo. Teoría del perfil oscilante en el seno de una corriente incompresible. Función de Theodorsen. Cálculo de flameo y fuerzas oscilatorias sobre un perfil en una corriente supersónica. Aeroelasticidad dinámica. Función de Wagner. Ráfagas. Función de Küssner. Función de Sears. Respuesta de un avión rígido a la turbulencia atmosférica. Bataneo y flameo en separación. Interpretación física. Flameo en separación en flexión. Flameo en separación en torsión. III. AEROELASTICIDAD DE ESTRUCTURAS UNIDIMENSIONALES Aeroelasticidad estática de alas esbeltas rectas. Ecuación diferencial y ecuación integral del equilibrio aeroelástico. Distribución de sustentación simétrica. Distribución de sustentación antisimétrica. Ecuación integral de equilibrio de alas esbeltas en flecha de forma en planta y rigidez arbitrarias. Influencia de la flecha en los fenómenos aeroelásticos estáticos. Solución numérica de las ecuaciones integrales para alas en flecha. Distribución de sustentación antisimétrica para alas en flecha. Aeroelasticidad dinámica de estructuras unidimensionales. Flameo de estructuras unidimensionales por superposición modal. El problema de la ráfaga en estructuras unidimensionales. Respuesta de un avión deformable en flexión a la turbulencia atmosférica. IV. AEROELASTICIDAD DE ESTRUCTURAS BIDIMENSIONALES Flujo incompresible no estacionario alrededor de alas deformables. Método del Vortex-Lattice. Aeroelasticidad estática para superficies sustentadoras de bajo alargamiento con forma en planta y rigidez arbitraria. Aeroelasticidad dinámica de estructuras bidimensionales. Flujo subsónico no estacionario alrededor de alas. Método del Doublet-Lattice. V. AEROELASTICIDAD EXPERIMENTAL Ensayos en tierra. Ensayos en vuelo. 72 Departamento de Vehículos Aeroespaciales ESTRUCTURAS ESPACIALES. Curso 4º Nº créditos 5,25 Tipo: Cuatrimestre 2º Horas semanales 3,5 Optativa Asignatura llave: Vibraciones, Estructuras Aeronáuticas Código Prácticas Nº horas 4251 SI 4,5 Programa: I. INTRODUCCIÓN A LAS ESTRUCTURAS ESPACIALES. Historia, nomenclatura y distribución de pesos en lanzadores y vehículos espaciales. Estructuras típicas en lanzadores y vehículos espaciales. Requisitos estructurales. Configuración de los distintos subsistemas. Opciones de diseño. Criterio y filosofía del diseño estructural. Mecanismos y elementos desplegables. Modelizado de las estructuras espaciales de gran tamaño. II. ESTATICA DE ESTRUCTURAS ESPACIALES. Pandeo de estructuras circulares de pared delgada. Teoría de Koiter. Tipos de uniones en estructuras espaciales. Uniones lineales y no lineales. Pórticos elásticos no lineales. Matriz de rigidez no lineal. Matriz de desplazamiento no lineal. Pórticos triangulares. Esfuerzos iniciales. Efectos térmicos. Inestabilidad elástica de elementos y de pórticos. Determinación de la condición de inestabilidad. Aproximación de cargas axiales. Cargas críticas elásticas en pórticos. Fallo elástico de estructuras. III. DINÁMICA DE ESTRUCTURAS ESPACIALES. Dinámica de un sistema compuesto por sólidos rígidos y/o elásticos acoplados. Análisis del sistema lineal. Aplicación del método de síntesis modal. Dinámica durante despliegue y recogida. Aplicación a una estructura espacial con tirantes (Thethered). Dinámica estructural no lineal. La Ecuación de Duffing. Métodos semianalíticos y de integración directa. Ecuaciones del movimiento de una estructura genérica. IV. ESTABILIDAD DINÁMICA DE ESTRUCTURAS ESPACIALES. Estabilidad de Liapunov. Sistemas conservativos. Sistemas con amortiguamiento, amortiguamiento semidefinido. Sistemas giroscópicos y giroscópicos amortiguados. Sistemas circulatorios, asimétricos y realimentados. Formas de primer orden. Límites de estabilidad. Estabilidad dinámica de sistemas estructurales con coeficientes que varían con el tiempo. Teoría de Floquet. V. CONTROL DE ESTRUCTURAS ESPACIALES. Controlabilidad y observabilidad. Recolocación de los autovalores de la estructura. Control óptimo. Estimadores. Identificación del sistema. Modelado del sistema de orden reducido. Control modal. Modelado de errores. Retrasos. No linealidades estructurales. Incertidumbre en los parámetros estructurales. Interacción Control/Estructura. Efectos de los actuadores. VI. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE ESTRUCTURAS ESPACIALES. Consideraciones de diseño. Aislamiento y transmisibilidad. Métodos de diseño. Control activo y pasivo. Optimización de estructuras controladas activamente. Ecuaciones básicas. Procedimientos de solución. Optimización de estructuras con métodos de programación lineal y no lineal. 73 MEMORIA del Curso 2003/04 CÁLCULO DE AVIONES. Curso 5º Nº créditos 4,5 Tipo: Cuatrimestre 1º Horas semanales 3 Troncal Asignatura llave: Aerodinámica I, Mecánica del Vuelo I Código Prácticas Nº horas Programa: 1. Fases y tendencias del proyecto de aviones. Aspectos económicos. 2. Configuración general de un avión de transporte subsónico. 3. Arquitectura de aviones. 4. Métodos de estimación de actuaciones en crucero y pista. 5. Pesos del avión. Punto de diseño. Diagrama pesos-alcance. 6. Diseño del fuselaje. 7. Diseño de alas para régimen subsónico. 8. Dispositivos hipersustentadores y superficies de mando en el ala. 9. Distribución de pesos y centrado. 10. Diseño preliminar de la superficie horizontal de cola. 11. Diseño preliminar de la superficie vertical de cola. 12. Disposición del tren de aterrizaje. 13. Polar del avión. 14. Investigación de accidentes de aviación. 15. Certificación y aeronavegabilidad. 16. Instrumentación embarcada. 5111 SI 6 74 Departamento de Vehículos Aeroespaciales HELICÓPTEROS Y AERONAVES DIVERSAS I. Curso 5º Nº créditos 4,5 Tipo: Cuatrimestre 1º Horas semanales 3 Troncal Asignatura llave: Aerodinámica I, Mecánica del Vuelo I Código Prácticas Nº horas 5112 SI 8 Programa: CONFIGURACIÓN Y DISEÑO DE HELICÓPTEROS * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Presentación. Conceptos generales. Teoría de cantidad de movimiento. Vuelo a punto fijo. Coeficientes. Teoría de cantidad de movimiento. Vuelo axial. Vuelo axial: Teoría del Elemento de Pala. Combinación de las dos teorías. Rotores de velocidad inducida constante. Fuerzas. Par. Potencia. Pérdidas. Rotores coaxiales. Vuelo de avance: Teoría de Cantidad de Movimiento. Vuelo de avance: Teoría del Elemento de Pala. Flujo en la pala. Articulaciones. Rotor articulado. Rotor rígido. Rotor flexible. Vuelo vertical. Regímenes. Vuelo ascendente y descendente. Efecto suelo. Sistemas de arrastre. Motores de reacción. Arrastre mecánico. Compensación del par motor. Rotor antipar. Vuelo horizontal: Fuerzas. Potencia. Vuelo horizontal: Actuaciones. Método de la energía. Ascenso con trayectoria inclinada. Velocidad ascensional. Descenso con trayectoria inclinada. Velocidad de descenso. Vuelo en autorrotación: Vertical. En avance. Despegue y aterrizaje. Altura crítica. Estabilidad y control: Planteamiento. Estabilidad estática. Estabilidad dinámica. Control del helicóptero. Controlabilidad de los helicópteros. Normas. Vibraciones del helicóptero. Ruido. Operación de helicópteros. Análisis de costes. Helipuertos. Criterios de selección de helicópteros. Diseño preliminar. 75 MEMORIA del Curso 2003/04 MISILES II. Curso 5º Nº créditos 6 Tipo Cuatrimestre 1º Horas semanales 4 Optativa Asignatura llave: Vehículos Espaciales y Misiles, Electrónica II Código Prácticas Nº horas 5131 SI 1,5 Programa: I. MOVIMIENTO DE VEHÍCULOS COHETE Movimiento general con 6 grados de libertad. Casos simplificados. Coeficientes aerodinámicos de misiles: resistencia, fuerza normal, momentos. Vehículos Cohete no guiados militares. Cohetes de Sondeo. Dispersión. Optimización de Trayectorias ascensionales. II. LEYES DE GUIADO Repaso de leyes de guiado ideales: persecución pura desviada, alineación, guiado proporcional. Aproximación a leyes de guiado reales, introducción de retardos. Introducción a las leyes de guiado óptimas. III. SISTEMAS DE GUIADO Principios generales del guiado. Telemando. Autoguiado. Haz director. Alineación óptica. Radiaciones utilizadas. Microondas. Ondas milimétricas. Infrarrojos. Visible, Ultravioleta. IV. LEYES Y SISTEMAS DE NAVEGACION Sistema Inercial: Principios, componentes, errores. Sistema GPS: principio, componentes, errores. Sistema “Doppler”. Navegación autónoma por referencias con el terreno V. CONFIGURACIONES Y SUBSISTEMAS Configuraciones típicas de misiles. Canard, Clásico, Mando por Ala, Mando por Chorro. Ventajas, inconvenientes, criterios de diseño. Subsistemas: buscador, guiado, control, estructura, propulsión, carga militar, energía. VI. ESTABILIDAD Y DINAMICA DEL MISIL Estabilidad y maniobrabilidad estáticas. Máxima maniobra. Respuesta dinámica y función de transferencia de la célula de la célula. Dinámica y funciones de transferencia de los subsistemas: buscador, guiado y control. Respuesta dinámica del misil completo. VII. AERONAVES AUTOMATICAS Tipos y conceptos básicos de Vehículos con Pilotaje Remoto (RPV), Vehículos Aéreos no Tripulados (UAV) y Aviones Tácticos no Tripulados (UTA). Conceptos de misión, configuración, navegación, guiado y control. 