НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан факультета ФЛА,
профессор ____________
“____”_________2006 г.
Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А
по дисциплине «Практическая аэродинамика самолёта»
для магистров техники и технологии,
направление 160100 (551000) – «Авиа - и ракетостроение»,
(магистерская подготовка)
Факультет летательных аппаратов
Кафедра «Аэрогидродинамика»
Курс 6 Семестр 11
Лекции 36 час
Практические (семинарские) Экзамен 11 сем.
занятия
Лабораторные Зачет
занятия
Контр. работы Самостоятельная
работа 90 час
РГР
Курсовые работы
Курсовые проекты
Индивид. занятия 54 час
Всего часов 160
2006 г.
Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта (ГОС) по направлению 551000 (160100) – «Авиа - и ракетостроение» для магистров техники и технологии, утверждённого 05 апреля 2000 г. (Регистрационный номер 327 тех/маг).
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Аэрогидродинамики НГТУ, Протокол № 11 от «21» ноября 2006 г.
Программу составил
к. т.н., доцент
Заведующий кафедрой АГД,
ответственный за образовательную программу
д. т.н., доцент
Председатель метод. совета ФЛА
д. т.н., проф.
Эксперт НМЦ
Требования к дисциплине основаны на содержании государственного образовательного стандарта по направлению 551000 (160100) – «Авиа - и ракетостроение» для магистров техники и технологии, утверждённого 05 апреля 2000 г. (Регистрационный номер 327 тех/маг).
Авиа - и ракетостроение - область науки и техники, которая включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на создание летательных аппаратов (ЛА), предназначенных для транспортировки грузов как в атмосфере, так и вне её, и систем, обеспечивающих нормальное функционирование и использование ЛА и их комплексов.
Магистр по направлению 551000 (160100) – «Авиа - и ракетостроение» подготовлен к профессиональной деятельности (научно-исследовательской, конструкторской, расчётной, производственной) на предприятиях, занимающихся исследованиями, разработкой и производством авиационных, ракетных и космических летательных аппаратов и двигателей.
Магистр по направлению 551000 (160100) – «Авиа - и ракетостроение» должен
знать:
- основные законы движения жидкости и газа и их взаимодействие с твёрдыми телами; особенности обтекания летательного аппарата и его частей; виды течений, применяемые к летательным аппаратам;
- основные аспекты аэродинамического проектирования летательных аппаратов;
- основные научно-технические проблемы и перспективы развития аэрогидродинамики в области авиа - и ракетостроения;
уметь:
- применять методы аэрогидродинамики в профессиональной деятельности (конструкторской, расчётной, исследовательской);
- анализировать результаты численных и экспериментальных исследований аэродинамических характеристик летательных аппаратов и их элементов.
2. Особенности построения дисциплины
Курс входит в число естественно - научных и математических дисциплин федерального компонента.
Основу курса составляет изучение физической сущности явлений обтекания основных элементов летательного аппарата и летательного аппарата в целом потоком несжимаемой и сжимаемой жидкости (газа) с целью определения основных принципов формирования облика летательного аппарата, выполняющего заданные требования.
Для успешного усвоения материала необходимы знания из предшествующих дисциплин: «Линейная алгебра», «Математический анализ», «Специальные главы математики», «Вычислительная математика», «Теоретическая аэрогидродинамика», «Общее проектирование летательных аппаратов», «Двигатели летательных аппаратов», «Аэродинамика», «Методы аэрофизического эксперимента», «Численные методы аэромеханики», «Динамика полёта», «Современные проблемы авиа - и ракетостроения».
3 Цели дисциплины
№ цели | Содержание цели |
Студент будет иметь представление | |
1 | О предмете аэродинамического проектирования. |
2 | О физической сущности явлений обтекания основных элементов ЛА и ЛА в целом потоком несжимаемой и сжимаемой жидкости (газа). |
3 | О принципах формирования облика перспективных пассажирских, транспортных и специальных ЛА. |
Студент будет знать | |
4 | Основные принципы аэродинамического проектирования. |
5 | Виды течений, применяемых для ЛА. |
6 | Методы выбора профиля, крыла, аэродинамической схемы с учётом движителя и интерференции частей ЛА. |
7 | Методы управления обтеканием элементов ЛА и ЛА в целом. |
8 | Методы создания стабилизирующих и управляющих сил и моментов. |
9 | Концепции современных пассажирских, транспортных и специальных ЛА. |
10 | Аэродинамические аспекты проектирования современных сверхзвуковых самолётов. |
Студент будет уметь | |
11 | Обосновывать выбор параметров аэродинамической компоновки ЛА для удовлетворения заданных ТТТ. |
12 | Планировать численные и экспериментальные исследования аэродинамических характеристик летательных аппаратов и их элементов. |
4 Содержание дисциплины
Ссылка на цели курса | Часы | Темы лекционных занятий 11 –го семестра |
1, 4, 12 | 2 | Вводная лекция. Основные задачи аэродинамического проектирования самолётов. Системы автоматизированного проектирования авиационной техники (САПР). Международная организация гражданской авиации (IKAO). Международные и национальные требования по обеспечению безопасности полётов гражданских самолётов и вертолётов: нормы лётной годности СССР (НЛГС), Авиационные Правила России (АП), нормы США (FAR), западно-европейские нормы (JAR). |
2, 5, 11 | 4 | Виды течений, применяемые к летательным аппаратам. Методы описания невязких течений. Модели для описания сжимаемой жидкости. Влияние вязкости, отрыв потока. Типы отрыва пограничного слоя. Управление пограничным слоем. Способы и устройства ламиниризации обтекания. |
6, 7, 11 | 4 | Средства создания подъёмной силы. Подъёмная сила и сопротивление, связанное с подъёмной силой. Крыло конечного размаха. Крыло малого удлинения. Несущие тела с ударными волнами. Эффективное удлинение крыла. Многозначность решения задачи об оптимальном крыле. |
5, 7, 11 | 6 | Аэродинамическое проектирование стреловидных крыльев. Распределение нагрузки по хорде и размаху стреловидного крыла. Изобары на стреловидном крыле. Отрыв потока. Физическая картина обтекания стреловидного крыла на малых и умеренных углах атаки при больших дозвуковых скоростях. Основные принципы проектирования суперкритических профилей. Крыло обратной стреловидности. Преимущества и недостатки по сравнению с крылом прямой стреловидности. Распределение нагрузки по размаху. |
2, 5, 6, 7 | 4 | Аэродинамическая интерференция элементов компоновки: крыло – оперение, крыло – фюзеляж, крыло – мотогондола, фюзеляж – мотогондола, горизонтальное – вертикальное оперение. Крыло конечного размаха вблизи поверхности земли. Физика обтекания. Изменение аэродинамических характеристик самолёта в функции расстояния до экрана. |
5, 6, 7 | 2 | Максимальная подъёмная сила крыльев. Механические и энергетические средства и устройства повышения максимальной подъёмной силы. Механизация передней и задней кромок крыла. Физика обтекания разрезного крыла. Теоретический предел подъёмной силы одноэлементного профиля. Пример высокомеханизированного крыла современного пассажирского самолёта. |
8, 9 | 2 | Аэродинамика хвостового оперения. Выбор геометрических параметров оперения и профилировки. Взаимное расположение горизонтального и вертикального оперений. Эффективность и шарнирные моменты органов управления. Основные параметры управляемости самолёта. |
3, 9, 10, 11 | 4 | Аэродинамические схемы самолётов: с одной несущей поверхностью – летающее крыло и бесхвостка, с двумя – обычная схема, тандем и утка, с тремя – трёхкрыльевая. Особенности аэродинамической компоновки самолётов, связанные с повышением аэродинамического качества. Выбор аэродинамической компоновки сверхзвукового самолёта. Особенности аэродинамики самолётов с крылом изменяемой геометрии. |
7, 9, 10 | 2 | Типы силовых установок самолёта. Критерии выбора типа двигателей в зависимости от назначения самолёта и диапазона эксплуатационных скоростей и высот полёта. Интеграция силовой установки и планера самолёта. |
3, 9, 11 | 2 | Специальные требования, предъявляемые к самолётам различных типов (пассажирские, транспортные, высокоманевренные, административные, бизнес-самолёты, спортивно-пилотажные, сельскохозяйственные, учебно-тренировочные). |
3, 6, 7, 8, 10 | 2 | Особенности аэродинамической компоновки истребителей 5-го поколения. Адаптивное крыло высокоманевренного самолёта. Продольная статическая неустойчивость и управление вектором тяги высокоманевренного самолёта. |
3, 6, 8 | 2 | Аэродинамика вертолётов. Особенности работы несущего винта. Влияние косой обдувки на аэродинамику винта. Аэродинамические характеристики несущего винта. Способы уpавновешивания pеактивного момента. Маховое движение лопасти. Автомат перекоса, шарнирная подвеска лопастей. Способы увеличения скоpости гоpизонтального полёта. |
5 Контролирующие материалы
Экзаменационные вопросы по курсу «Практическая аэродинамика самолёта»
1 Введение. Основные задачи аэродинамического проектирования самолётов.
