НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет летательных аппаратов
Кафедра аэрогидродинамики
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ФЛА
“___ ”______________2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
«ГИДРОАЭРОДИНАМИКА ЛОПАТОЧНЫХ МАШИН
И ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ»
для бакалавров, обучающихся по направлению 160100- Авиа-и ракетостроение
Факультет летательных аппаратов
Курс IV, семестр 8
Лекции - 34 часа
Лабораторные работы - 17 часов
Расчетно-графическая работа - семестр 8
Самостоятельная работа -37 часов
Зачет - семестр 8
Всего -88 часов
Новосибирск
2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 160100 (551000) - Авиа-и ракетостроение [Номер государственной регистрации 326 тех/бак от 01.01.2001 г.]
Дисциплина относится к вузовскому компоненту ГОС, шифр дисциплины по учебному плану -46.1
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры АГД, протокол заседания кафедры № 3 от 25 марта 2006 г.
Программу разработал
к. т.н., доц. каф. АГД
Заведующий кафедрой АГД
д. т.н., доц.
Ответственный за основную
Заведующий кафедрой АГД
д. т.н., доц.
Председатель НМЦ ФЛА
д. т.н., проф.
- Внешние требования
ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
СТАНДАРТА (ГОС) ПО НАПРАВЛЕНИЮ 160100 (551000 )
-"Авиа - и ракетостроение"
(для бакалавра техники и технологии, утвержденный 05.04.2000 г.)
Квалификационная характеристика выпускника
Бакалавр по направлению 551000 - Авиа - и ракетостроение подготовлен к профессиональной деятельности (конструкторской, расчетной, производственной, исследовательской) на предприятиях, занимающихся исследованиями, разработкой и производством авиационных ракетных и космических летательных аппаратов и двигателей.
Требования к профессиональной подготовленности бакалавра
Бакалавр должен уметь решать задачи, соответствующие его степени (квалификации), указанной в п. 1.2. настоящего государственного образовательного стандарта:
- читать и выполнять технические чертежи;
- выполнять прочностные расчеты деталей машин и механизмов;
- знать основные технологические процессы производства летательных аппаратов и их систем и уметь формулировать требования к ним с целью обеспечения качества продукции;
- применять вычислительную технику и информационные технологии для контроля производства и его анализа;
- осуществлять математическое моделирование простейших систем с использованием вычислительной техники;
- анализировать и обрабатывать результаты измерений;
- составлять обзоры научно-технической литературы и проводить патентный поиск.
2.ОСОБЕННОСТИ КУРСА
• Курс входит в число общепрофессиональных дисциплин, включенных в учебный план направления по решению ученого совета вуза.
• Основная цель курса для студента: приобретение знаний, умений, навыков по проектированию и расчету рабочих процессов, протекающих в элементах авиационных.
• Первая часть курса посвящена задачам термогазодинамического расчета авиационных лопаточных машин, рассматриваемых с единых позиций, в основе чего лежит анализ течения в решетках профилей (элементарных ступенях)
Во второй части курса рассматриваются основные теории, описывающие аэродинамику лопасти воздушного винта.
• Для успешного изучения курса студентам необходимо знать:
- основы математического анализа;
- законы теоретической механики;
- принципы термодинамики;
- элементы газовой динамики;
- средства вычислительной техники и численные методы для решения расчетных задач.
• В курсе закрепляются общепредметные умения такие, как классифицирование, анализ, оценивание, моделирование.
• Курс имеет практическую часть в виде лабораторных занятий (17 час.) и расчетно-графической работы. На лабораторных занятиях студенты осваивают методы экспериментального определения аэродинамических характеристик воздушных винтов. При выполнении РГР закрепляют навыки термогазодинамических расчетов рабочих процессов, протекающих в проточной части осевого компрессора.
• При проведении всех видов занятий используются учебно-методические пособия и методические указания
• Оценка знаний и умений студентов осуществляется на зачете с помощью билетов, включающие вопросы по основным разделам курса. К зачету допускаются студенты, полностью выполнившие объем самостоятельной работы.
