Aerodynamika osiowosymetrycznych obiektów latających

stacjonarne

jednolite magisterskie

obowiązkowy

W 18/+, C 8/z, Proj. 4/z, razem: 30 godz., 4 pkt ECTS

Matematyka / Znajomość rachunku wektorowego, geometrii analitycznej oraz elementów rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej zmiennej.

Fizyka / Znajomość podstaw mechaniki płynów.

Mechatronika/ wszystkie specjalności

dr hab. inż. Leszek Baranowski – prof. WAT

Aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 18

2. Udział w laboratoriach / 0

3. Udział w ćwiczeniach / 8

4. Realizacja projektu na zajęciach / 4

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 18

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 16

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Samodzielna realizacja projektu / 12

10. Udział w konsultacjach / 30

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 14

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 120 godz. / 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+10+13): 60 godz. / 2 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 90 godz. / 3 ECTS

Charakterystyka ośrodka ruchu obiektu latającego. Siła aerodynamiczna i jej moment. Składowe siły i momentu aerodynamicznego w ujęciu zgodnym z Polską Normą i Stanagiem 4355. Metody wyznaczania charakterystyk aerodynamicznych złożonych obiektów latających. Narzędzia wspomagające wyznaczanie charakterystyk aerodynamicznych.

Wykłady

1. Siła aerodynamiczna i jej moment / 2 godz.

Przyczyny powstawania siły i momentu aerodynamicznego. Zjawisko Magnusa. Prawa oporu powietrza. Składowe siły i momentu aerodyna-micznego w ujęciu zgodnym z Polską Normą oraz ze Stanagiem 4355. Charakterystyki aerodynamiczne profilu lotniczego i całego obiektu latającego (OL).

2. Charakterystyki ośrodka ruchu OL / 2godz.

Budowa atmosfery ziemskiej. Hipoteza o pionowej równowadze atmosfery. Atmosfera standardowa: ISO 2533 oraz AS-81. Normalna Atmosfera Artyleryjska NAA.

3. Podstawowe charakterystyki struktury OL / 2 godz.

Charakterystyki geometryczne pocisku rakietowego i artyleryjskiego. Charakterystyki sprężystości i masowo-bezwładnościowe OL o zmiennej masie.

4. Metody wyznaczania charakterystyk aerodynamicznych złożone-go OL / 2 godz.

Metody teoretyczne polegające na rozwiązaniu równań Naviera-Stokesa. Metody doświadczalne z wykorzystaniem tuneli aerodynamicznych. Metody teoretyczno-doświadczalne wykorzystujące dane o charakterystykach aerodynamicznych izolowanych elementów OL.

5. Metodyka obliczanie współczynnika siły oporu izolowanych elementów OL / 2 godz.

Współczynnik siły oporu izolowanego kadłuba i izolowanych powierzchni nośnych w przepływie poddźwiękowym i naddźwiękowym (opór falowy). Opór tarcia w przepływie laminarnym i turbulentnym. Metody redukcji oporu dennego.

6. Metodyka obliczanie współczynnika siły nośnej izolowanych elementów OL / 2 godz.

Współczynnik siły nośnej izolowanego kadłuba i izolowanych powierzchni nośnych w przepływie poddźwiękowym i naddźwiękowym. Teoria Prandtla – Glauerta. Wyznaczanie współczynników interferencji aerodynamicznej.

7. Metodyka obliczanie współczynnika momentu pochylającego i przechylającego OL / 2 godz.

Wyznaczanie środka parcia izolowanego kadłuba. Wyznaczanie położenia środka parcia przednich i tylnych powierzchni nośnych.

8. Analiza wpływu liczby Macha i kształtu powierzchni nośnych na charakterystyki aerodynamiczne OL / 2 godz.

Wpływ wydłużenia i kąta skosu powierzchni nośnych na współczynnik siły nośnej i siły oporu. Kształtowanie się fali uderzeniowej na powierzchniach nośnych. Wpływ liczby Macha na współczynnik siły oporu i siły nośnej OL oraz na położenie środka parcia. Kolokwium.

9. Narzędzia wspomagające wyznaczanie charakterystyk aerodynamicznych OL / 2 godz.

Przegląd programów komputerowych umożliwiających obliczenie charakterystyk aerodynamicznych osiowosymetrycznych OL. Wykorzystanie możliwości programu PRODAS oraz pakietu CFD Fluent do obliczeń aerodynamicznych.

