proyecto docente mecánica del vuelo avanzada curso 2020 …
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Datos básicos de la asignaturaTitulación: Máster Universitario en Ingeniería AeronáuticaAño plan de estudio: 2014
Curso implantación: 2020-21Centro responsable: E.T.S. de Ingeniería
Nombre asignatura: Mecánica del Vuelo AvanzadaCódigo asigantura: 51430007Tipología: OBLIGATORIACurso: 1Periodo impartición: Primer cuatrimestre
Créditos ECTS: 5Horas totales: 125Área/s: Ingeniería AeroespacialDepartamento/s: Ingeniería Aeroespacial y Mecán. Fluidos
Coordinador de la asignatura
GAVILÁN JIMÉNEZ FRANCISCO RAFAEL
Profesorado
Profesorado del grupo principal:
GAVILÁN JIMÉNEZ FRANCISCO RAFAEL
Objetivos y competencias
OBJETIVOS:
Los objetivos docentes que se pretenden alcanzar en esta asignatura son:
- Desarrollar las ecuaciones del movimiento del avión (6 grados de libertad).
- Desarrollar modelos aerodinámicos apropiados y entender cómo influye la geometría y
condiciones de vuelo en las derivadas de estabilidad.
PROYECTO DOCENTE
Mecánica del Vuelo Avanzada
Grupo 2 (Grupo INGLÉS)
CURSO 2020-21
Última modificación 08/09/2020 Página 1 de 15
- Analizar la estabilidad estática de un avión.
- Analizar la estabilidad dinámica de un avión y entender los modos longitudinales y
laterales-direccionales.
- Analizar la respuesta al mando de un avión.
- Analizar dinámica del avión considerando efectos no lineales (acoplamiento inercial, wing-rock,
barrena, superpérdida).
- Analizar la respuesta a ráfagas de un avión.
Al superar con éxito esta asignatura, los estudiantes serán capaces de:
- Plantear las ecuaciones del movimiento para resolver problemas de estabilidad de aeronaves.
- Calcular derivadas de estabilidad.
- Calcular los límites del centro de gravedad de un avión, según criterios de estabilidad y
maniobrabilidad.
- Calcular las condiciones de trimado longitudinal y lateral-direccional.
- Calcular la velocidad de mínima control de una aeronave.
- Calcular los modos longitudinales y laterales direccionales de un avión.
- Conocer cómo influyen las derivadas de estabilidad en los distintos modos. Según esto, calcular
cómo deben modificarse las derivadas de estabilidad para conseguir los modos adecuados.
- Calcular la respuesta al mando de un avión, y entender cómo influyen las derivadas de estabilidad
en la misma.
- Conocer la normativa aplicable en cuanto a cualidades de vuelo.
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Grupo 2 (Grupo INGLÉS)
CURSO 2020-21
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- Calcular los incrementos en el factor de carga debidos a ráfagas.
English version:
Throughout this course, the students will learn to:
- Formulate the general 6-Degrees-Of-Freedom equations of motion of an airplane.
- Obtain linear 6DoF aerodynamic models of conventional airplanes, being able to
compute the stability derivatives, and understanding how they depend on the airplane
geometry and its flight conditions.
- Analyse the static stability and trim conditions of an airplane.
- Compute the limitations in the position of the centre of gravity to ensure adequate levels
of static stability and static control capabilities.
- Obtain the minimum control speed in the air of an airplane.
- Analyse the dynamic stability of an airplane, obtaining the main longitudinal and lateral?directional
modes.
- Analyse the open-loop control response of an airplane.
- Understand the flying qualities requirements.
- Design basic stability augmentation systems to improve the airplane behaviour.
- Understand some nonlinear behaviours, like the inertia coupling, wing rock, deep stall
and spin.
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CURSO 2020-21
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- Compute the load factors increments in gusts.
COMPETENCIAS:
Competencias Específicas:
CEV01 Aptitud para proyectar, construir, inspeccionar, certificar y mantener todo tipo de aeronaves
y vehículos espaciales.