76 Departamento de Vehículos Aeroespaciales MECÁNICA DEL VUELO II Curso 5º Nº créditos 5,25 Cuatrimestre 1º Horas semanales 3,5 Asignatura llave: Mecánica del Vuelo I Tipo Optativa Código Prácticas Nº horas 5141 SI 2 Programa: I. ACTUACIONES DE AVIONES DE ALTA VELOCIDAD Actuaciones de aviones de alta velocidad. Diagramas M-h del factor de reducción del empuje, de la aceleración tangencial, del vuelo en subida y del viraje. Actuaciones de aviones de alta velocidad. Diagramas M-h del factor de la energía específica y su aplicación a la obtención de trayectorias casi óptimas. II. ESTABILIDAD Y RESPUESTA DINÁMICA DEL AVIÓN EN CADENA ABIERTA Revisión de conceptos fundamentales de teoría de sistemas. Ecuaciones linealizadas del movimiento del avión. Adimensionalización de las ecuaciones del movimiento longitudinal. Derivadas de estabilidad longitudinal. Estabilidad dinámica del movimiento longitudinal y ecuaciones simplificadas de los modos longitudinales. Respuesta del avión al control longitudinal en cadena abierta. Adimensionalización de las ecuaciones del movimiento lateral-direccional. Derivadas de estabilidad lateral-direccional Estabilidad dinámica del movimiento lateral-direccional y ecuaciones simplificadas de los modos lateral-direccionales. Cualidades de vuelo y características de los modos. III. TEMAS ESPECIALES Acoplamiento inercial. Avión en fase de aproximación sometido a ráfagas. La sintonización aerodinámica. Optimización de funciones lineales en Mecánica del Vuelo mediante el Teorema de Green. Métodos de perturbaciones singulares en Mecánica del Vuelo. 77 MEMORIA del Curso 2003/04 CÁLCULO ESTRUCTURAL. MÉTODO DE LOS Código ELEMENTOS FINITOS Curso 5º Nº créditos 4,5 Tipo Prácticas Cuatrimestre 2º Horas semanales Obligatoria Nº horas 3 Asignatura llave: Mecánica de Sólidos y Teoría de Estructuras 5221 NO Programa: * Método de los elementos finitos. Introducción. * Sistemas de referencia local, básico y global. Matrices de transformación. * Ligaduras multipunto y punto único. Eliminación de los grados de libertad. Determinación de las fuerzas de ligadura. * Matrices de rigidez y de fuerzas equivalentes en elementos tipo barra y tipo viga. * Formulación isoparamétrica en elementos tipo viga. Integración numérica e integración reducida. * Elasticidad bidimensional. Estado de esfuerzos plano y de deformación plana. * Sólidos de revolución. Formulación general. * Sólidos tridimensionales. Formulación general. Análisis de diferentes elementos. * Formulación isoparamétrica. * Placas delgadas. Teoría de Kirchoff. * Placas gruesas. Teoría de Reissner-Mindlin. * Análisis de láminas. * Postproceso. Suavizado. Mallas adaptativas. * Problemas dinámicos. Formulación general. Matrices de masa y amortiguamiento. Reducción dinámica. * Problemas no lineales. No linealidad geométrica. Inestabilidad. No linealidades de material. 78 Departamento de Vehículos Aeroespaciales DISEÑO ESTRUCTURAL DE AVIONES. Curso 5º Nº créditos 5,25 Cuatrimestre 2º Horas semanales 3,5 Asignatura llave: Estructuras Aeronáuticas Tipo Optativa Programa: I. DETERMINACIÓN DEL ESTADO DE CARGAS. Introducción al diseño estructural de aviones. Cargas exteriores. Diagramas de maniobra y ráfagas. Cargas de vuelo. Maniobras simétricas. Condiciones de balance y guiñada. Ráfagas discretas. Turbulencia continua. Otras cargas de vuelo. Cargas de aterrizaje. Otras cargas de tierra. Fatiga y tolerancia al daño. II. DISEÑO ESTRUCTURAL DE COMPONENTES. Esfuerzos admisibles. Tensión diagonal. Estabilidad de larguerillos. Diseño de paneles sometidos a compresión. Dimensionado de uniones. Diseño estructural de alas. Diseño estructural de superficies de cola. Diseño estructural de fuselajes. Trenes de aterrizaje. Código Prácticas Nº horas 5231 SI 2 79 MEMORIA del Curso 2003/04 HELICÓPTEROS Y AERONAVES DIVERSAS II. Curso 5º Nº créditos 4,5 Tipo Cuatrimestre 2º Horas semanales 3 Optativa Asignatura llave: Helicópteros y Aeronaves Diversas I Código Prácticas Nº horas 5241 SI 8 Programa: * AERONAVES DE ALAS GIRATORIAS. * TEORÍA DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO MODIFICADA. Planteamiento. Superficie de velocidades inducidas. Efecto suelo. Pérdidas en punta. * TEORÍA DEL ELEMENTO DE PALA. Vuelo axial. Techo. Vuelo de avance. Planos de referencia. Plano de puntas: velocidades y fuerzas. Plano de control: velocidades y fuerzas. * PALAS EN BATIMIENTO. Equilibrio en batimiento. Ecuación de Juan de la Cierva. Excentricidad de batimiento y arrastre. * CÍRCULO DE INVERSIÓN. Efecto del círculo de inversión. Efecto de velocidades angulares. Teoría turbillonaria. Aerodinámica del rotor. Actuaciones por la Teoría de Cantidad de Movimiento Modificada. * ACTUACIONES: MÉTODO DEL EQUILIBRIO DE FUERZAS. Planteamiento. Compensación del par motor. Actuaciones especiales. Métodos adimensionales. * ESTABILIDAD Y CONTROL. Planteamiento. Efecto de las velocidades lineales y angulares. Movimiento longitudinal: vuelo a punto fijo; vuelo de avance. Movimiento lateral. Problemas especiales. * VIBRACIÓN DE PALAS. Flexión de palas. Vibración de palas. * PROPAGACIÓN Y AMORTIGUAMIENTO DE VIBRACIONES. FATIGA Vibraciones características en helicópteros: Propagación y amortiguamiento. Fatiga de palas. Departamento de Vehículos Aeroespaciales VEHÍCULOS ESPACIALES II. Código Curso 5º Nº créditos 6 Tipo Prácticas Cuatrimestre 2º Horas semanales 4 Optativa Nº horas Asignatura llave: Vehículos Espaciales y Misiles, Electrónica II 80 5251 SI 1,5 Programa: I. CONFIGURACIONES DE VEHICULOS ESPACIALES Requisitos, análisis y evaluación de misiones. Conceptos generales de diseño. Configuración de satélites de comunicaciones, meteorológicos, teledetección y científicos. Naves interplanetarias. Estaciones espaciales. Constelaciones. Vehículos lanzadores no recuperables. Vehículos lanzadores reutilizables. Estaciones de lanzamiento y seguimiento. II. DISEÑO DE SUBSISTEMAS ESTRUCTURA: requisitos, normalización, materiales específicos, mecanismos y pirotécnico. ENERGIA: distribución eléctrica, generadores fotovoltaicos, baterías, células de combustible, generadores nucleares, generadores termodinámicos. TELEMEDIDA y TELEMANDO: normas, datos y codificación, telemedida en paquetes, tipos de telemando, telemando en paquetes, telemando para espacio profundo. CONTROL DE ACTITUD Y ORBITA: sensores, determinación de actitud, actuación, control. CONTROL TERMICO: ambiente y solicitaciones térmicas, transferencia de calor, conducción, radiación, modelización y análisis. Métodos de control activos y pasivos. CONTROL AMBIENTAL: Control de ambiente. Atmósfera. Temperatura. Soporte vital: alimentación, deshechos, protecciones, transporte. PROPULSION: Aplicaciones especiales de la propulsión química, eléctrica, nuclear, láser, solar III. ENSAYOS Y FABRICACIÓN: Ensayos espaciales. Normas ESA, MIL, NASA Adecuación de normativas internacionales. Ensayos estructurales. Ensayos y verificación del modelo térmico. Ensayos ambientales, Verificación software, Ensayos “hardware-in-the-loop”. Planificación y gestión de Programas Espaciales. Problemas específicos de fabricación (prevención contra desgasificación y efecto de radiaciones, mecanismos de alta precisión, estructuras de gran tamaño con muy alta resistencia específica). Algunas fabricaciones específicas. Legislación Espacial. 