Ćwiczenia

1. Obliczanie siły oporu obiektu latającego (OL) metodą teoretyczno-doświadczalną / 2 godz.

Obliczenie niezbędnych charakterystyk geometrycznych OL. Obliczenie współczynnika siły oporu kadłuba. Obliczenie współczynnika siły oporu powierzchni nośnych. Obliczenie współczynnika oporu indukowanego. Obliczenie współczynnika siły oporu OL. Obliczenie siły oporu OL dla zadanych warunków lotu.

2. Obliczanie siły nośnej obiektu latającego (OL) metodą teoretyczno-doświadczalną / 2 godz.

Obliczenie niezbędnych charakterystyk geometrycznych OL. Obliczenie współczynnika siły normalnej kadłuba. Obliczenie współczynnika siły normalnej powierzchni nośnych. Obliczenie współczynnika siły normalnej OL. Obliczenie siły nośnej OL dla zadanych warunków lotu.

3. Obliczanie przeciążeń rozporządzalnych sterowanego obiektu latającego (OL) metodą teoretyczno-doświadczalną / 2 godz.

Obliczenie środka parcia kadłuba. Obliczenie środka parcia powierzchni nośnych. Obliczenie środka parcia OL. Obliczenie współczynnika momentu pochylającego OL ze względu na kąt natarcia. Obliczenie współczynnika momentu pochylającego OL ze względu na kąt wychylenia sterów. Obliczenie kąta równowagi dynamicznej. Obliczenie przeciążeń rozporządzalnych OL dla zadanych warunków lotu.

4. Obliczanie charakterystyk aerodynamicznych OL z wykorzystaniem środowiska Prodas / 2 godz.

Opracowanie modelu OL w środowisku Prodas. Obliczenie charakterystyk aerodynamicznych OL zadanych przez prowadzącego. Ocena stateczności statycznej OL.

Projekt / samodzielna praca studentów w programie PRODAS

1. Projektowanie schematu aerodynamicznego rakiety przeciwlotniczej spełniającej określone wymagania / 4 godz.

Podstawowa:

• L. Baranowski, Prezentacje z wykładów

• G.S. Aronin, N.N. Stiepanow, Aerodynamika praktyczna i dynamika lotu aparatów latających, Podręcznik, MON, Warszawa 1973.

Uzupełniająca:

• ЛЕБЕДЕВ A.A., ЧЕРНОБРОВКИН Л.С., Динамика полета, Машиностроение, Москва, 1973, Syg. 56034

• PRODAS v3 User manual.

• The Modified Point Mass and Five Degrees of Freedom Trajecto-ry Models, STANAG 4355 (Edition 3), 2009

• KAZIMIERSKI Z., Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów, Politechnika Łódzka, Łódź, 2004.

Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego:

W1 / zna i rozumie istotę oddziaływania atmosfery ziemskiej na obiekty latające poruszające się zarówno z prędkościami poddźwiękowymi jak i naddźwiękowymi / K_W04

U1 / potrafi wyznaczyć charakterystyki aerodynamiczne OL o prostej konfiguracji aerodynamicznej / K_U08

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną.

Zaliczenie przedmiotu realizowane jest na podstawie wyników kolokwium pisemnego.

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych, zaliczenie projektu oraz uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium.

Ćwiczenia audytoryjne zaliczane są na podstawie ocen uzyskanych na kartkówkach.

Projekt zaliczany jest na podstawie sprawozdania z realizacji projektu.

Efekt W1 sprawdzany jest na kolokwium oraz w ramach ćwiczeń rachunkowych.

Efekt U1 sprawdzany jest na podstawie zrealizowanego projektu.

Podczas realizacji zajęć mogą zostać wykorzystane metody i techniki kształcenia na odległość.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który otrzymał co najmniej ocenę dobry plus z kolokwium, posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami uczenia się, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy i umiejętności.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który otrzymał co najmniej ocenę dobrą z kolokwium, posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami uczenia się, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy i umiejętności.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który otrzymał co najmniej ocenę dostateczny plus z kolokwium, posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami uczenia się. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który otrzymał co najmniej ocenę dostateczną z kolokwium, posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami uczenia się. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który otrzymał co najmniej ocenę dostateczną z kolokwium, posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami uczenia się. Samodzielnie rozwiązuje zadania i problemy o niskim stopniu trudności. W jego wiedzy i umiejętnościach zauważalne są luki, które potrafi jednak uzupełnić pod kierunkiem nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów.