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7/22/2019 Introduccion Construccion Avion
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Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero 1
Clculo de AvionesIntroduccinSergio Esteban
sesteban@us.esDepartamento de Ingeniera Aeroespacial
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222/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Informacin de Contacto
Profesor: Sergio EstebanOficina: PB, Esquina NO, Nm. 8E-mail:sesteban@us.es
Pgina web de la asignatura:http://aero.us.es/adesign/Tutoras:
Martes: 9.30h-11h.Mircoles: 9.30h-11h.
Viernes: 9h-12h
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Organizacin de la Asignatura - ILos alumnos trabajarn en gruposreducidos (4-5 max).Cada grupo tendr que desarrollar elproyecto de un avin.
Se proveern RFPs:Se definir las misiones yespecificaciones a seguir condiferentes requisitos.
Competicin entre grupos por elmejor diseo.Diseos tentativos:
Long Range UAV.Patrulla Martima Multimisin.Rejional Jet.
Se premiar la innovacin!Seguimiento peridico, conpresentaciones regulares sobre elestado de los proyectos y entrega deinforme.
RFP 1
G-1.3G-1.2
G-1.1 G-1.4
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4/32422/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Organizacin de la Asignatura - IEvaluacin asignatura
Se evaluarn los informes peridicos de seguimiento (revisiones).Definicin proyectoRevisin v.2
Revisin v.3Diseo finalPresentacin y defensa del proyecto realizado.Entrega del informe tcnico correspondiente cumpliendo requisitos del RFP
Tutoras del estado del proyecto: Al finalizar cada revisin para guiar, dudas, etc
Evaluaciones individuales de los miembros de cada equipo que serntenidas en cuenta.
No me sirve coleguismo Competicin: El mejor grupo tendr la mejor nota, pero el peor grupotendr la peor nota.NO HAY EXAMEN FINAL!
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6/32622/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Planificacin de la AsignaturaDefinir 5 reas de inters:
Diseo Aerodinmica.Estabilidad.Estructuras.Propulsin y actuaciones
Etapas del diseo planificadas con entregas dedocumentos:Diseo Preliminar (9-10-08)
Revisin 2.0 (13-11-08)Revisin 3.0 (22-12-08)Entrega Final (16-01-09)
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9/32922/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Diseo Preliminar (9-10-08)Diseo:
Definicin de intenciones.Concepto a grandes rasgos: diseo en servilleta.
Primeras estimaciones: AerodinmicaDimensionado de L/D
Estructuras
Dimensionado inicial mediante proceso iterativoPesos iniciales: VacoCombustibles por segmentosCarga de pago
ActuacionesDefinicin y estudio de los diferentes segmentos de la misin
Estabilidad y ControlDimensionado Superficies
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10/321022/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Revisin 2.0 (13-11-08)Diseo:
Definir diseo final a grandes rasgos, no necesariamente en CAD en esta primeraversin, pero ayudara.No hay marcha atrs.Ensear todas las cartas.
Aerodinmica:Seleccin preliminar de los perfiles par alas superficies sustentadoras.Definir precisin en los modelo de polares ms exactos.Determinacin inicial de las caractersticas iniciales aerodinmicas.
Estabilidad:Estudio de trimado: Viabilidad del diseo mediante estudio de trimado.
Plantear problemas de configuracin y prever solucin para rev. 3Inicio de la estabilidad Esttica.Inicio modelado (derivadas estabilidad).
Estructuras:Estudio de masa (fracciones) preliminar para poder proveer estimacin centrogravedad.Identificar las cargas que actan en la aeronave en diferentes configuraciones.
Propulsin y Actuaciones:Definir planta motora.Primera estimacin de actuaciones (grandes rasgos)
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11/321122/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Revisin 3.0 (22-12-08)Diseo:Diseo CAD mas detallado.
Dimensiones mas precisas de todos los componentesMostrar evolucin del diseo.
Aerodinmica:Seleccin depurada de los perfiles para superficies sustentadoras.Estudio de la polar del avin para las diferentes configuraciones.
Despegue y aterrizaje.Subida.Crucero.Espera
Estabilidad:Revisin del estudio de trimado para nuevas configuraciones:Estudio de la estabilidad Esttica
Determinacin de los valores de las derivadas de estabilidad crticas.Determinacin de la ubicacin, forma, tamao de las derivas para cumplir situaciones crticas (viento, fallo motor)Definicin del modelo de estabilidad dinmica.