81 MEMORIA del Curso 2003/04 DOCUMENTACIÓN CIENTÍFICA E INGENIERÍA AERONAÚTICA Curso Nº créditos 4 Tipo Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre elección Observaciones: Alumnos de 2º ciclo Programa de teoría: • 1. Presentación y contenidos de la asignatura. 2. La cadena documental. 3. Las fuentes documentales 4. La búsqueda documental. 5. Los análisis formal y de contenido de los documentos. 6. Los lenguajes documentales. 7. Fuentes de interés aeroespacial. 8. La NASA e Internet. 9. El sistema de búsqueda Lorebi. El artículo científico. Programa de Prácticas: 1. 2. 3. 4. 5. .6 7. 8. 9. 10. Crecimiento de la información científica. Organización de la Biblioteca de la ETSIA Búsqueda de legislación aeronáutica y general en el B.O.E. Búsquedas en UNICORN/UPM. Búsquedas en el CSIC y CNRS. Catálogos de revistas: (MECANO, ARIADNA), Tesis (Teseo), normas (AENOR). Webs relevantes para la Ingeniería Aeronáutica. Los servidores de la NASA. Búsquedas con Lorebi. Desarrollo completo de una búsqueda Código Prácticas Nº horas 9009 SI 8 82 Departamento de Vehículos Aeroespaciales EL ENTORNO DE LOS VEHÍCULOS ESPACIALES Curso Nº créditos 5 Tipo Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre Elección Observaciones: Alumnos de 2º ciclo Código Prácticas Nº horas 9011 Programa (clases de hora y media) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Presentación e introducción. El universo y la Galaxia. El sol. El sistema planetario. El campo gravitatorio terrestre. El campo magnético terrestre. La atmósfera terrestre neutra. La ionosfera y magnetosfera terrestres. Micrometeoroides y desechos espaciales. Vacío y radiación. El entorno de lanzamiento. El entorno en tierra. INSTRUMENTOS DE VUELO Código Curso Nº créditos 4 Tipo Prácticas Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre Elección Nº horas Observaciones: Alumnos 2º ciclo ( diseñada para la intensificación A1) Programa: 1.- Presentación e introducción general a las instalaciones del avión. 2.- Elementos en los instrumentos de vuelo y presentaciones típicas. 3.- Sistema de pitol-estática. 4.- Instrumentos basados en datos de aire. 5.- Indicadores de ángulo de ataque y resbalamiento. 6.- Indicadores de aceleración. 7.- Instrumentos basados en giróscopos. 8.- Instrumentos de indicación de rumbo. 9.- Instrumentos integrados de navegación y ayuda. 10.- Radar meteorológico. 11.- Nuevas tecnologías aplicadas a los instrumentos y presentaciones en cabina. 12.-Prácticas con instrumentos reales. 9016 83 MEMORIA del Curso 2003/04 HISTORIA DE LA AVIACIÓN. Curso Nº créditos 6 Tipo Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre Elección Asignatura llave: Aeronaves y Vehículos Espaciales Código Prácticas Nº horas 9013 Programa: (clases de hora y media) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Presentación. Los precursores. Bases científicas: del barroco al siglo XX. Los aerostatos: del globo al dirigible. Los primeros vuelos. Los comienzos de la aviación militar. Grandes vuelos de la aviación militar. Los grandes raids. La instauración de la industria aeronáutica. La industria aeronáutica en España. Primeros pasos del transporte aéreo. El transporte aéreo en España. La Segunda Guerra Mundial. Las aeronaves de alas giratorias. Los primeros aeródromos. Las primeras ayudas a la navegación aérea. La época de los vuelos experimentales (I). La época de los vuelos experimentales (II). La aviación comercial de 1940 a 1960. La aviación comercial de 1960 a 1980. Epílogo. Evaluación. INTRODUCCIÓN AL NASTRAN. Código 9021 Curso Nº créditos 6 Tipo Prácticas Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre Elección Nº horas Observaciones: Alumnos 2º ciclo que hayan cursado Estructuras Aeronáuticas Programa: 1. Introducción. 2. Conceptos básicos. 3. Modelización. - Geometría. - Conectividades. - Propiedades. - Ligaduras. - Cargas. 4. Tipos de soluciones. 5. Análisis de resultados. 6. Pre/postprocesado gráfico. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 84 SEMINARIO DE MECÁNICA DEL VUELO II. Código 9035 Curso Nº créditos 10 Tipo Prácticas Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre Elección Nº horas Observaciones: Alumnos de 2º ciclo, con Mecánica de Vuelo I Programa: I. ACTUACIONES DE AVIONES DE ALTA VELOCIDAD Actuaciones de aviones de alta velocidad. Diagramas M-h del factor de reducción del empuje, de la aceleración tangencial, del vuelo en subida y del viraje. Actuaciones de aviones de alta velocidad. Diagramas M-h del factor de la energía específica y su aplicación a la obtención de trayectorias casi óptimas. II. ESTABILIDAD Y RESPUESTA DINÁMICA DEL AVIÓN EN CADENA ABIERTA Revisión de conceptos fundamentales de teoría de sistemas. Ecuaciones linealizadas del movimiento del avión. Adimensionalización de las ecuaciones del movimiento longitudinal. Derivadas de estabilidad longitudinal. Estabilidad dinámica del movimiento longitudinal y ecuaciones simplificadas de los modos longitudinales. Respuesta del avión al control longitudinal en cadena abierta. Adimensionalización de las ecuaciones del movimiento lateral-direccional. Derivadas de estabilidad lateral-direccional Estabilidad dinámica del movimiento lateral-direccional y ecuaciones simplificadas de los modos lateral-direccionales. Cualidades de vuelo y características de los modos. III. TEMAS ESPECIALES Acoplamiento inercial. Avión en fase de aproximación sometido a ráfagas. La sintonización aerodinámica. Optimización de funciones lineales en Mecánica del Vuelo mediante el Teorema de Green. Métodos de perturbaciones singulares en Mecánica del Vuelo. MEMORIA del Curso 2003/04 SISTEMAS DE GUIADO Y CONTROL Código Curso Nº créditos 4 Tipo Prácticas Cuatrimestre 1º Horas semanales Libre Elección Nº horas Observaciones: haber superado Vehículos Espaciales y Misiles 85 9041 Programa: 1.- Sistemas de autoguiado, haz director y telemando 2.- Radiaciones utilizadas en los sistemas de guiado 3.- Sistemas autónomos de navegación (inercial, Doppler, GPS, referencias del terreno, híbridos). 4.- Estudio del lazo de guiado y control y de sus componentes básicos: Célula, Autodirector/seguidor, Guiado, Autopiloto, Actuadores AEROGENERADORES. Código Curso 4º Nº créditos 6 Tipo Prácticas Cuatrimestre 2º Horas semanales Libre Elección Nº horas Observaciones: Obligatoria para los alumnos de PFC de Aerogenerador Programa: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Energías renovables. Situación actual Historia de la Energía Eólica Aerogeneradores Meteorología. Cuantificación del potencial eólico Selección de emplazamientos. Tratamiento de los datos eólicos Modelos de evaluación del potencial eólico. Recurso en España Teoría de cantidad de movimiento. Otras teorías Perfiles utilizados en las palas. Características. Aerodinámica de aerogeneradores de eje horizontal Actuaciones Cargas en el rotor. Casos de carga Materiales Análisis dinámico. Estudio de fatiga Monitorización de aerogeneradores Generadores eléctricos de velocidad constante y variable Sistemas eléctricos de control Líneas eléctricas de transporte de energía Infraestructuras. Cálculo de las torres. Accesos Normativa aplicable Aspectos económicos y medioambientales 9049 86 Departamento de Vehículos Aeroespaciales AERONÁUTICA Y DEFENSA Curso Nº créditos Cuatrimestre 2º Horas semanales Observaciones: 4 Tipo Libre Elección Código Prácticas Nº horas 9060 Programa: 1.2.3.4.5.6.7.8.9.- Historia de los helicópteros militares en España. Helicópteros y visión nocturna. Navegación aérea civil y militar. Control de tráfico. Aplicaciones militares de pequeños satélites. Simuladores de vuelo. Técnicas de simulación. Herramientas matemáticas. Aplicaciones especiales de los materiales metálicos. Ensayos en vuelo. Mantenimiento de aeronaves. Los sistemas operacionales integrados de los aviones de combate. Sistemas de guiado autónomos de vehículos aéreos no tripulados. AERODINÁMICA NUMÉRICA Código Curso Nº créditos 6 Tipo Prácticas Cuatrimestre 2º Horas semanales Libre Elección Nº horas Observaciones: para alumnos que tengan aprobado el 1er. ciclo 9066 Programa: 1.- Resolución numérica de problemas en Aerodinámica. Introducción. 2.- Métodos para resolver flujos potenciales: Métodos de paneles. Métodos de primer orden y de orden superior. 3.- Métodos para resolver las ecuaciones de Euler. 4.