тт
3.Цели учебной дисциплины
После изучения дисциплины студент будет
иметь представление: | |
1 | Об устройстве и принципах работы основных типов авиационных лопаточных машин |
2 | Об основных методах аэродинамического расчета воздушных винтов |
знать | |
3 | Термодинамические, геометрические, кинематические и газодинамические параметры решеток профилей, отдельных ступеней и многоступенчатых лопаточных машин |
4 | Характеристики лопаточных машин и воздушных винтов |
уметь | |
5 | Произвести термогазодинамический расчет осевого компрессора |
иметь опыт | |
6 | Экспериментального определения характеристик воздушного винта |
4.СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Ссылки на цели курса | Часы | Темы лекционных занятий и их основное содержание |
1, 3 | 2 | Введение. Предмет курса. Классификация лопаточных машин. Основные уравнения движения газа в элементах лопаточных машин. Уравнение неразрывности. Обобщенное уравнение Бернулли. Уравнение сохранения количества движения. Уравнение момента количества движения. |
1,3,5 | 10 | Теория ступени компрессора. Схема и принцип действия ступени осевого компрессора. Схемы и особенности работы центробежной и диагональной ступеней компрессора. План скоростей ступеней. Усилия на лопатках, работа вращения, потери и КПД ступени. Основные параметры ступени компрессора (термодинамические, геометрические, кинематические и газодинамические). Ступени с различной степенью реактивности. Условия совместной работы элементов ступени, расположенных на различных радиусах. Ступень с постоянной циркуляцией. Ступень с постоянной реактивностью. Основные параметры компрессорных решеток (геометрические и газодинамические). Характеристики решеток при малых скоростях потока. Влияние чисел Маха и Рейнольдса на характеристики решетки. Особенности сверхзвуковых и трансзвуковых ступеней осевого компрессора. |
1,3.5 | 2 | Многоступенчатые компрессоры. Основные параметры многоступенчатого компрессора и их связь с параметрами ступеней. Форма проточной части и изменение осевой скорости по тракту. Распределение работы сжатия между ступенями. |
1,3,5 | 10 | Характеристики компрессоров и их регулирование. Общие представления о характеристиках компрессоров. Применение теории подобия к течению газа в компрессоре. Изображение характеристик компрессоров в параметрах подобия. Характеристика ступени компрессора. Срывные и неустойчивые режимы работы ступени. Характеристики нерегулируемых многоступенчатых компрессоров. Срывные и неустойчивые режимы работы многоступенчатых компрессоров. Рабочие режимы и запасы устойчивости компрессора в системе ГТД. Способы регулирования компрессоров – перепуск воздуха, поворот лопаток направляющих аппаратов, применение двух - и многокаскадных компрессоров. |
1,3,5 | 4 | Теория ступени газовой турбины. Схема и принцип работы ступени. Работа газа на окружности колеса. Основные параметры ступени (термодинамические, газодинамические, кинематические, геометрические). Изменение параметров потока по радиусу. Основные параметры и характеристики турбинных решеток. Влияние различных факторов на КПД ступени. Охлаждение лопаток. |
2,4,6 | 4 | Общие сведения о винтах. Устройство, назначение и типы воздушных винтов. Представления о скоростях и силах воздействия потока на винт в рамках теории изолированного элемента лопасти. Коэффициент полезного действия винта. Методы аэродинамических испытаний винтов. Режимы работы и нормальные характеристики винта. Влияние числа М на характеристики винтов. |
2,4 | 4 | Теория идеального винта и ее приложения. Тяга, момент и мощность идеального винта. Коэффициент полезного действия идеального винта. Скорости в струе идеального винта. Идеальный винт, работающий «на месте». Теория винта Сабинина – Юрьева. Уравнение связи. Поверочный расчет винта. |
2,4 | 6 | Вихревая теория винта . Вихревая схема винта Жуковского. Скорости в струе винта. Скоростной многоугольник и силы, действующие на элемент винта. Коэффициент полезного действия сечения винта. Основные формулы вихревой теории в безразмерных обозначениях. Сила тяги, мощность и КПД винта. Подбор циркуляции скорости винта. Расчет и компоновка винта НЕЖ. Поверочный расчет винта. Понятие о наивыгоднейшем винте. |
Лабораторные работы, их содержание и объем
Выполняются для закрепления теоретического материала, с которым студенты знакомятся на лекциях, приобретения навыков в проведении экспериментальных исследований, а также с целью лучшего понимания физической сущности процессов, протекающих при работе воздушных винтов.
Ссылки на цели курса | Часы | Название лабораторных работ | Решая задачи, студент |
2,4,6 | 4 ч | Аэродинамические характеристики воздушного винта. | Получает представление о весовом методе определения характеристик винта |
2,4,6 | 4 ч. | Работа воздушного винта на месте | Закрепляет навыки весового метода определения характеристик винта |
2,4,6 | 4 ч. | Распределение тяги вдоль лопасти винта | Получает представление о пневмометрическом методе определения характеристик винта |
2,4,6 | 4 ч. | Распределение мощности вдоль лопасти винта | Закрепляет навыки пневмометрического метода определения характеристик винта |
Работы проводятся на экспериментальной установке, находящейся в рабочей части аэродинамической трубы и включающей в себя винтовой прибор, тензовесы, оптико-электронный тахометр, комбинированные приемники воздушного давления, скосомеры, микроманометры.
Расчетно-графическая работа «Расчет осевого компрессора»
Служит для закрепления теоретического материала, полученного на лекциях и приобретения практических навыков расчета лопаточных машин.
Работа состоит из следующих разделов.
- Распределение параметров компрессора по ступеням Расчет ступеней компрессора по среднему диаметру Расчет параметров ступеней вдоль радиуса Профилирование лопаток
Расчетно-графическая работа оформляется в виде пояснительной записки объемом 10-15 машинописных страниц формата А-4.
5.Учебно-методическая литература.
Холщевников и расчет авиационных лопаточных машин. – М., Машиностроение, 1970г. и последующие издания. , Тихонов авиационных двигателей. Ч. 1М., Машиностроение, 1995г. , Федоров авиационных газотурбинных двигателей. Ч.1. М., Машиностроение, 1978. Бураго винты и компрессоры аэродинамических труб. – М., МАИ, 1981. Расчет лопаточных машин.- Методические указания к выполнению курсовой работы /Составитель . Новосибирск, НГТУ, 1996 г. Расчет характеристик винтомоторной группы самолета. .- Методические указания к выполнению расчетно-графической работы /Составитель . Новосибирск, НГТУ, 1998 г. Аэродинамические характеристики воздушных винтов. .- Методические указания к выполнению лабораторной работы /Составитель . Новосибирск, НГТУ, 1998 г. Распределение тяги и мощности вдоль лопасти винта. .- Методические указания к выполнению лабораторных работ /Составитель . Новосибирск, НГТУ, 2000 г.6. Итоговый контроль знаний
Итоговая оценка знаний и умений студентов осуществляется на зачете с помощью билета, включающего 2 вопроса по обеим основным частям курса-теории лопаточных машин и аэродинамике воздушных винтов. К зачету допускаются студенты, полностью выполнившие объем самостоятельной работы. Ниже приводятся некоторые из возможных вариантов вопросов:
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра Аэрогидродинамики
БИЛЕТ №........
по дисциплине «Гидроаэродинамика лопаточных машин и воздушных винтов»
для студентов 4 курса ФЛА, направление 160100 –Авиа - и ракетостроение
Принцип действия элементарной ступени осевого компрессора Что такое аэродинамическая характеристика воздушного винта?Составил: //
Утвердил: //
