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Descripción del curso
La asignatura tiene asignadas un total de 4 horas semanales a lo largo de 15 semanas lectivas.
Estas 4 horas se reparten de la siguiente forma: 2 horas de clases teóricas y 2 horas de clases prácticas.
Tiempo total previsto de aprendizaje: 120 horas.
PRERREQUISITOS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDADOS
Se considera necesario que el alumno haya cursado las asignaturas
básicas de primer curso, así como tener conocimientos de mecáncia de
fluidos, aerodinámica y mecánica del vuelo.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA
La asignatura está orientada a que el alumno sea capaz de utilizar
con soltura los modelos teóricos para el cálculo básico de las
actuaciones y aerodinámica del helicóptero. Además, que conozca tanto el
fundamento téorico como el desarrollo, desde el punto de vista de la
ingeniería aplicada, de los principales sistemas que identifican una
aeronave de alas giratorias.
Para ello la asignatura se apoya en tres pilares: modelos téoricos de
las principales configuraciones de vuelo, aplicación práctica de los
mismos y, por último, descripción de sistemas y elementos específicos
del helicóptero.
OBJETIVOS: CONOCIMIENTOS Y CAPACIDADES
Llegar a un conocimiento somero de las características básicas
de un helicóptero: vuelo, actuaciones, estabilidad, sistemas y
estructura.
Analizar los fundamentos de las teorías que explican la actuación del rotor.
OBJETIVOS DE CADA BLOQUE TEMÁTICO
Bloque 1:
Definir criterios para la clasificación de las aeronaves.
Bloque 2:
Estudiar las principales teorías que calculan las características aerodinámicas del vuelo del rotor.
Bloque 3:
Analizar las principales actuaciones de un helicóptero.
Determinar las condiciones necesarias para la estabilidad del vehículo.
Bloque 4:
Introducir las herramientas elementales para el análisis
dinámico de los principales elementos del helicóptero, centrándonos en
el rotor.
Bloque 5:
Conocer los principales elementos y sistemas que constituyen el helicóptero, así como su funcionamiento.
MATERIAL DOCENTE
Se incluye todo el material utilizado en las clases, clasificado y estructurado por bloques y temas, en la guía del aprendizaje.
ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN O TAREAS PRÁCTICAS
La evaluación de asignatura consistirá en un examen, cuyo peso ponderado de las partes antes mencionadas será el siguiente:
Teoría (40%),
Problemas, ejercicios prácticos (20%),
Sistemas del Helicóptero (20%),
El 20% restante, se alcanzará tras la evaluación del trabajo de
cálculo de actuaciones del helicóptero, a completar por el alumno
durante el desarrollo de la asignatura (que se incluye en la parte de
"prácticas").
Programa
BLOQUE 1. Preliminares
INICIOS DEL HELICÓPTERO.
Un poco de historia. La Cierva, cita obligada. El autogiro. El
helicóptero.
INTRODUCCIÓN AL HELICÓPTERO.
Aeronaves de alas rotatorias, tipos. Definición helicóptero. Tipos de
helicópteros. Conjuntos específicos del helicóptero,
generalidades.
BLOQUE 2. Aerodinámica del rotor
VUELO VERTICAL.
Teoría de cantidad de movimiento. Tracción, potencia y velocidad
inducida. Teoría de elemento de pala. Distribución de velocidad
inducida. Rotor de velocidad inducida constante. Efecto suelo.
Estimación rápida de la potencia. Vuelo vertical descendente.
Autorrotación vertical.
VUELO EN AVANCE.
Teoría de cantidad de movimiento. Teoría de Elemento de pala. Estudio
cualitativo del rotor en vuelo de avance. Calculo de las fuerzas
aerodinámicas. Resolución de las ecuaciones. Rotor antipar.
BLOQUE 3. Aerodinámica y actuaciones del
helicóptero
AERODINÁMICA DEL HELICÓPTERO.
Potencia parásita del fuselaje. Placa plana; área parásita. Elementos.
Autorrotación.
ACTUACIONES.
Método equilibrio de fuerzas. Método de la energía. Cálculo potencia
necesaria. Velocidades características. Autonomía. Alcance. Actuaciones
en vuelo de subida.
BLOQUE 4. Análisis dinámico del helicóptero
ANÁLISIS DEL HELICÓPTERO EN VUELO
EQUILIBRADO.
Ecuaciones equilibrio. Equilibrio longitudinal. Equilibrio
latero-direccional.
ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD Y
CONTROL.
Vuelo a punto fijo. Modos. Respuesta al control. Vuelo en avance.
ANÁLISIS DINÁMICO EN LAS PALAS.
Tipos de rotores. Equilibrio sobre el eje de batimiento. Equilibrio
sobre el eje de arrastre. Modos de vibración.
BLOQUE 5. Descripción del helicóptero
ESTRUCTURA DEL HELICÓPTERO.
Estados de masas y normas. Casos de vuelo. Casos de tierra. Estructura
del fuselaje. Estructura de las palas. Vibraciones. Contrapesos. Centro
de gravedad. Estabilizador horizontal. Estabilizador vertical. Alas.
Tren de aterrizaje.
SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE
POTENCIA.
Reductor principal. Rueda libre. Transmisión intermedia. Engranaje
intermedio. Engranaje de cola. Sistema de desacoplamiento. Freno.
SISTEMA SUSTENTADOR. CABEZA DEL ROTOR.
PALAS DE ROTOR.
Rotores articulados. Rotores rígidos. Rotores Teening. Rotores
semi-rígidos y semi-articulados. Plato distribuidor. Forma en planta.
Torsión. Perfiles. Punta de la pala. Cadena de control. SAS, FCS.
SISTEMAS DEL HELICÓPTERO.
Mandos de Vuelo. Combustible. Hidráulico. Eléctrico.
NORMATIVA DE DISEÑO Y
CERTIFICACIÓN.
JAR-OPS 3, JAR-27, JAR-29.
DISEÑO CONCEPTUAL. CRITERIOS DE DISEÑO
PRELIMINAR.
Bibliografía
LO-B-001. Helicópteros. Teoría y
descriptiva. Miguel Ángel Barcala y Ángel A. Rodríguez Sevillano. Sección
Publicaciones E.U.I.T. Aeronáutica. Fundación General UPM.
LO-B-002. Helicópteros Teoría y Diseño
Conceptual. López Ruiz, J.L. Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Aeronáuticos, Madrid 1993.
LO-B-004. L’Helicoptere, Théorie et
pratique. Lefort, P., Hamann, J;. 9ª Edición ; Éditions Chiron, Paris
1999.
LO-B-005. Bramwell’s Helicopter Dynamics. A.R.S. Bramwell, George Done, David Balmford.. Butterwoth
Heinemann, 2 edition 2001.
LO-B-006. Principles of Helicopter
Aerodynamics. J. Gordon Leishman. Cambridge University Press, 2000.
LO-B-007. Basic Helicopter Aerodynamics. J. Seddon, Simon Newman.. Blackwell Science, second edition
2002.
LO-B-008. The Art of the Helicopter. John Watkinson.. Elsevier Butterwoth Heinemann, 2004.
LO-B-009. Stability and Control Handbook for
Helicopters. Kellet Aircraft Corporation. KAC Report 159ª-90-1.
LO-B-010. A simplified theoretical method of
determining the characteristics of a lifting rotor in forward
flight. Bailey, F.J., Jr. NACA Report 716, 1941.
LO-B-011. Aircraft Design: A conceptual
approach. Daniel P. Raymer. AIAA Education Series. 1992.
Material de clase
MC-F-001. Descripción y tipos
- Español (PDF)
- Ingles (PDF)
MC-F-002. Aerodinámica del rotor Teoría de la Cantidad de Movimiento. Vuelo vertical
ascendente.
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
MC-F-003. Aerodinámica del rotor 2 Teoría del Elemento de Pala. Vuelo vertical ascendente.
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
MC-F-004. Aerodinámica del rotor 3 Teoría de Cantidad de Movimiento Modificada. Vuelo vertical
descendente.
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
MC-F-005. Aerodinámica del rotor 4 Teoría de Cantidad de Movimiento. Vuelo de avance.
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
MC-F-006. Estructura del helicóptero
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
MC-F-007. Sistema de transmisión de potencia
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
MC-F-008. Sistema sustentador Tipos de cabezas de rotor.
- Español (PDF)
- Inglés (PDF)
PR-F-001. Trabajo (PDF) Helicóptero.Cálculo de actuaciones.
Otros recursos
Introducción al helicóptero
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OR-F-001. Aeronaves de alas rotatorias
Vuelo vertical
OR-F-002. Disco actuador disco-actuador.swf Distribución de presiones y velocidades en el volumen de
control.