- Métodos para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes. 5.- Mallas estructuradas y no estructuradas. Generación de mallas. 6.- Casos prácticos y ejercicios de aplicación con CMARC y Fluent. 87 MEMORIA del Curso 2003/04 VERIFICACIÓN DE VIDA DE ESTRUCTURAS AERONÁUTICAS Curso Nº créditos 6 Tipo Cuatrimestre 2º Horas semanales Libre Elección Observaciones: Código Prácticas Nº horas Programa: 1.- Revisión de conceptos básicos de fatiga y tolerancia al daño 2.- Revisión de metodología para análisis de fatiga 3.- Revisión de metodología para análisis de tolerancia al daño 4.- Generación de espectros de carga para análisis de vida 5.- Influencia de los materiales y procesos en la vida 6.- Crecimiento de grietas y resistencia residual en estructuras complejas 7.- Mantenimiento, accesibilidad y métodos de inspección 8.- Frecuencias de inspección 9.- Elaboración del programa de mantenimiento 10.- Caso práctico de aplicación del análisis de vida 11.- Definición de esfuerzos admisibles para satisfacer requisitos de vida 12.- Ensayos estructurales para validación de vida 9068 Departamento de Vehículos Aeroespaciales 88 E. U. I. T. Aeronáutica Plan de Estudios 1971 DIBUJO Y SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN Primer Curso Programa: I. TEORÍA DE LA REPRESENTACIÓN 1. Modelo lógico de análisis en la resolución de problemas gráficos. Grados de libertad y restricciones: datos simples y complejos; determinación de los elementos geométricos en el plano y en el espacio. 2. Relaciones e invariantes métricos. Razones simples y dobles en series rectilíneas de puntos, de haces de rectas y de planos; variación de estas razones, su expresión analítica y cálculo gráfico. Coordenadas homogéneas. Resolución gráfica de expresiones homogéneas de primer o segundo grado. Rectas antiparalelas e ixogonales. Valores particulares de los invariantes métricos: cevianas y transversales. Relaciones armónicas en el cuadrilátero y cuadrivértice completos. Polaridad respecto de dos rectas o dos planos. Aplicaciones métricas: puntos y rectas notables en los triángulos; cuadriláteros y polígonos alabeados. 3. Corradicalidad en el plano. Circunferencias ortogonales y diametrales. Redes y haces de circunferencias corradicales. Trazados gráficos y sus aplicaciones. 4. Transformaciones geométricas de carácter métrico. Introducción a las transformaciones geométricas. Marco del estudio de una transformación: definición teórica y número de elementos para su determinación; propiedades particulares y propiedades invariantes; formas prácticas de determinación de la transformación; transformación de elementos y de formas geométricas; producto de transformaciones. Aplicabilidad. Inversión circular. Aplicación al trazado de figuras conformes. Transformadas y singulares de redes y haces corradicales. Redes, series y haces de circunferencias no corradicales. Solución gráfica de los problemas de diseño determinados por condiciones de angularidad. 5. Transformaciones proyectivas entre formas de primera categoría. Elementos y formas geométricas fundamentales. Ley de dualidad en el plano y en el espacio. MEMORIA del Curso 2003/04 89 Formas proyectivas de primera categoría. Ecuación de la proyectividad. Transformaciones entre formas separadas y superpuestas, centro y ejes proyectivos o perspectivos y elementos homólogos singulares. Involución. 6. Series y haces de segundo orden. Cónicas proyectivas. Introducción. Series y haces. Generación proyectiva de las cónicas (Chasles) y su género; aplicación a la resolución de cónicas determinadas por puntos y tangentes que se pertenecen; aplicación al trazado por puntos de las cónicas. 7. Proyectividad entre formas de segundo orden. Entre formas no superpuestas y entre formas superpuestas. Eje y centro proyectivo Pascal y Brianchon. Aplicaciones. Método de la falsa posición. Involución en las cónicas proyectivas, eje y centro de involución. Polaridad. Aplicaciones. Involuciones de primer orden en las cónicas proyectivas: teoremas de Desargues y Plücker. Generalización de Stürm. Aplicaciones a la resolución de cónicas determinadas por puntos y tangentes que no se pertenece. 8. Estudio proyectivo de las cónicas. Involuciones conjugadas subordinadas por las cónicas. Elementos notables de las cónicas proyectivas. Principales propiedades derivadas. Involuciones no conjugadas, subordinadas por las cónicas: focos y directrices. Principales propiedades derivadas. Determinación de la cónica directriz de un sistema polar. Aplicaciones gráficas. 9. Transformaciones proyectivas entre formas de segunda categoría. Espacio proyectivo: homografía y correlación. Ecuación de la homografía y conceptos generales. Rectas límites. Elementos dobles. Homología general y particulares. Transformación de la circunferencia en otra cónica y viceversa. Obtención de los elementos fundamentales de una cónica definida por puntos y tangentes. II. FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN. 10. Fundamentos proyectivos de los sistemas de representación. Clasificación de los actuales sistemas. Introducción al estudio de nuevos sistemas mediante la utilización del ordenador. 11. Sistema Diédrico. Fundamentos y notaciones. Proyecciones principales y auxiliares del punto, recta y plano. Visualización de piezas. Ejercicios. Lectura de los dibujos mediante proyecciones múltiples. Análisis de los cuerpos. Análisis por superficies. Indicaciones generales para la lectura de una representación. Ejercicio de lectura de planos. Vistas auxiliares. Objeto de estas proyecciones. Vistas auxiliares simples. Vistas auxiliares dobles. A partir de las proyecciones principales, obtención de la verdadera magnitud mediante vistas auxiliares y viceversa. Ejercicios aplicados a piezas e instalaciones. Estudio de incidencias, intersección de planos y de recta y plano. Métodos geométricos y de las proyecciones auxiliares. 12. Sistema de planos acotados. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 90 Fundamento y notaciones. Representación del punto, recta y plano. Problemas de incidencia. Aplicaciones en la intersección con superficies convencionales. 13. Sistema axonométrico. Axonometría ortogonal. Fundamentos y notaciones. Sistemas isométrico, dimétrico y trimétrico. Abatimientos de los planos de proyección. Determinación de escalas axonométricas y construcción del triángulo de escalas. Representación de los elementos fundamentales. Incidencias. 14. Axonometría oblicua: Perspectiva Caballera. Fundamentos y notaciones. Elección del ángulo de fuga. Abatimiento de los planos coordenados sobre el plano del dibujo. Representación de los elementos fundamentales. Incidencias. 15. Sistema cónico. Fundamento y notaciones. Sistemas de perspectiva lineal. Representación del punto y de la recta. Puntos de distancia, fuga y métricos. Incidencia. Elección del punto de vista. 16. Paralelismo, Perpendicularidad y distancias. Métodos geométricos y de las proyecciones auxiliares. 17. Abatimientos. Aplicaciones homológicas. Obtención de la verdadera magnitud de una forma plana a partir de sus proyecciones y viceversa. Ejercicios de aplicación técnica. 18. Giros. Giros de revolución de recta y plano. Ejercicios de aplicación técnica. 19. Ángulos. Ángulos de dos rectas, de recta y plano y de dos planos, por medio de los métodos geométricos y de las proyecciones auxiliares. Aplicación del cono como lugar geométrico en los problemas inversos. Ejercicios de aplicación técnica. III. APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN 20. Superficies. Clasificación. Superficies regladas desarrollables. Representación, secciones, planos tangentes y desarrollos, con obtención de los puntos de inflexión de las transformadas de las secciones y de líneas geodésicas. Ejercicios aplicados de eminente carácter técnico. 21. Superficies regladas alabeadas. Generación. Líneas de estricción. Haces alabeados de segundo grado. Representación, puntos de intersección con una recta y secciones de las superficies de tres directrices, de plano director y de cono director. Estudios de las superficies alabeadas. Ejercicios de carácter técnico. 22. Superficies de doble curvatura. Superficies de revolución: esfera y toro: representación, puntos de intersección con una recta, planos tangentes y secciones. Curvas de Cassini. Superficies de evolución. Superficies perfiladas. Aplicaciones de carácter técnico. 