2 Системы автоматизированного проектирования авиационной техники (САПР).
3 Требования по обеспечению безопасности полётов гражданских самолётов и вертолётов. Международная организация гражданской авиации (IKAO).
4 Нормы лётной годности (НЛГС), Авиационные Правила (АП), нормы США (FAR), западно-европейские нормы (JAR).
5 Виды течений, применяемые к летательным аппаратам.
6 Методы описания невязких течений.
7 Модели для описания сжимаемой жидкости.
8 Влияние вязкости, отрыв потока. Типы отрыва пограничного слоя.
9 Управление пограничным слоем. Способы и устройства ламиниризации обтекания.
10 Средства создания подъёмной силы.
11 Подъёмная сила и сопротивление, связанное с подъёмной силой.
12 Крыло конечного размаха.
13 Крыло малого удлинения.
14 Несущие тела с ударными волнами.
15 Эффективное удлинение крыла.
16 Многозначность решения задачи об оптимальном крыле.
17 Аэродинамическое проектирование стреловидного крыла.
18 Распределение нагрузки по хорде и размаху стреловидного крыла.
19 Срединный и концевой эффекты. Изобары на стреловидном крыле.
20 Отрыв потока и физическая картина обтекания стреловидного крыла на малых и умеренных углах атаки при больших дозвуковых скоростях.
21 Основные принципы проектирования суперкритических профилей.
22 Крыло обратной стреловидности. Преимущества и недостатки по сравнению с крылом прямой стреловидности.
23 Распределение нагрузки по размаху крыла обратной стреловидности. Оптимальная крутка.
24 Аэродинамическая интерференция элементов компоновки: крыло – оперение, крыло – фюзеляж, крыло – мотогондола, фюзеляж – мотогондола, горизонтальное – вертикальное оперение.
25 Крыло конечного размаха вблизи поверхности земли. Физика обтекания. Изменение аэродинамических характеристик самолёта в функции расстояния до экрана.
26 Максимальная подъёмная сила крыльев.
27 Механические и энергетические средства и устройства повышения максимальной подъёмной силы.
28 Физика обтекания разрезного крыла. Теоретический предел подъёмной силы одноэлементного профиля.
29 Распределение давления в сечении крыла с предкрылком и закрылком. Пример высокомеханизированного крыла современного пассажирского самолёта.
30 Аэродинамика хвостового оперения. Выбор геометрических параметров оперения и профилировки. Взаимное расположение горизонтального и вертикального оперений.
31 Эффективность и шарнирные моменты органов управления. Основные параметры управляемости самолёта.
32 Аэродинамические схемы самолётов: с одной несущей поверхностью – летающее крыло и бесхвостка, с двумя – обычная схема, тандем и утка, с тремя – трёхкрыльевая.
33 Выбор параметров аэродинамической компоновки дозвукового магистрального самолёта.
34 Выбор параметров аэродинамической компоновки сверхзвукового маневренного самолёта.