Modelado definido (derivadas de estabilidad)Preparando estudio estabilidad dinmica
Estructuras:Definicin del centro de gravedad ms preciso mediante estimaciones ms exactas de los pesos de loscomponentes.Definir necesidades estructurales debido a las cargas
AerodinmicasEstructurales.
Estudio de posibles materiales para definir pesos ms precisamentes.Propulsin y Actuaciones:
Estudio en precisin de las actuaciones segn segmentos. ngulos, velocidades, T/W, W/SClculos de potencia requerida y necesaria finales.
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Entrega Final (16-01-09)Diseo:Diseo CAD completo.
Mostrar evolucin del diseo.Justificacin del diseo y por que debera de comprarlo.Que avances tecnolgicos o que ideas hacen que vuestro diseo sea nico.
Aerodinmica:Estudio polar extenso en diferentes configuraciones de vuelo.Mtodos empleados para la mejora de la eficiencia aerodinmica.
Estabilidad:Revisin del estudio de trimado para nuevas configuraciones:Revisin estudio de la estabilidad Esttica.
Estudio estabilidad dinmicaRequisitos FAR en amortiguamiento, respuestas.Estructuras:
Revisin centro de gravedadDistribucin de pesos revisado.
Variacin del centro de gravedad en segmentos aplicables.Cargas y ubicacin del tren de aterrizaje.Justificar empleo materiales en diferentes reas.Perfiles internos si es posible.
Propulsin y Actuaciones:Clculos de potencia requerida y necesaria
Diagrama carga de pago-alcance.Diagrama de la envolvente
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13/321322/09/2008 Clculo de Aviones 2008 Sergio Esteban Roncero
Objetivos del curso - IDiseo de aviones:
Conocer todos los aspectos relacionados con el diseo de aviones.Bienvenidos a la ingeniera en la vida real:
Conocer los mtodos y procedimientos de ingeniera que se emplean en lavida real.
Unificar conocimientos adquiridos durante los primeros aos de la carreray aplicarlos a un proyecto de ingeniera real. Aprender a trabajar en grupo:
Definicin:Trabajar en grupo compartir trabajos ya hechos.Trabajar en grupo = compartir responsabilidades para obtener una meta.
Modus operandi de las empresas de ingeniera actuales.Desmitificar el concepto de cubical. Los ingenieros tienen que interactuar con otros ingenieros.
Ya no existe la financiacin ilimitada: optimizacin de recursos.Tiempo limitado
Objetivo: responsabilidades individuales en un grupo de trabajo.
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Objetivos del curso - II Aprender a no depender de los ordenadores
NO soisCONTABLES!, SOIS INGENIEROS !:Capaz de interpretar los datos que resultan de los clculos.
Los ordenadores son maquinas que hacen lo que les decimos, no son deidades con larespuesta mgica.Comunicacin efectiva con el resto de tus compaeros.
Ser capaces de transmitir tus ideas.Ser capaz de escuchar las ideas de los dems.
Aceptar las crticas y valorarlas. Aprender a confiar en el trabajo de los miembros de vuestro equipo.Prepararos para un mundo real competitivo.
Aprender a ser ingenieri@!
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Problema Conceptual de Diseo
Vuestra Visin!!
Lo que os vais a encontrar!!
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Diseo Aeronaves: Tarea multidisciplinar
Diseo de Aeronaves es una tareamultidisciplinar:
Aerodinmica.Estructuras.Propulsin.
Actuaciones.Estabilidad y Control.
Aspectos Econmicos.Implica colaboracin entre ingenierosde diferentes ramas, lo que es siempreun desafo.No es un proceso directo sinoiterativo .
El primer diseo no suele ser elbueno!
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Desafo Multidisciplinar - I Dream airplanes C. W. Miller
La belleza est en los ojos a travs de los que la observan
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Desafo Multidisciplinar - II
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Que es lo que hace un buen diseador?
NRC publication Improving Engineering Design, Designing for Competitive Advantage
Siempre haciendo preguntas, curiosidad sobre cualquier cosa.Gran poder de asociacin: les permite reconocer y recurrir deforma paralela a otros campos en busca de ideas:Los diseadores tienen un inters eclctico y a menudo deambulan
lejos del camino de la ciencia y la ingeniera.Buscando soluciones intermedias.
Interesados en todo.
Cuando se les presenta un problema, siempre tiene multitud derespuestas, y busca interacciones con colegas para separar lasbuenas de las malas
BRAINSTORMING
Segur@s de si mism@s y capaces de aceptar con imparcialidadtanto los defectos de las soluciones pobres que proponen, como delos elogios de sus xitos.
Sois Buenos Diseadores?
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D fi i Mi i
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Definir una MisinPara abordar el dilema de dndeempezar hay que definir losrequerimientos de la aeronave:
Qu tipo de tarea se supone quetiene que realizar? Autonoma de vuelo Alcance.Rango velocidades.Requisitos de despegue y aterrizaje.Maniobrabilidad.Carga de pago.
Definicin de RFPRequisitos de MIL, FAR, JAR?
Perfiles de Misin
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Perfiles de Misin
Ejemplo de Proceso de diseo
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Ejemplo de Proceso de diseo1. Dimensionado inicial a partir de un boceto conceptual2. Seleccin planta motora3. Metas de diseo:
1. Actuaciones.2. Handling Qualitites.3. Misin.
4. Seleccin de la geometra de alas.1. Ala.2. Cola horizontal y vertical.
5.Ratio Empuje-Peso.6. Diseo de la carga del ala.
7. Dimensionado inicial8. Anlisis inicial:
1. Aerodinmica.2. Propulsin.3. Pesos.4. Estabilidad y Control.5. Analisis de Trimado.6. Actuaciones.
9. Dimensionado Refinado: Proceso de optimizacin10. Limitaciones basadas en las actuaciones.11. Dimensionado con limitaciones
Ejemplos de diseos I
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Ejemplos de diseos I
Ejemplos de diseos II
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Ejemplos de diseos II
Ejemplos de diseos III
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Ejemplos de diseos III
Ejemplos de diseos IV
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Ejemplos de diseos IV
Contenido de la Asignatura
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Contenido de la AsignaturaIntroduccin Clculo de Aviones.Configuracin general y Arquitectura deaviones.Dimensionado inicial: Boceto conceptual.Seleccin de la relacin empuje-peso-cargaalar: Planta Motora
Aerodinmica: Polar del avin.Estabilidad, control y handling qualitites.
ActuacionesDesarrollo completo de un aeronaveOptimizacin del diseoHerramientas para facilitar el diseo:software
Libros de Texto y Referencias
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Libros de Texto y ReferenciasBibliografa Principal:
Aircraft Design: a conceptual approach, D.P. Raymer, AIAA Education Series, 2006. Airplane Design, J. Roskam, Darcorporation, 1989 Synthesis of subsonic airplane design, E. Torenbeek, Springer, 1982
Bibliografa Adicional:
Aircraft Design Projects for engineering students, L.R. Jenkinson, J.F. Marchman III,Butterworth-Heinemann; Illustrate edition, 2003.The design of the aeroplane, D. Stinton.Fundamentals of aircraft design, L.M. Nicolai. Mets, 1984.Methods for estimating drag polars of subsonic airplanes, J. Roskam, 1971.Methods for estimating stability and control derivatives of conventional subsonic
airplanes, J. Roskam, 1971. Airframe Structural Design: Practical Design Information and Data on AircraftStructures by Michael Chun-Yung Niu and Mike Niu, Adaso Adastra EngineeringCenter, 1999.
Analysis and Design of Flight Vehicle Structures, E. F. Bruhn, Jacobs Pub, 1973. Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Controls: Part 1, J. Roskam,Darcorporation, 1999.
Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Controls: Part 2, J. Roskam,Darcorporation, 1999.Dynamics of Flight, Stability and Control, 3rd Ed., B. Etkin y L.D. Reid, John Wiley &Sons, 1996.Performance, Stability, Dynamics, and Control of Airplanes, 2nd Ed., Bandu N.Pamadi, AIAA Education Series, 2004.
Seguir Aprendiendo
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Seguir AprendiendoMantenerse al da con la tecnologa Aviation Week
American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIA
American AerospaceJournals Avin RevueRevista de Aeronutica y Astronutica
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