23. Intersección de superficies. MEMORIA del Curso 2003/04 91 Procedimientos generales. Obtención de puntos notables. Ejercicios de aplicación en Ingeniería. IV. NORMALIZACIÓN 24. Normalización. Generalidades. Organismos nacionales e internacionales. Papeles. Formatos. Plegado de planos. Rotulación. Cuadros de rotulación y despiece. Escalas. Clases y espesores de líneas. Notaciones. Denominación y disposición normalizada de vistas. Cortes, secciones y roturas. Acotación. Normas básicas. Sistemas de acotación. Representación y acotación de elementos mecánicos uso general: Roscas, resortes y engranajes. Signos superficiales. Otras representaciones normalizadas. Tolerancias, introducción. Croquización. Mediciones. VI. DIBUJO ASISTIDO POR ORDENADOR. 25. Introducción: fundamentos del grafísmo electrónico. Grafísmo electrónico en la sociedad. Interacción gráfica. Conceptos y medios físicos. Aplicaciones. Clasificación del software gráfico. Espacios virtuales. 26. 2D: Editores geométricos bidimensionales. Entidades: características y atributos. Edición gráfica, funcione: Creación de entidades. Estructuras jerárquicas. Manipulación y modificación. Personalización de aplicaciones. Programación gráfica: Geometría paramétrica. Otras funciones: Integración con bases de datos. Geometría variacional. Ficheros. 27. 1/2D: Gráficos y animación bidimensional. Digitalización e imágenes. Vectorización. Paleta gráfica. Memoria gráfica. Generación de gráficos. Animación 2D. Ficheros. 28. 3D: Editores geométricos tridimensionales. Modos de definición de 3ª coordenada. Entidades 3D. Representación 3D. Ficheros. Procesadores y postprocesadores. Programación. Otras funciones. 29. 4D: Animación por ordenador. Nuevas entidades. Atributos: material y texturas. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 92 Estructuras jerárquicas. Definición de la animación. Proceso de creación de la imagen (rendering) Control de periféricos. Edición: vídeo interactivo. DIBUJO TÉCNICO. Tercer curso. Especialidad: Aeronaves. Aeromotores. Materiales Aeronáuticos y Armamento Aéreo. Programa: I. INFORMACIÓN Y REPRESENTACIÓN GRÁFICA 1. Clases de documentos gráficos en la ingeniería Necesidad del grafismo como elemento de comunicación y lenguaje. Utilización como herramienta de diseño. Clases de documentos según la aplicación. Representaciones esquemáticas, de conjunto, detalle, proyecto, fabricación y catálogo. Nivel de definición de planos, información a plasmar en los mismos: definición geométrica, acotado, tolerancias, materiales usados, acabados superficiales y de protección o decoración. 2. Normalización gráfica e industrial Necesidad de la normalización Tipos de normas: de empresa, de sector, nacionales e internacionales. Normas específicas. UNE, AFNOR, DIN, BS, UNI, ASA, ISO, MIL, MS, AN, CELENEC, CETOP, FAA, JAR, etc. Formatos. Cuadros e información general. Listas de piezas y materiales. Control de modificaciones. Codificación de planos. Identificación de conjuntos y de piezas. Sistemas de archivado tradicional y plegado de planos. Verificación y comprobación de documentos. Criterios de calidad: calidad de ejecución de diseño. 3. Técnicas de representación y acotación utilizadas en la industria. Técnicas de representación de elementos básicos utilizados en la industria. Roscas, engranajes, chavetas, muelles, etc. Reglas generales de acotación. Métodos de acotación. Acotación en serie, paralelo, combinada, coordenadas, tablas. Cotas funcionales, no funcionales y auxiliares; particularidades de acotación de roscas, engranajes, conos, chavetas, muelles, elementos de fijación, perfiles y secciones aerodinámicas MEMORIA del Curso 2003/04 93 Acotación funcional y para fabricación. Números normales. Definiciones. Aplicaciones, Criterios de utilización. II. 4. Particularización de técnicas de representación empleados en ingeniería aeronáutica. Definición de ejes en un avión. Líneas de referencia. Líneas horizontales (water lines). Líneas longitudinales (buttock lines). Líneas transversales (section lines). Secciones en una aeronave. División en estaciones. Estaciones de fuselaje. Estaciones de ala. Estaciones de estabilizadores. Estaciones de motor. Identificación de las estaciones. Dibujo de estaciones. Acotado y dimensionado. Aplicaciones para hélices y alabes. 5. Introducción al diseño asistido por ordenador. Aplicación de la informática en las representaciones gráficas. El ordenador como herramienta de diseño. Hardware y software Técnicas CAD. Descripción y características de paquetes gráficos. Conceptos y formas de modelización tridimensional. Diferencia con el dibujo tradicional. Nuevo tratamiento de las especificaciones al integrar con técnicas de fabricación CAM. Introducción al paquete AUTOCAD Introducción al paquete MICROSTATION. INFORMACIÓN TÉCNICA. 1. Utilización de los sistemas de tolerancias. Necesidad de las tolerancias. Concepto de tolerancia para garantizar la funcionalidad y la intercambiabilidad. Tolerancias dimensionales y geométricas. Sistemas de tolerancias ISO. Conceptos de juego, aprieto, calidad y posición. Agujero único y eje único. Indicación en los dibujos. Tolerancias específicas de elementos mecánicos normalizados. Tolerancias de roscas; sistema ISO y de uso aeronáuticos. Aplicación de tolerancias a engranajes, chavetas y chaveteros, rodamientos y sus alojamientos, etc. Influencia de la elección de sistema de tolerancias eje único o agujero único, en el diseño y forma de las piezas. Relación entre tolerancias y coste de fabricación. Relación entre tolerancias y acabados superficiales en piezas obtenidas por mecanizado. Tolerancias geométricas de forma, posición y simetría. Cálculo de tolerancias consecuencia del paso de una acotación funcional a otra de fabricación. Sustitución de cotas con tolerancias por otras que favorezcan la fabricación o el control. Conceptos de Máximo y Mínimo material. Montaje de piezas haciendo uso de este concepto. Cálculo del aumento de las tolerancias conseguido al utilizarlo. Cadenas de tolerancias. Cálculo de juegos y aprietos consecuencias del acoplamiento entre varias piezas. 2. Acabados superficiales, de protección, funcionales y decorativos. Necesidad de especificar los acabados superficiales. Tipos de acabados. Acabados de rugosidad, de protección y decorativos. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 94 Estudio de las superficies. Tipo de las irregularidades que aparecen consecuencia de los procesos de fabricación. Concepto de defectos de forma, ondulación y rugosidad. Medida de la rugosidad. Valores Ra, CLA y RMS. Grados N. Criterios para la elección de los grados de acabado superficial requeridos para conseguir características mecánicas y resistencia a la fatiga. Acabados superficiales aspectos funcionales y decorativos. Acabados de mejora de características mecánicas. Acabados de protección frente a la oxidación y la corrosión. Acabados galvánicos. Acabados por inmersión y proyección. Campo de aplicación de los distintos procedimientos. Ventajas e inconvenientes. Normas de utilización en el campo aeronáutico. Código de colores RAL en aplicaciones de pinturas. Indicaciones normalizadas de los distintos tipos de acabados superficiales en los planos tanto de diseño como de fabricación. 3. Indicación de materiales. Indicación normalizada de materiales; aleaciones férricas. Aleaciones ligeras. Otros tipos de aleaciones. Materiales no metálicos. Especificaciones de características mecánicas y geometría en que se suministran. Perfiles laminados y extruidos. Perfiles de uso aeronáutico. Designaciones normalizadas en los planos con indicación de características mecánicas, resistencia, dureza, límite elástico, etc. III. DISEÑO CONCEPTUAL. 1. Introducción al diseño Introducción al diseño. El diseño como paso para la satisfacción de una necesidad. Criterios de diseño: función, seguridad, fiabilidad, costo, tipo de fabricación, formas de aprovisionamiento. Generación de ideas (brain storming). Evaluación y elección de la idea a seguir 2. Realización de especificaciones técnicas de definición como ayuda al diseño. Realización de especificaciones técnicas Establecimiento de condiciones a satisfacer por el producto; motivo de la necesidad; funciones a satisfacer; condiciones de seguridad exigibles. Consideraciones sobre transporte, instalación y uso. Condiciones ambientales de trabajo. Criterios de mantenimiento y expectativa de vida esperada; ensayos y condiciones de aceptación. Reglamentos y normas aplicables. 