35 Выбор параметров аэродинамической компоновки сверхзвукового неманевренного самолёта.
36 Особенности аэродинамики самолётов с крылом изменяемой геометрии.
37 Типы силовых установок самолёта. Критерии выбора типа двигателей в зависимости от назначения самолёта и диапазона эксплуатационных скоростей и высот полёта.
38 Интеграция силовой установки и планера самолёта.
39 Особенности аэродинамической компоновки самолётов, связанные с повышением аэродинамического качества.
40 Специфические требования, предъявляемые к различным типам самолётов: пассажирским, транспортным, высокоманевренным, административным, бизнес-самолётам, спортивно-пилотажным, сельскохозяйственным, учебно-тренировочным.
41 Особенности аэродинамической компоновки истребителей 5-го поколения.
42 Адаптивное крыло высокоманевренного самолёта.
43 Продольная статическая неустойчивость и управление вектором тяги высокоманевренного самолёта.
44 Особенности работы несущего винта вертолёта.
45 Влияние косой обдувки на аэродинамику несущего винта вертолёта.
46 Аэродинамические характеристики несущего винта вертолёта.
47 Способы уpавновешивания pеактивного момента несущего винта вертолёта.
48 Маховое движение лопасти несущего винта вертолёта.
49 Автомат перекоса, шарнирная подвеска лопастей несущего винта вертолёта.
50 Способы увеличения скоpости гоpизонтального полёта вертолёта.
П А С П О Р Т
комплекта итоговых контролирующих материалов, спецификация
по направлению: 160100 «Авиа - и ракетостроение» для магистров
техники и технологии;
дисциплина: «Практическая аэродинамика самолёта»;
разработчик: кафедра Аэрогидродинамики,
Паспорт комплекта КМ содержит основные характеристики комплекта и предназначен для использования:
- при подготовке контролирующих материалов;
- при проведении контроля;
- при анализе результатов контроля.
1. Соответствует Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования (ГОС ВПО) по направлению 551000 (160100) – «Авиа - и ракетостроение» для магистров техники и технологии, утверждённого 05 апреля 2000 г. (Регистрационный номер 327 тех/маг).
Задания КМ соответствует целям дисциплины «Практическая аэродинамика самолёта». Задания КМ соответствуют содержанию дисциплины.2. Вид контроля – контроль остаточных знаний.
3. Содержание и цели контроля – КМ охватывают все темы дисциплины «Практическая аэродинамика самолёта».
4. Форма КМ – билеты для письменной аттестации.
5. Характеристика заданий – Экзаменационный билет, содержащий два вопроса из различных разделов курса.
6. Измерение результата контроля. Провести проверку работ студентов с выставлением оценки по пятибалльной шкале за выполнение каждого задания. Итоговая оценка рассчитывается как сумма коэффициентов, соответствующих баллам за выполнение каждого задания согласно таблице.
Оценка | Коэффициент |
Отлично (5 баллов) | 1,00 |
Хорошо (4 балла) | 0,80 |
Удовлетворительно (3 балла) | 0,60 |
Неудовлетворительно (2 балла) | 0,29 |
7. Время, отведенное для выполнения комплекта КМ – 1,0 час
Вопросы для самоаттестации прилагаются.
Билеты, в каждом билете по два вопроса (образец прилагается).
Составил: к. т.н., доц.
Вопросы для контроля остаточных знаний
по дисциплине «Практическая аэродинамика самолёта» студентов,
обучающихся по направлению 160100 – «Авиа - и ракетостроение»
Факультет летательных аппаратов
Кафедра «Аэрогидродинамика»
Курс________6_______ Семестр _______11_______
1 Виды течений, применяемые к летательным аппаратам.
2 Средства создания подъёмной силы.
3 Подъёмная сила и сопротивление, связанное с подъёмной силой.
4 Крыло конечного размаха.
5 Крыло малого удлинения.
6 Эффективное удлинение крыла.
7 Аэродинамическое проектирование стреловидного крыла.
8 Основные принципы проектирования суперкритических профилей.
9 Крыло обратной стреловидности.
