 |
IV. Объем дисциплины по видам учебной работы
|
|
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сибирский государственный аэрокосмический университет
Имени академика М.Ф. Решетнева»
(СибГАУ)
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИКТ
____________/ Терехин Н.А. /
__________________20___г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
АЭРОГАЗОДИНАМИКА
Направление подготовки (специальность): 160400 Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов
Профиль подготовки (специализация): 16040001.65 Ракетные транспортные системы
16040013.65 Развертываемые космические конструкции
Форма обучения: очная
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Учебный план набора 2011 года с изменениями _______________года
Кафедра-разработчик рабочей программы: Летательных аппаратов
Красноярск 2012 г.
I. Цели и задачи освоения дисциплины
Цель дисциплины – дать студентам необходимые знания в области аэро- и газодинамики, для успешного решения задач проектирования и производства ракетно-космической техники.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
1. ознакомление с основными понятиями и определениями, уравнениями движения жидкости и газа;
2. получение знаний по теории одномерных и плоских изоэнтропических течений, по теории скачков уплотнения и пограничного слоя;
3. получение знаний по методам и способам расчета аэродинамических коэффициентов и сил в диапазоне скоростей полета летательного аппарата;
4. ознакомление с методами и техникой практической аэрогазодинамики, методами получения, сбора и обработки информации.
II. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
|
|
|
Аэрогазодинамика относится к базовой части профессионального цикла С3 ООП.
Дисциплина предполагает знание высшей математики (дифференциальное и интегральное исчисление, аналитическая геометрия, дифференциальные уравнения), физики (молекулярно-кинетическая теория газов), термодинамики (термодинамические процессы, процессы теплопередачи), гидравлики, основ устройства ЛА и информатики.
Аэрогазодинамика является предшествующей для следующих дисциплин: Строительная механика ракет, Ракетные двигатели, Баллистика ракет, Проектирование и конструирование летательных аппаратов, Производство летательных аппаратов, Динамика летательных аппаратов
III. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
- способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой профессиональных компетенций, сохранения своего здоровья, нравственного и физического самосовершенствования, способен содействовать обучению и развитию других (ОК-12);
- способностью планировать проведение эксперимента, разрабатывать техническое задание и программу проведения экспериментальных работ (ПК-29);
- готовностью с использованием компьютерных технологий проводить лабораторные, стендовые и диагностические испытания, а также обрабатывать и анализировать полученные результаты (ПК-32).
Отдельные элементы перечисленных выше компетенций формируются у студентов при изучении данной дисциплины.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- основы аэродинамики и гидрогазодинамики;
- современные тенденции в аэродинамике ЛА, аэродинамические проблемы, возникающие при проектировании ЛА;
|
|
|
- конструкции, устройство, работу и особенности газогидравлических систем, механизмов и агрегатов, входящих в проектируемое изделие ракетно-космического комплекса;
- процессы, происходящие в газогидравлических системах таких изделий и при взаимодействии конструкции ЛА с атмосферой;
- методы определения аэродинамических и тепловых нагрузок, действующих на ЛА при полете с до-, сверх- и гиперзвуковыми скоростями;
- основы информационных технологий и методов расчета, применяемых в аэрогазодинамике.
Уметь:
- работать в современной программной среде;
- применять физические законы для решения технических задач;
- рассчитывать аэродинамические и газодинамические характеристики, определять величины гидрогазоаэродинамических сил.
Владеть:
- навыками работы с компьютером как средством для получения информации, с прикладным программным обеспечением специального назначения;
- навыками самостоятельного выбора методов научного подхода при проведении аэродинамических расчетов ЛА;
- навыками составления технологических заданий на проектирование и конструирование систем, механизмов и агрегатов;
- способностью принимать участие в научно-исследовательских работах в качестве исполнителя, методикой обработки и анализа экспериментальных данных и результатов расчета;
- знаниями для понимания процессов происходящих при полете изделий ракетно-космической техники в плотных слоях атмосферы;
- умением составлять расчетные схемы для анализа динамики, прочности и теплового состояния элементов и составных частей конструкции ЛА;
- методиками определения аэродинамических характеристик и расчета гидро-, газо-, аэродинамических сил.
