1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УМР и К Криницин В.В.

“_“ 2010г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ДИНАМИКА ПОЛЕТА (СД.03).

(наименование, шифр по ГОС) Эксплуатация и испытания авиационной и Специальность (направление) космической техники (160900), бакалавры Механический Факультет.

Кафедра Аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов дневная Курс, Форма обучения Семестр III. 5.

.Общий объем учебных часов на дисциплину 100.(час) Лекции 24 (час) Практические занятия 8.(час) Лабораторные занятия 24.(час) Самостоятельная работа 44.(час).(курс, семестр) Курсовая работа III,. (курс, семестр) Экзамен III, Москва - Рабочая программа составлена на основании примерной учебной программы дисциплины и в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по направлению 552000 «Эксплуатация авиационной и космической техники» (бакалавры).

Рабочую программу составили:

Ципенко В.Г., проф., д.т.н. _ (подпись) Ермаков А.Л.,проф., к.т.н. _ (подпись) Рабочая программа утверждена на заседании кафедры, протокол №. от 2010 г.

Заведующий кафедрой Ципенко В.Г., проф., д.т.н. _ (Ф.И.О., звание, степень) (подпись) Рабочая программа одобрена методическим советом по направлению “Эксплуатация и испытания авиационной и космической техники ” Протокол №. от 2010 г..

Председатель методического совета Полякова И.Ф., доц.,к.т.н.

(Ф.И.О., звание, степень) ( (подпись) Рабочая программа согласована с Учебно-методическим управлением (УМУ) Начальник УМУ Логачев В.П.. _.

(Ф.И.О.) (подпись)

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цель преподавания дисциплины.

Цель дисциплины - раскрыть основополагающие современные научные концепции, понятия и идеи исследования траекторий движения, устойчивости и управляемости воздушных судов ГА с целью обеспечения безопасности и регулярности полетов, а также высоких экономических показателей авиационных перевозок. Учебная дисциплина "Динамика полета" необходима для подготовки бакалавров, способных решать проблемы технической эксплуатации, связанные с динамикой полета ВС, и является базой для изучения и освоения технологии производства и ремонта ВС, эксплуатации ВС, конструкции и прочности ВС, безопасности полетов и ряда других профилирующих дисциплин.

1.2. Задачи изучения дисциплины (необходимый комплекс знаний и умений):

1.2.1. Иметь представление о взаимосвязи динамики движения ВС со средствами бортовой автоматики и УВД, использовании прикладных программ для решения задач динамики конкретных воздушных судов ГА.

1.2.2. Знать:

• базовые понятия дисциплины;

• основные летно-технические характеристики и характеристики устойчивости и управляемости ВС;

• основные методы анализа летно-технических характеристик ВС;

• эксплуатационные ограничения режимов полета ВС на различных его этапах при нормальной работе и отказах функциональных систем;

• влияние внешних условий и технико-экономических факторов на экономичность полетов ВС;

• методы повышения экономичности полетов ВС;

• методы моделирования динамики полета ВС при исследовании влияния отказов функциональных систем и ошибок личного состава на развитие 1.2.3. Уметь:

• пересчитать с использованием соответствующих пособий летно-технические характеристики, характеристики устойчивости и управляемости ВС в ожидаемых условиях эксплуатации;

• объяснить в части динамики полета требования РЛЭ, НЛГС, НЛГВ, 1.2.4. Иметь опыт:

• проведения простейших измерений в аэродинамической трубе;

• использования вычислительной техники при моделировании полета ВС.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1.Наименование разделов, объем в часах. Содержание лекций, ссылки на литературу.

Часть I. Полет самолета по траектории.

Раздел 1. Общие положения и допущения. Системы координат Введение в динамику полета. Предмет курса, связь с другими учебными дисциплинами. Структура дисциплины, краткая характеристика её частей.

Место дисциплины в системе знаний инженера-механика по эксплуатации самолетов, краткий исторический очерк развития динамики полета.

Положение ЛА. Нормальная земная система координат. Допущение о том, что земля является плоской.

Ориентация ЛА. Связанная система оси координат. Углы Эйлера связанной системы координат: рыскания, тангажа и крена.

Направление движения ЛА. Скоростная и траекторная системы координат. Ориентация вектора скорости ЛА относительно Земли. Углы Эйлера скоростной системы координат: скоростной угол рыскания, угол наклона траектории, скоростной угол крена. Ориентация вектора скорости относительно ЛА. Угол скольжения и угол атаки. Уравнения кинематических связей линейных скоростей.

СРС: Скорость самолета - воздушная, земная, путевая. Составляющие скорости. Модель ветра.

Литература [ I ], с. 5-11.

Раздел 2. Уравнения движения ЛА.

Лекция 2.1.

Угловая скорость движения ЛА. Уравнения кинематических связей угловых скоростей. Силы, действующие на ЛА, и их задание. Уравнения сил.

Уравнения моментов. Общая система уравнений движения ЛА и её анализ.

Уравнения движения ЛА как материальной точки. Упрощение уравнений движения ЛА. Разделение движения ЛА на продольное и боковое.

СРС: Преобразование уравнений движения ЛА методом малых возмущений.

Литература [ I ], с.12-32.

Раздел 3. Горизонтальный полет.

Лекция З.1.

Уравнения движения. Потребная скорость горизонтального полета.

Кривые потребных и располагаемых тяг (мощностей) Жуковского.

Характерные скорости горизонтального полета: теоретически минимальная, экономическая, наивыгоднейшая, крейсерская, практически минимальная, максимальная.

Характерные режимы горизонтального полета. Влияние высоты полета на характерные скорости горизонтального полета. Диаграмма диапазона истинных скоростей. Теоретический потолок самолета.

Литература [ I ], с. 33-69.

Раздел 4. Набор высоты и снижение самолета.

Лекция 4.1.

Уравнения движения самолета при наборе высоты. Особенности набора высоты по сравнению с горизонтальным полетом. Характерные режимы набора высоты: режим наиболее быстрого и наиболее крутого набора высоты. Влияние высоты полета на скорость набора высоты и максимальную вертикальную скорость. Барограмма подъема самолета и дальность набора высоты.

Уравнения движения самолета при снижении и их анализ. Расчет снижения самолета. Планирование. Поляра скоростей планирования.

Характерные режимы планирования, первый и второй режимы планирования.

СРС: Поляра скоростей набора высоты. Неустановившийся набор высоты. Поляра скоростей снижения. Скоростное, вынужденное и экстренное снижение самолета.

Литература [ I ], с. 69-97.

Раздел 5. Дальность и продолжительность полета.

Лекция 5.1.

Техническая и практическая дальность. Часовой и километровый расходы топлива. Дальность и продолжительность горизонтального полета. Метод Пышнова. Влияние скорости на дальность и продолжительность полета.

Влияние высоты на дальность и продолжительность полета. Полет “по потолкам”.

СРС: Влияние ветра на дальность полета. Методы повышения экономичности крейсерского полета.

Литература [ I ], с. 98-116.

Раздел 6. Криволинейное движение.

Лекция 6.1.

Условия возникновения криволинейного полета самолета. Вираж.

Правильный вираж. Уравнения движения и их анализ. Предельные виражи.

Эксплуатационные ограничения. Область допустимых виражей. Характерные режимы виражей: минимального радиуса и минимального времени.

СРС: Криволинейное движение в вертикальной плоскости.

Литература [ I ], с. 116-134.

Раздел 7. Взлет и посадка самолета.

Взлет самолета. Основные этапы взлета. Уравнения движения при разбеге. Расчет взлетной дистанции. Потребные дистанции разбега и взлета.

Вопросы безопасности полетов при взлете самолета. Влияние эксплуатационных факторов на длину разбега и взлетную дистанцию.

СРС: Особые ситуации и безопасность полетов. Особые случаи взлета самолета, прерванный и продолженный взлет.

Литература [ I ], с. 135-143.

Лекция 7.2.

Посадка самолета. Основные этапы посадки. Уравнения движения при пробеге. Расчет посадочной дистанции. Потребная посадочная дистанция.

Вопросы безопасности полетов при посадке самолета. Влияние эксплуатационных факторов на посадочную дистанцию.

СРС: Влияние различных факторов на взлетно-посадочные характеристики и пути их улучшения. Особые ситуации при посадке самолета.

Литература [ I ], с. I43-I66.

Часть II. Устойчивость и управляемость самолета.

Лекция 8.1.

Понятие о равновесии, балансировке, устойчивости и управляемости.

Статическая и динамическая устойчивость и управляемость. Разделение движения на продольное и боковое. Центровка самолета.

Продольная статическая балансировка самолета. Продольный момент самолета. Аэродинамические моменты тангажа частей самолета: крыла, фюзеляжа, горизонтального оперения, гондол двигателей. Продольный момент, создаваемый силовой установкой. Моментная диаграмма самолета.

Балансировочная диаграмма руля высоты. Влияние различных факторов на продольный момент самолета и на балансировочную диаграмму.

Литература [ I ], с. I67-I92.

Лекция 9.1.

Продольная статическая устойчивость самолета. Основные понятия и определения. Продольная статическая устойчивость по перегрузке. Критерий, обеспечение и суждение о продольной статической устойчивости по перегрузке. Диапазон допустимых центровок. Продольная статическая устойчивость по скорости. Критерий устойчивости. Требования НЛГС к характеристикам продольной устойчивости.

Продольная статическая управляемость самолета. Основные понятия и определения. Шарнирный момент руля высоты и усилие на штурвале.

Основные характеристики продольной статической управляемости (градиенты отклонений рулей, штурвала, усилий на штурвале). Требования НЛГС к характеристикам управляемости. Способы снижения усилий на штурвале управления рулем высоты.

Литература [ I ], с. 193-217.

Боковая статическая балансировка самолета. Боковое движение самолета.

Боковые силы при скольжении и их уравновешивание. Боковые моменты и их балансировка.

Боковая статическая устойчивость самолета. Основные понятия и определения. Флюгерная статическая устойчивость. Критерий устойчивости, обеспечение и достижение флюгерной статической устойчивости. Поперечная статическая устойчивость. Критерий устойчивости, обеспечение и достижение поперечной статической устойчивости. Влияние на боковую статическую устойчивость конструктивных и эксплуатационных факторов.

Литература [ I ], с. 217-234.

Лекция 10.2.

Боковая статическая управляемость самолета. Основные понятия и определения. Шарнирные моменты и усилия на рычагах бокового управления.

Основные характеристики боковой статической управляемости. Требования НЛГС к характеристикам управляемости.

СРС: Особенности боковой управляемости самолета при несимметрично остановленном двигателе.

Литература [ I ] с. 234-246.

Лекция 11.1.

Особенности управляемости самолета в криволинейном полете.

Возникновение продольного и боковых демпфирующих моментов в криволинейном движении и их балансировка. Спиральные моменты и их балансировка. Гироскопические моменты и их балансировка.

Особенности полета самолета на больших углах атаки. Взаимодействие продольного и бокового движений. Самовращение крыла. Штопор самолета.

Факторы, влияющие на штопорные свойства самолета и на его выход из штопора.

Литература [ I ], с. 246-289.

Часть Ш. Основы динамики полета вертолета.

СРС: Уравнения движения центра масс вертолета. Методы решения уравнений. Метод мощностей, располагаемые мощности, располагаемые крутящие моменты вертолета. Потребные мощности вертолета; потребные крутящие моменты. Влияние высоты полета и других факторов на потребную мощность. Расчет ЛТХ вертолета. Диапазон скоростей, характерные скорости полета вертолета. Потолки вертолета. Особенности взлета и посадки вертолета.

Балансировка, устойчивость и управляемость вертолета.

Литература [ I ], с. 290-322.

2.2 Тематика практических занятий и их объем в часах :

ПР-1. Прямолинейное движение самолета – 2 часа.

ПР-2. Дальность и продолжительность полета самолета – 2 часа.

ПР-3. Взлет и посадка самолета – 2 часа.

ПР-4.Устойчивость и управляемость самолета – 2 часа.

2.3. Перечень лабораторных работ (занятий) и их объем в часах :

ЛР-1. Исследование возможностей самолета в горизонтальном полете – ЛР-2. Исследование прямолинейного набора высоты - 4 часа.

ЛР-3. Определение скорости наивыгоднейшего набора высоты - 4 часа.

ЛР-4. Исследование посадки самолета - 4 часа.

ЛР-5. Исследование взлета самолета - 4 часа.

ЛР-6. Изучение свойства статической устойчивости самолета с помощью демонстрационной модели - 2 часа.

ЛР-7. Определение моментной диаграммы модели самолета в аэродинамической трубе - 2 часа.

2.4. Тематика курсовой работы.

Курсовая работа “Расчет ЛТХ самолета гражданской авиации” включает:

I. Расчет основных ЛТХ самолета в нормальных условиях полета:

а) расчет и построение кривых тяг (мощностей) Жуковского;

б) определение характерных скоростей горизонтального полета и построение диаграммы диапазона скоростей;

в) расчет набора высоты, определение потолка и построение барограммы набора высоты;

г) расчет планирования, построение поляры скоростей планирования;

д) расчет дальности и продолжительности полета;

е) расчет взлетно-посадочных характеристик самолета.

2. Расчет ЛТХ самолета с учетом эксплуатационных ограничений.

а) определение диапазона скоростей с учетом эксплуатационных ограничений;

б) расчет и построение границ предельных виражей.

Выполнение курсовой работы преследует следующие основные цели:

• закрепление теоретического материала;

• овладение навыками инженерных расчетов основных ЛТХ самолета гражданской авиации.

Курсовая работа выполняется в 05 семестре. Время выдачи - первая неделя, время окончания - 13 неделя. Объем расчетно-пояснительной записки 25-30 листов рукописного текста (вместе с графиками) на листах бумаги формата 210х297 мм.

При выполнении курсовой работы возможно применение ЭВМ.

3. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Жуков А.Я., Динамика полета транспортных ЛА. Учебник.горов В.И., М.: Транспорт, 1996.

Ермаков А.Л., Журавлев В.Н., Ципенко В.Г.

2. Ермаков А.Л., Полет самолета по траектории: Учебное Жуков А.Я., пособие.-М.:МИИГА,1992.

Ципенко В.Г.

3. Ермаков А.Л., Устойчивость и управляемость самолета:

Жуков А.Я., учебное пособие.-М.:МИИГА,1990.

Ципенко В.Г.

4. Ермаков А.Л., Методические указания к изучению курса Жуков А.Я., “Динамика полета ЛА”.-М.:МИИГА, 1986.

Ципенко В.Г.

5. Кубланов М.С. Методические указания к выполнению 6. Ермаков А.Л., Изучение свойства статической устойчивости Жуков А.Я., самолета с помощью демонстрационной модели Кулик И.Б. (Руководство к выполнению лабораторных по 7. Ермаков А.Л., Определение моментной диаграммы модели Жуков А.Я., самолета в аэродинамической трубе.

Кулик И.Б. (Методические указания к лабораторным работам Ципенко В.Г. по динамике полета).-М.:МИЙГА,1982.

8. Гарбузов В.М. Методические указания по оформлению курсовых 9. Ермаков А.Л., Методические указания к аэродинамическим Жуков А.Я. характеристикам самолетов для выполнения Ципенко В.Г. курсовой работы по динамике полета.М.:МИИГА, 1984.

10. Ермаков А.Л., Методические указания к выполнению курсовой Жуков А.Я.. работы по динамике полета.-М.:МИИГА,1984.

Ципенко В.Г.

11. Ермаков А.Л., Методические указания к выполнению курсового Жуков А.Я.. и дипломного проектирования. Расчет ЛТХ Ципенко В.Г. самолетов на ЭВМ.-М.: МИИГА, часть I (I984), 12.

транспортных самолетов стран - членов СЭВ.М.: Межведомственная комиссия по НЛГ 13.

14.

15. Микеладзе В.Г., Основные геометрические и аэродинамические Титов В.М. характеристики самолетов и ракет. Справочник.М.: Машиностроение, 1990.

4. НАГЛЯДНЫЕ И ДРУГИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

При проведении лабораторных работ используются ПЭВМ и другие плакаты (10 шт.), при чтении лекций используются учебная демонстрационная модель самолета Як-40, слайды и три учебных кинофильма (КФ), поставленных на кафедре:

• КФ I - Устойчивость и управляемость самолета в продольном канале (авторы сценария и постановки – Ципенко В.Г., Усков В.П.) • КФ 2 – Устойчивость и управляемость самолета в боковом канале (авторы сценария и постановки - Ципенко В.Г., Усков В.П.) • КФ 3 - Сдвиг ветра и безопасность полета воздушных судов (автор сценария Усков В.П., научный консультант Ципенко В.Г.).

5. РЕКОМЕНДУЕМОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ НА БЛОКИ:

Блок № I : Разделы 1-7;

Блок № 2 : Разделы 8-10;