CEV05 Comprensión y dominio de la Mecánica del Vuelo Atmosférico (Actuaciones y Estabilidad y
Control Estáticos y Dinámicos), y de la Mecánica Orbital y Dinámica de Actitud.
CEV09 Capacidad para diseñar, ejecutar y analizar los Ensayos en Tierra y en Vuelo de los
Vehículos Aeroespaciales, y para llevar a cabo el proceso completo de Certificación de los mismos.
CEV10 Conocimiento adecuado de los distintos Subsistemas de las Aeronaves y los Vehículos
Espaciales.
Competencias Básicas:
CB06 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en
el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB07 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución
de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o
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multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB08 Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad
de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones
sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y
juicios;
CB09 Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones
últimas que las sustentan) a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin
ambigüedades;
CB10 Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar
estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
Competencias Generales:
CG01 Capacidad para proyectar, construir, inspeccionar, certificar y mantener todo tipo de
aeronaves y vehículos espaciales, con sus correspondientes subsistemas.
CG04 Capacidad de integrar sistemas aeroespaciales complejos y equipos de trabajo
multidisciplinares.
CG05 Capacidad para analizar y corregir el impacto ambiental y social de las soluciones técnicas de
cualquier sistema aeroespacial.
CG06 Capacidad para el análisis y la resolución de problemas aeroespaciales en entornos nuevos o
desconocidos, dentro de contextos amplios y complejos.
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CURSO 2020-21
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CG08 Competencia para el proyecto de construcciones e instalaciones aeronáuticas y espaciales,
que requieran un proyecto integrado de conjunto, por la diversidad de sus tecnologías, su
complejidad o por los amplios conocimientos técnicos necesarios.
CG10 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio
de la profesión de Ingeniero Aeronáutico.
Competencias Transversales:
CT01 Funcionar de forma efectiva tanto de forma individual como en equipo.
CT02 Utilizar distintos métodos para comunicarse de forma efectiva con la comunidad de ingenieros
y con la sociedad en general.
CT03 Demostrar conciencia sobre la responsabilidad de la práctica de la ingeniería, el impacto
social y ambiental, y compromiso con la ética profesional, responsabilidad y normas de la práctica
de la ingeniería.
Contenidos o bloques temáticos
Tema 1. Ecuaciones de la dinámica del avión.
Tema 2. Derivadas de estabilidad.
Tema 3. Estabilidad estática.
Tema 4. Estabilidad dinámica longitudinal.
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Tema 5. Estabilidad dinámica lateral-direccional.
Tema 6. Respuesta al mando en bucle abierto y sistemas de aumento de estabilidad
Tema 7. Cualidades de vuelo
Tema 8. Dinámica no lineal.
Tema 9. Respuesta a ráfagas.
English version:
1. General equations of motion
2. Stability derivatives.
3. Static stability and trim.
4. Longitudinal dynamics
5. Lateral-directional dynamics.
6. Response to controls and stability augmentation.
7. Flying qualities.
8. Nonlinear dynamics.
9. Gust response.
Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos
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Lecture 1. General Equations of Motion (2 hours)
General, nonlinear equations of motion. Linearized equations of motion. Linear aerodynamic and
propulsive model
Lecture 2. Stability Derivatives. (5 hours)
Estimation methods for longitudinal and lateral-directional stability derivatives.
Lecture 3. Static Stability. (8 hours)
Longitudinal static stability and trim. Neutral Point. Centre of Gravity margins. Manoeuvring static
stability. Stick-free static stability. Lateral-directional static stability and trim. Minimum control
airspeed in the air.
Lecture 4. Longitudinal Dynamic Stability. (5 hours)
Longitudinal characteristic equation. Longitudinal modes: phugoid and short period. Approximate
models to longitudinal modes. Dependency on the longitudinal stability derivatives.
Lecture 5. Lateral-directional Dynamic Stability. (3.5 hours)
Lateral-directional characteristic equation. Lateral-directional modes: spiral, rolling subsidence and
Dutch roll. Approximate models to lateral-directional modes. Dependency on the lateral-directional
stability derivatives.
