Рабочая программа по дисциплине «Системы защиты»

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

______________//

« ____»_____________200__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Системы защиты»

для студентов, обучающихся по специальности (направлению)

_________________551000 – «Авиа – и ракетостроение»_________________

номер и наименование специальности (направления)

Факультет летательных аппаратов___________________________________

Кафедра технической теплофизики____________________________________

Курс 4,5 Семестр___8,9________

Лекции 34 час. Экзамен -____ сем.

Практические (семинарские)

занятия 17 час. Зачет___8,9_____сем.

Лабораторные

занятия 34 час.

Контр. работа 2 час. Самостоятельная

Курсовая работа час. Работа 60 час.

Курсовые проекты час.

Расч. граф. работы 38 час.

Индивид. занятия 34 час.

Всего часов _____196_____

2006 г.

Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта по направлению 551000 «Авиа - и ракетостроение» для бакалавров техники и технологий, утвержденного 05.04.2000 г.(регистрационный номер 326 тех/бак)____________________________________

наименование типовой программы и дата утверждения

Индекс________________________________________________________________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры технической теплофизики

____________________протокол № 000____________________________________

______________________________________________________________________

« 20 » сентября 2001 г.

Программу составил ст. преп.

Заведующий кафедрой ТТФ _____________

Эксперт_______________________________

1.ЦЕЛИ ИЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. ЕЕ МЕСТО

В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1.  Цель преподавания дисциплины

Системы защиты предназначены для защиты летательных аппаратов от обледенения, пожара и взрыва топливных баков. Надежность и эффективность работы системы защиты в основном определяет, безопасность эксплуатации ЛА и обеспечение регулярности и безопасности полетов. Современные системы защиты представляют из себя сложные технические устройства, для обслуживания которых требуется подготовленные авиационные специалисты, знающие принцип работы, устройство и характеристики системы.

1.2.  Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать основные принципы защиты ЛА;

- знать технические способы реализации основных принципов защиты;

- уметь правильно сформулировать расчетную задачу и выбрать расчетные условия;

- уметь правильно рассчитать основные параметры системы защиты;

- знать особенности эксплуатации системы защиты.

2.1. Наименование тем и содержание лекционных занятий

2.1.1. Введение

Предмет курса. Значение систем защиты в обеспечении безопасности полетов и повышении боевой живучести ЛА. Краткие сведения из истории развития систем защиты. Примеры и статистика аварий и катастроф самолетов и вертолетов в следствие обледенения в полете, возникновения пожаров и взрывов топливных баков современные методы проектирования систем защиты. (2 часа)

2.1.2. Метеорологические условия при обледенении

Агрегатное состояние воды в атмосфере. Характеристики содержания влаги в воздухе. Типы и структура облаков. Краткая характеристика их. Распределение температуры и водности в облаках. Повторяемость величин температуры и водности при обледенения. Условия конденсации, сублимации и кристаллизации влаги. Физическая сущность обледенения. Метеорологические факторы, влияющие на обледенение самолетов, вертолетов. Вероятность обледенения при различных синоптических условиях. Расчетные условия при проектировании противообледенительных систем

2.1.3. Обледенение самолетов и вертолетов в полете.

Вывод уравнения движения капель воды в пограничном слое. Интегральный и локальный коэффициент захвата капель поверхностью. Определение параметров, характеризующих процесс захвата капель поверхностью. Расчет зон захвата и коэффициента захвата по методу Берг-рана. Особенности захвата капель стреловидными крыльями и воздухозаборниками двигателей. Влияние сжимаемости воздуха на захват капель. Виды и формы льдообразований. Интенсивность и степень обледенения. Обледенение на больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета. Влияние обледенения на летние характеристики. Обледенение воздухозаборников двигателей. Обледенение воздушных и несущих винтов.

2.1.4. Сигнализаторы обледенения

Технические требования к сигнализаторам обледенения. Классификация и сравнительная оценка сигнализаторов. Принцип действия и конструктивные схемы сигнализаторов.

2.1.5. Способы и системы защиты самолетов вертолетов от обледенения.

Способы защиты от обледенения. Классификация противообледенительных систем (ПОС). Определяющие характеристики. Механические ПОС:

Пневматические, электроимпульсные (принцип действия, устройство, сравнительная оценка). Физико – химические ПОС, принцип действия. Сравнительная оценка.