3. Normas y reglamentos industriales y aeronáuticos. Normas y reglamentos; nacionales e internacionales. Normas de obligado cumplimiento. Comentarios a título de ejemplo del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, de Aparatos a Presión, de Transporte de Mercancías Peligrosas, de aparatos de elevación, de seguridad de máquinas. Normas de la Asociación Europea de MEMORIA del Curso 2003/04 95 Mantenimiento, Ordenanza de Seguridad e Higiene en el trabajo. Normas aeronáuticas FAA y JAR. Introducción a las directivas de la CEE IV. APLICACIONES MECÁNICAS 1. Técnicas de diseño, identificación de funciones. Técnicas de diseño Recogida de información. Estudio de productos similares si existen con crítica de puntos fuerte y débiles. Consideraciones de alternativas. Estudio de funciones mecánicas elementales: estructura, conexión, articulación, transmisión, impermeabilidad y estanqueidad, engrase, protección y seguridad, decoración mando, señalización y aviso. 2. Estudio de uniones. Naturaleza de la uniones. Uniones rígidas, elásticas, desmontables, permanentes, totales, parciales, regables. Criterios para el diseño de uniones: grados de libertad. Métodos de realización de uniones: uniones directas, uniones por elemento auxiliares. 3. Utilización en los diseños de elementos de unión. Estudio y clasificación de los elementos de fijación: tornillos, pernos, espárragos, prisioneros, husillos, tuercas, insertadores, arandelas, anillos elásticos, pasadores, chavetas, bridas, racores, juntas, abrazaderas, muelles, ejes de articulación, remaches, adhesivos, soldadura. Criterios de selección en función de forma y condiciones ambientales de trabajo, de esfuerzos, de montaje y de mantenimiento. Condiciones específicas de utilización en diseño de los anteriores elementos de unión. 4. Diseño y utilización de elementos de transmisión. Condiciones de utilización y montaje de árboles y ejes, casquillos y rodamientos, poleas, ruedas dentadas, cadenas de transmisión, cables, tensores, levas, cardans, flectores, amortiguadores, aisladores de vibraciones. Necesidad y estudio del engrase. Ranuras de engrase en ejes y casquillos. Accesorios de engrase. Estanqueidad. Estanqueidad estática y dinámica. Juntas y Retenes. Compatibilidad con los líquidos. 5. Diseño de uniones permanentes. Uniones permanentes. Uniones soldadas, remachadas y por adhesivos. Uniones engatillladas. Ventajas e inconvenientes y campo de aplicación de los distintos métodos. Soldadura, tipos y simbología empleada en los planos. Tipos de materiales empleados en fabricación de estructuras. Perfiles laminados. Estudio de uniones de chapas y perfiles laminados. Consideraciones de proyecto. Soluciones empleadas en la realización de nudos de estructuras metálicas. Remachado, tipos convencionales de remaches, sistemas especiales “hylocks”, “lockbolts” y “cherrys”. Estudio de uniones de chapas y perfiles de uso. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 96 Aplicaciones de remachado sobre estructuras aeronáuticas. Consideraciones de proyecto. Soluciones empleadas en la realización de nudos de estructuras. Introducción a las uniones con adhesivos. Semejanzas con la soldadura. 6. Diseño de piezas moldeadas. Criterios para la realización de diseño de piezas conformadas por moldeo en función de las condiciones mecánicas, químicas, atmosféricas, tamaño, costo, y verificación. Comparación de alternativas para obtención de las piezas con los mismos requerimientos funcionales por otros procedimientos de conformación. V. APLICACIONES SISTEMAS 1. Representaciones esquemáticas de instalaciones eléctricas. Normas nacionales e internacionales de representación de aparellaje y mecanismos eléctricos. Tipos de esquemas. Esquemas de potencia y mando. Símbolos y esquemas lógicos. Representación de instalaciones aeronáuticas. 2. Representaciones esquemáticas de instalaciones hidráulicas y neumáticas. Normas nacionales e internacionales de representación de aparellaje y mecanismos utilizados en instalaciones hidráulica y neumáticas. Generadores, distribuidores, receptores y elementos auxiliares. Realización de esquemas. Representación de instalaciones aeronáuticas. DIBUJO TÉCNICO Tercer curso Especialidad: Aeropuertos y Transporte Aéreo Programa: I. INFORMACION Y REPRESENTACION GRAFICA 1. Clases de documentos gráficos en la ingeniería. Necesidad del grafismo como elemento de comunicación y lenguaje. Utilización como herramienta de diseño. Clases de documentos según la aplicación. Representaciones esquemáticas de conjunto, detalle, proyecto, fabricación y catálogo. Nivel de definición de planos, información a plasmar en los mismos: definición geométrica, acotado, tolerancias, materiales usados, acabados superficiales y de protección o decoración. 2. Información técnica Necesidad de la normalización. Tipos de normas: de empresa, de sector, nacionales e internacionales. Normas específicas. Simbología. Códigos y su notificación. Verificación y comprobación de documentos. Criterios de calidad: calidad de ejecución de diseño. MEMORIA del Curso 2003/04 97 Control y comunicación de modificaciones. II. 3. Técnicas de representación para el campo de vuelos. Plano de localización y situación. Plano director. Sistema de coordenadas. Planos de nivelación. Perfiles longitudinales y transversales. Planta para el drenaje y sus detalles. Planos de señalización diurna. Planos de balizamiento nocturno. Planos de pavimentación. Planos de suministro de combustible y otros servicios. 4. Técnicas de representación para la edificación. Métodos de proyección y de acotación utilizados en la construcción. Plano de situación. Plano de urbanización. Plano general de replanteo y plano del movimiento de tierras. Planos de cimentación y de saneamiento. Planos de la estructura y de sus detalles. Planta de distribución. Planos de las instalaciones. Plano de los cerramientos. Cubiertas y fachadas. 5. Diseño asistido por ordenador. Aplicación de la informática a las representaciones gráficas. El ordenador como herramienta de diseño. Especificaciones técnicas de definición exigibles a los equipos físicos (hardw.) para una oficina de proyectos. Especificaciones técnicas de definición del software de CAD, jerarquización de requisitos para un programa de aplicación: a) al campo de vuelos. b) a la edificación. c) a la planificación territorial. INFORMACIÓN TÉCNICA 1. Construcciones metálicas y armaduras de hormigón. Símbolos y representación de armaduras de hormigón armado y pretensado. Notaciones relativas a las barras, a los conjuntos de barras y a los enrejados soldados. Planos de definición de armadura y ferralla. Identificación de perfiles normalizados en acero. Símbolos n para las uniones atornilladas, roblonadas y soldadas. Representación de los nudos de entramados metálicos. Representación de cimentaciones, pórticos, cerchas y forjados. 2. Símbolos y esquemas de conducción de fluidos. Fontanería, saneamiento y calefacción. Combustibles líquidos. Ventilación y climatización. Riego y drenaje. 3. Representaciones esquemáticas de instalaciones eléctricas. Normas nacionales e internacionales de representación de aparellaje y mecanismos eléctricos. Tipos de esquemas. Esquemas de potencia y mando. Símbolos y módulos lógicos. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 98 4. Representaciones para sistemas de protección. Esquemas y símbolos del sistema contraincendios. Esquemas y símbolos del sistema contraintrusiones. Esquemas y símbolos de la instalación pararrayos. 5. Cartografía y planos topográficos disponibles. Cartografía del I.G.N. y del Servicio Geográfico del Ejército Topografía de los Aeropuertos disponibles por los servicios de Aviación Civil y del Ejército del Aire. Topografía regional, municipal y urbana disponible por los servicios de las Comunidades Autónomas y Ayuntamientos (1/10.000, 1/5.000, 1/2.000, 1/1.000). 6. Representaciones esquemáticas de instalaciones hidráulicas y neumáticas. Normas nacionales e internacionales de representación de aparellaje y mecanismos utilizados en instalaciones hidráulicas y neumáticas. Generadores, distribuidores, receptores y elementos auxiliares. Realización de esquemas. Representación de instalaciones en máquinas y equipos. III. DEFINICIÓN DE PROYECTOS. 1. Introducción al diseño. Introducción al diseño. El diseño como medio de satisfacción de una necesidad. Criterios de diseño: función, seguridad, fiabilidad, costo, tipo de construcción, montaje, formas de mantenimiento y servicio. Generación de ideas (brain storming). Evaluación y elección de la idea a seguir. 2. Realización de especificaciones técnicas de definición como ayuda al diseño. Realización de especificaciones técnicas a partir de requisitos y restricciones. Establecimiento de condiciones a satisfacer motivo del servicio (requisitos): funciones a satisfacer y condiciones de seguridad exigibles. Restricciones: a) Consideraciones sobre transporte, instalación y uso. b) Condiciones ambientales de trabajo. c) Criterios de mantenimiento y expectativa de vida esperada: ensayos y condiciones de aceptación. Reglamentos y normas aplicables. 3. Normas y reglamentos de la construcción, industriales y aeronáuticos. Normas y reglamentos; nacionales e internacionales. Normas de obligado cumplimiento. Comentarios a título de ejemplo del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, de Aparatos a Presión, NTE y NBE, de Transporte de Mercancías Peligrosas, de Aparatos de Elevación, Normas de la Asociación Europea de Mantenimiento. Ordenanza de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Normas aeronáuticas OACI, FAA y JAR, Ingenieros Civiles, etc. Introducción a las directivas de la CEE. MEMORIA del Curso 2003/04 99 IV. APLICACIONES GEOMÉTRICAS 1. Consolidación de los fundamentos de sistemas de representación: planos acotados. Proyección ortogonal: conservación de la razón simple. Vista auxiliar, alzado realzado, giros y abatimientos. Representación de los elementos fundamentales. Relaciones de paralelismo, perpendicularidad, incidencias, distancias, pendientes y ángulos. El ángulo en relación con el acimut: pendiente longitudinal, transversal y natural. 2. Representación del terreno, interpretación del relieve. Representación del terreno. Niveles de apreciación. Superficie topográfica. Zona topográfica y zona local plana. Intersecciones con otras superficies. Pendiente del terreno e interpolación. Poligonales de nivel Formas elementales del terreno. 3. Determinación de un movimiento de tierras. Determinación del terreno mediante isolineas desde los datos necesarios. Pendiente longitudinal y secciones tipo como requisitos. Determinación de rasantes. Línea de paso, polígono de cierre y panorama de una zona. Perfiles longitudinales y transversales: selección de escalas y detalles en los mismos. Datos alfanuméricos y convencionalismos (guitarra). 4. Superficies poliédricas y radiadas aplicadas en la definición de cubiertas y campos de vuelo. Restricciones que supone en la definición de un plano: punto, o recta de paso, ángulo con recta o plano, etc. Restricciones que supone en la definición de un cilindro: directriz, tangencia de planos y dirección de las generatrices. Restricciones para un cono: directriz, vértice y tangencia de planos. Aplicación de las secciones de superficies radiadas y de la superficie de igual pendiente. 5. Procedimientos de medición por representaciones gráficas. Método de secciones transversales: superficiados y cubicación. Método de secciones horizontales: cubicaciones. Ventajas y condiciones para organizar los cálculos anteriores por filas y columnas. Hojas de cálculo. 6. Superficies alabeadas: algunas de sus aplicaciones en la construcción y en pistas. Repaso y aplicaciones a la construcción, especialmente a cubiertas, escaleras y rampas. Aplicaciones en el encuentro de pistas o calles de rodaje. Comprobación de parámetros. a) El paraboloide hiperbólico como elemento de cambio en la pendiente transversal. b) El conoide y el cilindroide como elementos de cambio en la pendiente longitudinal. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 100 c) Combinación de superficies alabeadas para la determinación de superficies complejas. Ejemplo de paraboloide hiperbólico con dos conoides. d) Concepción de superficies alabeadas no tipificadas. 7. Curvas de acuerdo o transición: parábola de acuerdo vertical y clotoide. El acuerdo parabólico. Valores fijados por la OACI y el MOP relativos a su parámetro. Repaso de conceptos geométricos para su obtención gráfica o analítica. La clotoide. Simplificaciones analíticas: parábola cúbica. Márgenes de aplicación y parámetro a fijar en su diseño. Determinación del sobreancho de una vía debido a la desviación del centro de gravedad del tren principal. 8. Aplicaciones de los fundamentos cónico proyectivos. Fundamento proyectivo. Punto principal, puntos y líneas de fuga. Condiciones de paralelismo y de perpendicularidad. Puntos métricos y cono de visualización. Homologías subordinadas. Aplicación a simulaciones de pistas y edificios. Restitución geométrica de un modelo de superficies planas a partir de una fotografía del mismo. 9. Programa de practicas de laboratorio. Aplicaciones sobre sistemas informáticos para proyectos de obra lineal. a) Digitalización: captura de información contenida en planos mediante tableta. b) Triangulación. - Triangulación óptima, respetando líneas predefinidas, líneas constructivas. - Modificación interactiva de triangulación. - Determinación automática de líneas de nivel. - Recuperación de líneas predefinidas en el fichero de datos. - Integración de isolineas en plano preexistentes. c) Dibujo y diseño del eje en planta. -Definición geométrica interactiva de alinaciones, gráfica o numéricamente. - Recálculos automáticos de los ejes. - Listado de las alineaciones. - Nivelación del área de movimientos. - Replanteos, cálculo de puntos. d) Eje en alzado, secciones transversales, cubicaciones, diagramas de masas. - Cálculo automático del perfil longitudinal y de las secciones transversales del terreno. - Diseño interactivo de rasante y plataforma. - Cálculo automático de peraltes. - Diseño interactivo de la sección transversal tipo. - Cálculo de áreas y de volúmenes de desmonte, terraplén y pavimentación. - Cálculo de coordenadas de puntos característicos de la plataforma. - Dibujo de perfil longitudinal, acuerdos, estado de alineaciones y de los peraltes. - Dibujo de los perfiles transversales del trazado con el estado de las cubicaciones. - Generación de planos compuestos de planta, alzado y detalles. MEMORIA del Curso 2003/04 101 e) Caso práctico. - Realización por parte del alumno del desarrollo y ejecución de un caso práctico, con el resultado final de obtención de todos los cálculos y planos. - Programación de una herramienta específica. Aplicación a otros sistemas. a) -Construcción. b) -Eléctrico. c) -Tuberías. d) -Estructuras. e) -Oleodinámica. V. FUNDAMENTOS DEL DISEÑO, TRAZADO Y TIPOLOGÍA DE REDES 1. Redes de diseño proyectivo. El método lógico en el grafismo. Análisis de grados de libertad de un problema (requisitos). Análisis de las ligaduras que impone un dato (restricción). Definición de tipos. a) Redes estructurales. b) Redes de gravedad. c) Redes de potencial. 2. Las redes de infraestructuras. Diseño de redes de suministros y planificación energética. Coordinación de las redes de instalaciones: las galerías de servicios. 3. Abastecimiento de agua potable, riego e incendios. Diseño, trazado y tipología de la infraestructura de evacuación de aguas. Elementos integrantes y detalles constructivos. 4. Redes de riego y drenaje de terrenos y espacios libres. Diseño trazado y tipología de drenaje de edificios, áreas pavimentadas y vías de circulación. Riego y drenaje de zonas verdes o espacios libres. 5. Distribución de energía eléctrica publica. Red de transporte en alta y media tensión. Diseño, trazado y tipología de la red de suministro de baja tensión. 6. Diseño y trazado del sistema de alumbrado urbano. Red de distribución de alumbrado publico. Red de distribución de alumbrado decorativo. 