Lecture 6. Open-loop Control Response and Stability Augmentation Systems. (3 hours)
Transfer functions. Longitudinal and lateral-directional open-loop control response. Introduction to
Stability Augmentation Systems.
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Lecture 7. Handling Qualities. (1.5 hours)
Airworthiness directives. Acceptability levels. Limitations in longitudinal and lateral-directional
modes.
Lecture 8. Nonlinear Dynamics. (3 hours)
Inertia coupling. Wing rock. Deep stall. Spin.
Lecture 9. Gust Response. (4 hours)
Response to deterministic gusts. Introduction to stochastic gust response.
Actividades formativas y horas lectivas
Actividad Créditos Horas
A Clases Teóricas 2 20
B Clases Teórico/ Prácticas 1,6 16
E Prácticas de Laboratorio 0,2 2
G Prácticas de Informática 0,2 2
Metodología de enseñanza-aprendizaje
Clases teóricas
Las clases teóricas se basarán en la transmisión de los conocimientos básicos para comprender la
asignatura y abordar la resolución de problemas. Los alumnos pueden tomar notas aclaratorias y
tendrán la oportunidad de preguntar al profesor las dudas que les suscite el tema abordado. El
profesor además de la transmisión de conocimientos, ofrecerá un enfoque crítico de la disciplina
que lleve a los alumnos a reflexionar y descubrir las relaciones entre los diversos conceptos.
Prácticas informáticas
Se realizarán actividades prácticas que permitan a los alumnos afianzar los conocimientos vistos en
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las clases teóricas.
Trabajo de curso
Se propondrá un trabajo de curso en el que el alumno deba aplicar a un caso práctico parte de los
contenidos cubiertos en la asignatura. Este trabajo se integrará dentro del sistema de evaluación
por curso, formando parte de la nota de la asignatura.
Sistemas y criterios de evaluación y calificación
Sistema de evaluación por curso:
A lo largo del curso, se realizarán las siguientes actividades evaluables:
1: Exámenes parciales. Se propondrán dos exámenes parciales, cuyas fechas y ponderaciones
relativas se establecerán a inicios de curso.
2: Se realizarán dos actividades prácticas, las cuales requerirán la ejecución y entrega de un
informe.
3: Se propondrá la realización de un trabajo de curso de carácter voluntario. Dicho trabajo será un
caso de aplicación práctica de los contenidos estudiados a lo largo de la asignatura.
Para poder aprobar la asignatura mediante este sistema de evaluación, será necesario obtener una
calificación mínima de 4 puntos (sobre 10) en cada uno de los exámenes parciales, además de
asistir a las actividades prácticas y realizar adecuadamente las correspondientes memorias.
La nota final de este sistema de evaluación se calculará de la siguiente manera:
-Para los alumnos que opten por realizar el trabajo de curso (opcional), la nota de este representará
el 30% de la nota final, mientras que la nota resultante de los exámenes parciales (con su
correspondiente ponderación) se corresponderá con el 70% restante.
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-Para los alumnos que no realicen el trabajo de curso, la nota de evaluación por curso será igual a
la resultante de los exámenes parciales (con su correspondiente ponderación). Este punto también
será de aplicación de que sea más favorable para el alumno que el punto anterior.
Para superar la asignatura, la nota final resultante deberá ser igual o mayor que 5 (sobre 10), y se
deberán haber cumplido los requisitos establecidos anteriormente. En caso de no superar la
asignatura mediante este criterio de evaluación, será de aplicación el criterio de evaluación basado
en examen final.
Continuous evaluation system:
This evaluation system will consist on:
-Two mid-term exams, whose dates will be given at the beginning of the course.
-Two practical activities.
-An optional coursework, in which the students must apply the theoretical concepts addressed
throughout the course to a proposed airplane.
The course grade will be computed in the following way:
-For those students making the optional coursework, the obtained mark in this activity will be the
30% of the total grade, whilst the weighted average mark of the two exams will stand for the
remaining 70%.