Воздушно – тепловые ПОС, принцип действия. Источники горячего воздуха. Принципиальные схемы систем непрерывного и циклического действия. Типовые схемы и конструкция рабочей части воздушно – тепловых ПОС. Влияние отбора воздуха на характеристики авиационных двигателей.

Электротепловые ПОС непрерывного и циклического действия. Принципиальные схемы систем. Устройство рабочей части. Достоинства и недостатки. Сравнительная весовая и экономическая оценка тепловых ПОС. особенности эксплуатации ПОС.

2.1.6. Системы защиты самолетов и вертолетов от пожара и взрыва

Причины возникновения пожаров и взрывов топливных баков. Пожарная топография. Элементы теории горения. Энергия активации химической реакции горения, способы управлению ею. Ингибиторы, основные характеристики. Пассивные методы борьбы с пожарами.

Технические требования к противопожарным системам. Принципиальные схемы. Системы сигнализации пожара. Классификация, конструктивные схемы. Способы предотвращения ложных срабатываний.

Собственно системы пожарогашения. Особенности компоновки. Способы распадения и образования огнегасящих смесей. Определение потребного количества ингибитора.

Условия образования взрывоопасных концентраций в подтопливном пространстве баков. Методы защиты топливных баков от взрыва. Система нейтральных газов желатинизация, эмулогированного топлива, использование поропластов. Критический огнегасящий диаметр. Системы активного подавления взрывов. (4 часа)

2.2. Наименование тем практических занятий.

2.2.1. Метеоусловия при обледенении. 2 часа

2.2.2. Расчет зоны и коэффициента захвата по методу Берграна. 6 часов.

2.2.3. Расчет зоны захвата капель методом вписанных тел. 4 часа.

2.2.4. Противопожарные системы. 5 часов.

2.3. Наименование тем лабораторных работ

2.3.1. Исследование работы модели электрического противообледенителя крыла в аэроклиматической трубе. 4 часа.

2.3.2. Исследование неустановившегося теплового процесса электрообогреваемого стекла. 4 часа.

2.3.3. Изучение работы РИО – 3, пневмоэлектрического сигнализатора обледенения, 4 часа.

2.3.4. Изучение работы системы сигнализации пожара 4 часа.

2.4. Расчетно – графическая работа

Расчетно – графическая работа посвящена расчету зоны захвата капель профилем крыла.

Занятия в 9 – м семестре

2.5. Наименование тем и содержание лекционных занятий

2.5.1. Тепловой расчет противообледенителей.

Условия обледенения. Схема тепловых потоков для необогреваемой поверхности. Расчетные условия. Определение местных коэффициентов теплоотдачи. Определение “сухой” и “влажной” поверхности. Схема процесса растекания воды, захватываемой профилем. Уравнение теплового баланса. Определение потребной тепловой мощности. Определение размеров зоны обогрева. 4 часа.

2.5.2. Проектирование воздушно – тепловых ПОС

Теплопередача через многослойные панели. Выбор температуры на входе в рабочую часть ПОС и определение потребного расхода воздуха. Расчет коэффициентов теплоотдачи во внутренних каналах. Определение температуры воздуха по длине распределительного канала, продольного и поперечного каналов. Особенности расчета систем с рециркуляцией воздуха. Способы увеличения коэффициента использования воздуха. Гидравлический расчет системы. Расчет “трубки пикколо”. Комбинированные ПОС. 5 часов.

2.5.3. Проектирование электротепловых ПОС

Определение потребной электрической мощности для ПОС непрерывного действия. Выбор источников питания. Конструкция и расчет нагревательных элементов. Теплопроводящие пленки. Расчет электротепловых ПОС циклического действия. Расчет мощности “тепловых” ножей. Решение приближенного уравнения нестационарного теплообмена. Определение удельной мощности, времени нагрева и температурного перепада. Определение времени сброса льда, времени цикла. Сравнительные характеристики воздушно – тепловых и электротепловых ПОС. 4 часа.

2.5.4. ПОС воздушных винтов и несущих винтов вертолетов

Особенности конструкции и принципиальные схемы. Способы уменьшения влияния центробежных сил при распределении рабочей жидкости. Сравнительная оценка вариантов секционирования ПОС. Особенности теплового расчета. Основные характеристики и сравнительная оценка систем.

2.5.5. ПОС остекления кабины

Особенности ПОС остекления кабины. Механические, физико – химические и тепловые ПОС остекления. Принципиальные схемы. Конструкция. Принципиальная схема регулирования температуры. 2 часа.