7. Redes urbanas de transmisión de información. Trazados gráficos de las redes de telefonía. Trazados gráficos de las redes de transmisión por cable. Trazados gráficos de las redes de telegestión. 8. Red de transporte, información y circulación en los aeropuertos. Elementos que inciden en la canalización de las unidades de transporte dentro de los terminales (par y carga). Diseño y trazado de las vías para el movimiento de servicios de plataforma. Diseño y trazado de los accesos y estacionamientos del lado tierra. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 9. 102 Diseño y trazado de reticulados de vigas y estructuras espaciales. Entramados. Estructuras de láminas metálicas. Construcciones de cubiertas colgantes. Plan de Estudios 2002 EXPRESIÓN GRÁFICA Primer curso Créditos: 9 Especialidad: Aeronaves Aeromotores Aeronavegación Aeropuertos Equipos y Materiales Aeroespaciales Programa: 1 TEORÍA Y SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN. 1.l. Proyectividad: conceptos fundamentales. Proposiciones fundamentales de la geometría proyectiva. Operaciones fundamentales: proyección y sección. Formas proyectivas de primera categoría: ecuaciones, centros y ejes proyectivos o perspectivos: elementos homólogos singulares. Semejanza. Involuciones: producto de transformaciones. Aplicaciones gráficas. 1.2. Tratamiento proyectivo de los S.R. Perspectividad entre una recta y su proyección. Producto de perspectividades. Estructura convencional de los sistemas. Sistema cónico. Sistemas cilíndricos: planos acotados; diédrico; axonometría ortogonal y oblicua. 1.3. Estudio de la recta. Proyecciones principales y auxiliares de la recta. Utilización simultánea de sistemas diferentes sobre una representación de rectas. Verdadera magnitud y ángulos referidos a un segmento: aplicaciones. Rectas que se cortan y que se cruzan, visibilidad y aplicaciones. 1.4. Planos homográficos. Ecuaciones. Elementos notables. Clasificación y análisis de las homografias. Construcciones gráficas: transformación de formas planas. Producto de transformaciones. l.5. Estudio del plano. Proyecciones principales y auxiliares del plano. Rectas notables. MEMORIA del Curso 2003/04 103 Determinación del plano, diversos ejercicios. Homologías entre proyecciones: Verdadera magnitud de figuras geométricas planas y aplicaciones al diseño. Cambios de sistemas. 1. Intersección entre elementos geométricos. Modelo genérico de intersecciones. Obtención directa del elemento de incidencia: punto (recta o plano proyectante); recta (uno de los planos es proyectante). Posiciones genéricas: intersección de recta y plano: intersección de dos planos. Aplicaciones. Incidencias impropias: condiciones suficientes de paralelismo. Trazado de rectas paralelas a rectas o a planos, en los sistemas cilíndricos y cónico. Trazado de planos paralelos. 1.7. Perpendicularidad y distancias. Condiciones de perpendicularidad entre los diferentes elementos geométricos. Teorema de las tres perpendiculares en las proyecciones ortogonales. Enunciado de los diferentes problemas de perpendicularidad: reducción a recta y plano perpendiculares. Trazado de elementos perpendiculares y obtención de distancias: posiciones genéricas y particulares. 1.8. Giros. Giros en el espacio: trayectorias y coordenadas. Giros de rectas y de planos; aplicaciones. Utilidad de los giros en el análisis de espacios barridos por elementos físicos en rotación. 1.9. Tratamiento de las medidas angulares. La superficie cónica de revolución como lugar geométrico de rectas o planos con una restricción angular. Ángulos entre elementos geométricos: definición y obtención. Determinación de elementos geométricos con condiciones angulares. 2. GEOMETRIA DE LA FORMA EN INGENIERIA. NORMALIZACION. 2.1. Estudio de líneas y superficies. Conceptos sobre líneas y superficies. Estudio de las superficies poliédricas y radiadas. Introducción a sus aplicaciones en ingeniería. 2.2. Introducción a la normalización. Ámbito y estructura de las normas. Funciones de normalización y certificación. Principales normas internacionales, nacionales y del sector aeronáutico. Análisis por descomposición en cuerpos geométricos que conformen piezas sencillas. Principios generales normalizados en la representación y acotación. Representación y definición dimensional de los cuerpos geométricos componentes de una pieza. Desde el análisis de los cuerpos geométricos componentes, determinar las vistas y cotas necesarias para determinar la forma y dimensiones de una pieza, así como la posición relativa entre componentes. 2.3. Técnicas gráficas en la representación. Secciones y cortes: convencionalismos normalizados. Secciones abatidas. Elementos que no se cortan. Líneas de rotura. Departamento de Vehículos Aeroespaciales 104 Representaciones simbólicas y esquemáticas: convencionalismos de signos aplicados en documentos utilizados en los campos técnicos de aplicación en la carrera. 3. DIBUJO ASISTIDO POR ORDENADOR. Introducción a los gráficos por ordenador y la documentación electrónica. Herramientas de dibujo por ordenador. Aplicaciones del grafismo electrónico. GRÁFICOS POR ORDENADOR I Asignatura de libre elección Primer Curso Créditos: 4,5 Programa: 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.- Introducción: Grafismo en la sociedad. Dispositivos empleados en grafismo electrónico. Fundamentos de generación de imágenes. Aplicaciones informáticas genéricas y sectoriales. Transformaciones de imágenes. Fundamentos de geometría bidimensional. Modelos variacionales. Restricciones, ligaduras y parámetros. Fundamentos de geometría tridimensional. Introducción a las transformaciones geométricas. Técnicas de representación tridimensional. Realismo virtual. Integración de documentación: Editores de documentos. Documentación en internet. Documentación en formato “HTML”. PROGRAMACIÓN EN ENTORNOS GRÁFICOS Asignatura de libre elección Segundo curso créditos: 4,5 cuatrimestre 1º Programa: 1.2.3.- Dispositivos gráficos: Clasificación y aplicación Librerías gráficas. Librerías multiplataforma en JAVA Sistemas interactivos. Concepto y funcionamiento MEMORIA del Curso 2003/04 4.5.6.7.8.- 105 Técnicas de representación variacional. Modelos paramétricos. Diseño de interfaces gráficas. Herramientas y estructuración. Documentación electrónica Diseño de visualizadores interactivos DEFINICIÓN Y DISEÑO CONCEPTUAL DE SUPERFICIES AERONÁUTICAS Asignatura de libre elección Segundo Curso créditos: 4,5 cuatrimestre 2º Programa: 1. Conceptos básicos sobre curvas y superficies 2. Generación y clasificación de líneas ● Puntos múltiples ● Tangentes, normales y binormales ● Curvatura: Circulo osculador ● Curvas de uso más frecuente en la técnica 3. Generación y clasificación de superficies ● Simple curvatura ● Alabeadas ● Doble curvatura ● Análisis proyectivo de las cuádricas 4. Intersección de superficies. ● Secciones planas ● Método de los móviles 5. Desarrollo de superficies ● Superficies desarrollables ● Métodos de aproximación en las no desarrollables 6. Aplicaciones ● Superficies adaptadoras ● Hélices ● Convolutas ● Superficies de evolución ● Superficies perfiladas 7.Aplicación al diseño aeronáutico 8.Metodologías de diseño con superficies avanzadas 106 Departamento de Vehículos Aeroespaciales II.Balance económico. El presente balance refleja las cantidades relacionadas con las partidas procedentes del Rectorado y las dos Escuelas, más los porcentajes correspondientes de los contratos suscritos por profesores del Departamento. II. 1. Ingresos De la E.T.S.I. Aeronáuticos De la E.U.I.T. Aeronáutica Subvención Directa Departamentos UPM. Remanente 2003 ETSIA Canon, Overheads e intereses Remanente 2003 Canon, Overheads e intereses Equipamiento Docente ETSIA Equipamiento Docente EUITA TOTAL 33.284.15 1.721,00 36.647,79 46.314,31 12.008,29 16.216,51 3.300,00 6.525,00 156.017,05 II. 2. Gastos Con cargo al Capítulo II (Manten. y otras subvenc.) ETSIA EUITA Con cargo al Cap. VI ETSIA EUITA Con cargo al Canon, Overheads e intereses TOTAL 31.400,94 1.640,20 41.702,45 6.525,00 35.993,66 117.262,25 II. 3. Remanentes Remanente de 2004 en la ETSIA Remanente de 2004 en la EUITA Remanente de 2004 de Canon, Overheads e intereses OTT . TOTAL 46.442,86 80,80 -7.768,86 38.754,80