Detail předmětu

Aerodynamika a mechanika letu

FSI-OAMAk. rok: 2019/2020

Zákony zachování, proudnice, rovnice kontinuity a Bernoulliho, měření rychlosti, aerodynamické síly. Mezní vrstva, vznik vztlaku, profily křídel, křídlo konečného rozpětí, indukovaný odpor, vztlaková mechanizace křídla. Vliv stlačitelnosti v podzvukovéoblasti, pravidlo ploch, superkritické profily. Nadzvuková spojitá expanze, rázové vlny, vlnový odpor, aerodynamický ohřev.
Cílem kurzu je dát studentům přehled o jevech vyskytujících se při proudění kolem letadel.
Na první část kursu navazuje problematika mechaniky letu. Studenti se seznámí s teorií klasických letových výkonů atmosférických letadel v základních letových režimech. Zahrnuty jsou letové výkony v horizontálním letu, ve stoupavých a klouzavých letech a v zatáčkách. Dále to jsou dolety a vytrvalost letounu a charakteristiky letounu při vzletu a přistání.V další oddílu mechaniky letu jsou prezentovány metody řešení statické stability a řiditelnosti letounu. Odvození pohybových rovnice pro řešení dynamické stability atmosférických letounů. Aerodynamické stabilitní derivace. Metody řešení podélné a stranové dynamické stability. Ovladatelnost a obratnost letounu. Vyvažitelnost.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Letecký ústav (LÚ)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají informace o zákonech proudění, na jejichž základě lze porozumět možností a omezení letů letadel.
Stanovit základní technická data letounu v oblasti klasických letových výkonů a letových vlastností. Kvalitativně i kvantitativně posoudit letové výkony a letové vlastnosti z hlediska návrhu i optimálního využití letounu v provozu.

Prerekvizity

Základy vysokoškolské matematiky - diferenciální a integrální počet, obyčejné diferenciální rovnice. Základy obecné mechaniky - silové účinky na tělesa,kinematika, dynamika prostorového pohybu tělesa. Základy termomechaniky, 1. a 2. zákon.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínkou k udělení zápočtu je 80% fyzická účast na cvičeních. Dále je třeba předložit zkompletovaná a dopracovaná výpočtová cvičení, resp. protokoly z laboratorních úloh. Získání zápočtu je podmínkou připuštění ke zkoušce. Zkouška je písemná a následná ústní, přičemž těžiště prokázání znalostí spočívá na písemné zkoušce, která sestává z části bez pomůcek (všeobecné znalosti teoretické) a části řešení zadaného problému s použitím pomůcek (svých zápisů přednášek a cvičení). Klasifikace dle Studijního a zkušebního řádu FSI.

Učební cíle

Cílem aerodynamické části kurzu je dát studentům základní představy o proudění kolem letadla na základě zákonů proudění vycházejících ze zákonů zachování hmotnosti, pohybu a nergie.
Cílem kurzu je objasnit základní úlohy mechaniky letu atmosférických letadel, seznámit studenty s metodami stanovení klasických letových výkonů a posouzení vlivu aerodynamických a propulzních charakteristik na letové výkony.Seznámit studenty s metodami výpočtu parametrů stability a řiditelnosti a naučit studenty posoudit vliv návrhových parametrů letounu na jeho letové vlastnosti.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přednášky jsou nepovinné, cvičení jsou povinná a kontrolovanou účasti. Minimálně 80%. Náhrada formou individuálně zadávaných souborů příkladů k samostatnému zpracování. Nutno předložit nejpozději v zápočtovém týdnu.

Základní literatura

Anderson, J.D., Jr., Aircraft performance and design, McGraw-Hill, 1999
Daněk,V.: Mechanika letu I - Letové výkony, skripta VUT Brno, 1994
Etkin,B.,Reid,L.D.: Dynamics of Flight - Stability and Control, John Wiley and Sons,Inc.,New York, 1996
Prof. V. Brož: Aerodynamika NR
Prof. V. Brož: Aerodynamika VR
Ruijgrok,G.J.J.: Elements of Airplane Performance,Delft University Press,1990

Doporučená literatura

Anderson, J., D.: Aerodynamics
Daněk,V.: Mechanika letu I - Letové výkony, skripta VUT Brno, 1994
McCormick,B.W.: Aerodynamics,Aeronautics and Flight Mechanics,John Wiley and Sons,New York,1979

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-LPR , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor M-LPR , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

52 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Zikmund, Ph.D.

Osnova

1. Zákony zachování, aerodynamické síly a momenty, MSA.
2. Mezní vrstvy, profily křídel, polára profilu, vliv Re čísla na poláru.
3. Křídlo konečného rozpětí, indukovaný odpor, vztlaková mechanizace křídla, spoilery vířiče.
4. Polára křídla. Vliv stlačitelnosti v podzvukové oblasti, přepočet charakteristik.
5. Transsonická oblast, pravidlo ploch, superkritické profily.
6. Nadzvukové proudění, spojitá nadzvuková expanze, rázové vlny.
7. Vlnový odpor, aerodynamický ohřev.
8. Symetrické lety. Horizontální let. Ustálené stoupání a klesání. Rychlostní polára.
9. Zatáčky. Omezení zatáček. Dolet a vytrvalost letounu.
10. Výkony při vzletu a přistání. Požadavky předpisu JAR na letové výkony.
11. Podélná a stranová statická stabilita. Podélná ovladatelnost a obratnost: Vyvažitelnost.
12. Stranová ovladatelnost letounu.Lety s asymetrickým tahem.
13. Podélná a stranová dynamická stabilita. Rychlé a fugoidální kmity. Dutch roll.

Cvičení

22 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Zikmund, Ph.D.

Osnova

1. Aerodynamické síly a momenty.
2. Rovnice kontinuity a rovnice Brnoulliho, měření rychlosti.
3. Mezinárodní standardní atmosféra, měření tlaků na povrchu těles.
4. Profil křídla, křídlo konečného rozpětí.
5. Podzvukové obtékání profilů a křídel.
6. Nadzvukové obtékání, spojitá nadzvuková expanze, rázové vlny.
7. Rovnovážné diagramy tahů a výkonů. Výpočet minimálních a maximálních rychlosti letu.
8. Určení stoupavosti a dostupu. Výpočet rychlostní poláry.
9. Letové výkony v ustálené horizontální zatáčce. Zatáčkové diagramy.
10.Výpočet délek vzletu a přistání.
11.Výpočet polohy neutrálního a dynamického bodu letounu a statické zásoby s pevným řízením.
12.Výpočet gradientu řídících sil s ohledem na ovladatelnost a obratnost.

Laboratorní cvičení

4 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Osnova

1. Měření rozložení tlaku po povrchu křídla.