2.6. Наименование тем лабораторных работ

2.6.1. Воздушно – тепловая ПОС. 4 часа.

2.6.2. Изучение ПОС самолета ТУ – 154. 4 часа.

2.6.3. Изучение работы противопожарной системы. 4 часа.

2.6.4. Системы защиты воздухозаборников.

2.7. Наименование тем для индивидуальных занятий студентов

2.7.1. ПОС воздушных винтов.

2.7.2. ПОС вертолетов. Определение зон защиты.

2.7.3. ПОС воздухозаборников и реактивных двигателей.

2.7.4. Типовые схемы противопожарных систем.

2.7.5. Испытания систем защиты.

2.8. Тема расчетно – графической работы

2.8.1. Расчет воздушно – тепловой ПОС (внешняя задача).

2.8.2. Расчет основных параметров воздушно – тепловой ПОС (внутренняя задача).

2.  УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА

3.1. Основная и дополнительная литература

Основная:

1.Тенишев системы летательных аппаратов. М.; Машиностроение, 1969, 320 с.

2. Мещерякова систем защиты самолетов и вертолетов. М.; Машиностроение, 1977,232 с.

Дополнительная:

1. Трунов самолетов и средства борьбы с ним. М.; Машиностроение, 1975, 320 с.

2. Методические указания к лабораторным работам. Издание кафедры. 1991г.,1992г.

Дополнения и изменения к рабочей программе на 200_ учебный год. В рабочую программу вносятся следующие изменения:________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры

“___”_________200 г.

Заведующий кафедрой ТТФ

“___”__________200 г.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

по КУРСУ «СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ЛА»

1.  Основные сведения об обледенении ЛА.

2.  Метеоусловия при обледенении. Краткая характеристика облачности. Водность облаков.

3.  Вероятность обледенения.

4.  Расчетные условия обледенения.

5.  Зона захвата и коэффициент захвата капель.

6.  Уравнение движения капли в воздушном потоке.

7.  Методы расчета зоны захвата крыльевых профилей.

8.  Расчет зоны захвата по методу Берграна.

9.  Расчет коэффициента захвата капель по методу Берграна.

10.  Метод расчета параметров захвата капель, основанный на результатах обтекания простых тел.

11.  Влияние режимов полета и характеристик профиля на захват капель.

12.  Интенсивность обледенения.

13.  Виды и формы льдообразования.

14.  Обледенение частей ЛА.

15.  Сигнализаторы обледенения.

16.  Способы защиты от обледенения.

17.  Классификация ПОС.

18.  Механические ПОС.

19.  ПОС на основе физико – химических способов.

20.  Тепловые ПОС.

21.  Воздушно – тепловые ПОС постоянного действия.

22.  Воздушно – тепловые ПОС циклического действия.

23.  Электротепловые ПОС постоянного действия.

24.  Электротепловые ПОС циклического действия.

25.  Сравнительная оценка ПОС по эквивалентной взлетной массе.

26.  Расчет тепловых потоков для необогреваемой поверхности.

27.  Определение коэффициентов теплоотдачи.

28.  Зависимость суммарного теплового потока от внешних условий полета.

29.  Определение температур сухой и влажной поверхности.

30.  Расчет величины зоны обогрева.

31.  Расчет потребного расхода горячего воздуха.

32.  Расчет коэффициента теплоотдачи во внутренних каналах.

33.  Расчет температуры воздуха по длине продольного рабочего канала.

34.  Расчет температуры воздуха в распределительном канале.

35.  Расчет температуры воздуха по длине поперечного канала.

36.  Расчет электротепловых систем постоянного действия.

37.  Расчет электротепловых систем циклического действия.

38.  Расчет мощности “тепловых ножей”.

39.  Решение приближенного уравнения нестационарного теплообмена.

40.  Определение удельной мощности и времени нагрева электротепловой циклической системы.

41.  Причины возникновения пожаров и взрывов на ЛА.

42.  Пожарная топография ЛА и специфика пожаров.

43.  Физические и химические основы процессов горения.

44.  Способы тушения пожаров. Ингибиторы.

45.  Системы сигнализации пожара.

46.  Методы повышения пожарной безопасности ЛА.

47.  Условия возникновения взрывов на ЛА.

48.  Способы защиты топливных баков от взрыва.