IV. Объем дисциплины по видам учебной работы
| Вид учебной работы | Всего з.е. (час.) | Семестры | |||
| Общая трудоемкость дисциплины | 5 (180) | ||||
| Аудиторные занятия, всего (час.): | |||||
| в том числе: – лекции (Л) | |||||
| – практические занятия (ПЗ), семинары (С), коллоквиумы (К) | |||||
| – лабораторные работы (ЛР) | |||||
| – другие виды аудиторных занятий | |||||
| Самостоятельная работа, всего (час.): | |||||
| в том числе: – курсовой проект (работа) | |||||
| – расчетно-графические, домашние работы | |||||
| – реферат | |||||
| – другие виды самостоятельной работы | |||||
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Э (27) | Э |
|
|
|
V. Содержание дисциплины
| № п/п | Название раздела дисциплины и его содержание по темам* | Лекции, час | ПЗ или С, час | ЛР, час | СРС, час |
| Введение. Общие вопросы аэрогазодинамики | |||||
| 1.1 | Аэрогазодинамика - теоретическая основа авиационной и ракетной техники. Краткая историческая справка. Обзор развития. Модели жидкостей. Уравнения состояния идеального и реального газа. Гипотеза и критерий сплошности среды. Вязкость, упругость и теплопроводность среды с позиций кинетической теории газов. Основные параметры состояния среды. | ||||
| 1.2 | Критерий сжимаемости. Полная аэродинамическая сила и момент. Скоростная и связанная системы координат, составляющие главной аэродинамической силы и момента в этих системах координат. Международная стандартная атмосфера. | ||||
| Основы кинематики и динамики газа | |||||
| 2.1 | Методы Эйлера и Лагранжа. Линии тока и траектории, их уравнения. Потенциальное и вихревое движение, потенциал скорости, циркуляция скорости. | 1,5 | |||
| 2.2 | Уравнение неразрывности, частные случаи. Уравнения движения Эйлера и Навье-Стокса. Интегралы дифференциальных уравнений Эйлера (интегралы Бернулли и Лагранжа). | 1,5 | |||
| Изоэнтропические течения газа. Потенциальные течения идеального сжимаемого газа | |||||
| 3.1 | Конус Маха и линии возмущений. Основные соотношения для расчета параметров течения газа, критические параметры, параметры заторможенного газа. Максимальная теоретическая скорость истечения. Газодинамические функции | ||||
| 3.2 | Зависимость между скоростью движения идеального газа и площадью поперечного сечения трубки тока, дозвуковые и сверхзвуковые сопла. Сопло Лаваля, случаи течения газа по соплу, расчетный и нерасчетные случаи истечения. | ||||
| 3.3 | Критерий потенциальности. Основное дифференциальное уравнение газовой динамики. Метод характеристик (характеристики в физической плоскости и плоскости годографа скорости). | ||||
| 3.4 | Решение методом характеристик некоторых краевых задач. Течение Прандтля-Майера, максимальный и предельный углы поворота потока, фиктивный угол. | ||||
| Теория скачков уплотнения | |||||
| 4.1 | Понятие о критическом числе Маха. Определение параметров газа за прямым и косым скачками уплотнения. | ||||
| 4.2 | Сравнение сжатия на прямом скачке с изоэнтропическим сжатием. Давление в критической точке за прямым скачком. Коэффициент потерь полного напора, волновое сопротивление. | ||||
| 4.3 | Связь между углом поворота потока и углом наклона косого скачка уплотнения, ударная поляра. | ||||
| Пограничный слой и несжимаемые потоки. Аэродинамический нагрев | - | ||||
| 5.1 | Характеристики и свойства пограничного слоя. Дифференциальные уравнения пограничного слоя в несжимаемой жидкости. | ||||
| 5.2 | Интегральное соотношение пограничного слоя. | ||||
| 5.3 | Расчет ламинарного и турбулентного пограничных слоев на плоской пластинке в несжимаемой среде, коэффициент трения. | ||||
| 5.4 | Пограничный слой на плоской пластинке в сжимаемой среде. Распределение скорости и температуры по нормали к поверхности, температура восстановления. Аэродинамический нагрев ЛА, уравнение теплового баланса. | ||||
| Аэродинамические характеристики (АДХ) профиля и крыла конечного размаха в дозвуковом и сверхзвуковом потоках. Интерференция частей ЛА | - | ||||
| 6.1 | Основные геометрические и аэродинамические характеристики профиля и крыла. Поляра профиля, аэродинамическое качество. Тонкий профиль в докритическом и закритическом потоках | ||||
| 6.2 | Особенности обтекания крыла конечного размаха дозвуковым потоком, индуктивное сопротивление, поляра крыла. | ||||
| 6.3 | Линеаризованная теория плоской пластинки в сверхзвуковом потоке. Расчет волнового сопротивления тонкого профиля. Расчетные зависимости для коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивления для профиля и крыла. | ||||
| 6.4 | Зависимости  и  от угла атаки и числа Маха. Понятие об аэродинамической интерференции.
| ||||
| Аэродинамика сверхзвуковых скоростей и разреженных газов | - | ||||
| 7.1 | Понятие о коническом и осесимметричном потоках. Симметричное обтекание острого конуса сверхзвуковым потоком, метод численного интегрирования. | ||||
| 7.2 | Несимметричное обтекание конуса, приближенные методы расчета. | ||||
| 7.3 | Особенности обтекания тел гиперзвуковым потоком. Приближенная теория Ньютона. | ||||
| Аэродинамические характеристики ЛА | |||||
| 8.1 | Коэффициенты сил и моментов. Методы определения аэродинамических сил и моментов | ||||
| 8.2 | Нормальная сила тел вращения. Сила и коэффициент лобового сопротивления, его составляющие: коэффициенты волнового и донного сопротивления, расчетные зависимости. | ||||
| 8.3 | Коэффициент сопротивления тренияВлияние высоты полета на коэффициент сопротивления трения | ||||
| 8.4 | Моментные кривые ЛА, критерий статической устойчивости. Расчет центра давления длинных, тонких тел. Типовые формы корпусов ЛА, основные геометрические характеристики. | ||||
| Итого: |
|
|
|
|
|
|
* курсивом выделены темы и вопросы, предлагаемые для самостоятельного изучения.
|
|
|