10 Аэродинамическая интерференция элементов компоновки самолёта.
11 Крыло конечного размаха вблизи поверхности земли.
12 Максимальная подъёмная сила крыльев.
13 Способы повышения максимальной подъёмной силы крыла.
14 Аэродинамика хвостового оперения.
15 Эффективность и шарнирные моменты органов управления.
16 Аэродинамические схемы самолётов.
17 Выбор параметров аэродинамической компоновки дозвукового самолёта.
18 Выбор параметров аэродинамической компоновки сверхзвукового самолёта.
19 Особенности аэродинамики самолётов с крылом изменяемой геометрии.
20 Основные требования к истребителям 5-го поколения
21 Адаптивное крыло высокоманевренного самолёта.
22 Особенности аэродинамической компоновки самолётов, связанные с
повышением аэродинамического качества.
23 Типы силовых установок самолёта.
24 Критерии выбора типа двигателей.
25 Элементы аэродинамики вертолётов.
Образцы билетов для контроля остаточных знаний
по дисциплине «Практическая аэродинамика самолёта» студентов,
обучающихся по направлению 160100 – «Авиа - и ракетостроение»
Б И Л Е Т № …
для контроля остаточных знаний по дисциплине
«Практическая аэродинамика самолёта» студентов ФЛА, обучающихся
по направлению 160100 – «Авиа - и ракетостроение»
Виды течений, применяемые к летательным аппаратам. Аэродинамические схемы самолётов.
Составил ______________________ Дата ______________ 2006 г.
Утверждаю: Зав. кафедрой АГД __________________
Б И Л Е Т № …
для контроля остаточных знаний по дисциплине
«Практическая аэродинамика самолёта» студентов ФЛА, обучающихся
по направлению 160100 – «Авиа - и ракетостроение»
Подъёмная сила и сопротивление, связанное с подъёмной силой. Особенности аэродинамики самолётов с крылом изменяемой геометрии.
Составил ______________________ Дата _______________ 2006 г.
Утверждаю: Зав. кафедрой АГД __________________
6 Список литературы
1 Мхитарян , М., «Машиностроение», 1976, 446 с.
2 Аэродинамика летательных аппаратов. Под ред. , М., «Машиностроение», 1993, 544 с.
3 эродинамическое проектирование самолётов, М., «Машиностроение», 1983, 656 с.
4 Егер самолётов, М., "Машиностроение", 1983, 616 с.
5 Фомин самолётов, М., Оборонгиз, 1961.
6 Аэродинамика и динамика полёта магистральных самолётов. Под ред. академика РАН , Издательский отдел ЦАГИ – Авиа Издательство КНР, Москва – Пекин, 1995, 772 с.
7 Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолётов. Под ред. , М., «Наука», 1998.
Дополнительная
8 Авиация общего назначения. Рекомендации для конструкторов. Под ред. , изд. ЦАГИ, М., 1996, 298 с.
9 «ЦАГИ – основные этапы научной деятельности 1993 – 2003». – М., Физматлит, 2003.
10 Лигум и динамика полёта турбореактивных самолётов, М., Издательство «Транспорт», 1967, 320 с.
11 Остославский самолёта, М., Оборонгиз, 1957.
12 Джонс крыла, М., «Мир», 1995.
13 Аэродинамика ракет. Под ред. М. Хемша и Дж. Нилсена, М., «Мир», 1989.
14 Периодические издания: «Техническая информация ЦАГИ»; «Экспресс-информация ВИНИТИ»; «Техника воздушного флота»; «Труды ЦАГИ»; «Учёные записки ЦАГИ»; «Крылья Родины»; «Полёт»; «Полигон. Авиационная серия»; «Гражданская авиация»; «Авиация и космонавтика»; «Авиация общего назначения»; «Flight International»; «Aviation Week»; «Interavia».
Сайты:
http://www. avia. ru/, http://www. aeroreview. ru/, http://www. aeroreview. info/, http://www. aviajournal. /…
Технические средства обучения:
Плакаты.
ЭВМ типа IBM c пакетом прикладных программ.