-For those students not making the optional coursework, the course grade will be theweighted
average mark of the two exams.
In order to pass this course, the following requirements must be fulfilled:
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-The minimum final mark must be 5 out of 10.
-The minimum mark of each mid-term-exam must be 4 out of 10.
-Each student must attend to each practical activity, and submit the required report.
Any student not fulfilling any of the three requirements stated above could still pass the course using
the alternative evaluation system (final exam).
Sistema de evaluación basado en examen final:
Se realizará examen final (de teoría y problemas), según el calendario oficial de exámenes
establecido por el Centro.
Para aprobar la asignatura, es necesario obtener una calificación mayor o igual que 5 (sobre 10) en
la nota del examen, y haber realizado con aprovechamiento las prácticas de la asignatura.
Final exam:
This evaluation system will consist on an end-of-term exam, and two practical activities. To pass this
course, the student must obtain a minimum mark of 5 out of 10 in the exam, attend to the two
practical activities, and submit the required reports of these activities.
Criterios de calificación del grupo
Contingency plan due to COVID-19
This section describes the corrective actions in teaching and evaluation procedures that would be
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taken if the incidence of COVID-19 arose. According to the University's directive "Criterios
Académicos para la adaptación de las titulaciones oficiales de la US a las exigencias sanitarias
causadas por la COVID-19 durante el curso académico 2020-2021", there are two possible
scenarios that should be considered: the first one (scenario A) considers an hybrid teaching scheme,
combining both on-site and on-line teaching activities; whilst in the other one (scenario B) only
on-line teaching activities are allowed.
Scenario A:
The activation of this contingency plan would imply the reduction of the seating space in the
classroom, in order to ensure a better social distancing between students. Thus, the following
actions would be taken:
- All lectures will be given on-site, but also will be broadcasted live to all the students enrolled in the
course. The University will set a rotating shift schedule, in such a way that some students will attend
the lecture in class, while others will be connected on-line. In the case of technical problems that
would not enable the broadcast live, the lectures would be given on-line (synchronously) using the
platform Blackboard Collaborate Ultra.
- Both computer lab and flight simulator activities will be on-site, and the attendance will be optional.
- All the exams will be done on-site.
Scenario B:
The activation of this contingency plan would imply that all the teaching activities must be on-line.
Thus, the following actions would be taken:
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- The lectures will be given on-line (synchronously) using the platform Blackboard Collaborate Ultra.
- The computer lab activities will be on-line (asynchronously).
- The flight simulator practical activities will be replaced by multimedia content (asynchronously).
- All the exams will be done on-line.
Horarios del grupo del proyecto docente
http://www.etsi.us.es/academica
Calendario de exámenes
http://www.etsi.us.es/academica
Tribunales específicos de evaluación y apelación
Presidente: DAMIAN RIVAS RIVAS
Vocal: FRANCISCO RAFAEL GAVILÁN JIMÉNEZ
Secretario: ANTONIO FRANCO ESPIN
Suplente 1: RAFAEL VAZQUEZ VALENZUELA
Suplente 2: SERGIO ESTEBAN RONCERO
Suplente 3: ALFONSO VALENZUELA ROMERO
Bibliografía recomendada
BIBLIOGRAFÍA GENERAL:
Mechanics of flight
Autores: Warren F. Phillips
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Edición: 2nd
Publicación: John Wiley and Sons
ISBN: 9780470539750
Dynamics of flight: stability and control
Autores: Bernard Etkin, Lloyd Duff Reid
Edición: 3rd
Publicación: Wiley
ISBN: 0471034185
Performance, stability, dynamics, and control of airplanes
Autores: Bandu N. Pamadi
Edición: 2nd
Publicación: AIAA Education Series
ISBN: 1563475839
Introduction to aircraft flight dynamics
Autores: Louis V. Schmidt
Edición: 1st
Publicación: AIAA Education Series
ISBN: 1563472260
BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA:
Gust loads on aircraft : concepts and applications
Autores: Frederic M. Hoblit
Edición: 1st
Publicación: AIAA Education Series
ISBN: 0930403452
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