sistemas espaciales - Escuela de Mecanica Aeronautica

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Programa de:
SISTEMAS ESPACIALES
Universidad Nacional de Córdoba
Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
República Argentina
Carrera: Ingeniería Aeronáutica
Escuela : Ingeniería Mecánica Aeronáutica
Departamento: Aeronáutica
Código:
Plan: 232-97-05
Carga horaria: 72
Cuatrimestre: Noveno
Carácter: Selectiva
Grupo: Tecnologías Aplicadas
Puntos: 3
Has. Semanales: 4.5
Año: Quinto
Objetivos:
• Dar al alumno de los últimos años una visión sistémica de los problemas involucrados en el desarrollo de un proyecto espacial
• Mostrar claramente la relación entre los distintos sistemas constitutivos de una espacionave, indicando el modo de encarar el
diseño de los distintos subsistemas.
• Formar al alumno de manera de facilitar su incorporación a grupos de trabajo dedicados a la IyD y a las aplicaciones
industriales en áreas de la especialidad
Programa Sintético:
Cap. I : Introducción.
Cap. II : Tipos de Misiones Espaciales.
Cap. III : Conceptos Fundamentales de Astrodinámica.
Cap. IV : El Ambiente Espacial.
Cap. V : Propulsión.
Cap. VI : Configuración y Diseño Estructural.
Cap. VII : Sistemas: Determinación y Control de Actitud.
Cap. VIII : Sistemas: Control Térmico.
Cap. IX : Sistemas: Generación y Acondicionamiento de Potencia.
Cap. X : Sistemas: Comunicaciones
Cap. XI : Sistemas: Estación de Control
Programa Analítico: de foja: 2 a foja 4
Programa Combinado de Examen (si corresponde): N/C
Bibliografía : de foja: 4 a foja 4
Correlativas Obligatorias: Teoría del Control, Tecnología Mecánica II
Correlativas Aconsejadas: Cálculo Estructural II, Dinámica de los Gases I, Mecánica del Vuelo I
Rige: 2008 en adelante
Modificado / Anulado/ Sust. HCD
Res.:
Fecha:
El secretario Académico de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (UNC) certifica que el programa está aprobado por la
resolución y fecha que antecede.
Aprobado H.C.D. , Resolución:
Fecha:
Fecha:
/ /
.
Firma: ____________________________
Carece de validez sin la certificación de la Secretaría Académica
Sistemas Espaciales
Ing. Aeronáutica - Plan 232-97-05
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PROGRAMA ANALITICO
LINEAMIENTOS GENERALES
Es indiscutido el grado de penetración que las tecnologías espaciales tienen en la sociedad actual; baste recordar la utilización diaria de
satélites en las comunicaciones, meteorología, observación de la Tierra y su atmósfera y en las Ciencias del Universo y de la Tierra en
general. También resulta indudable que las tecnologías involucradas en la realización de cualquier proyecto espacial se encuentran
dentro del grupo de Tecnologías de Punta, impulsando a otras ramas de la industria hacia estándares tecnológicos más elevados.
La Universidad, como usina generadora de conocimientos, no debe estar ausente en esta rama de la Ingeniería, que, aún siendo
moderna dentro de las Ingenierías Mecánicas, tiene ya más de medio siglo de vida. Así lo han entendido prácticamente la totalidad de
las Universidades de los países desarrollados (o con vocación de tales), incluyendo en las currículas de Ingeniería Aeronáutica la
enseñanza de las Tecnologías Espaciales, llegando también algunas a integrar ambas disciplinas (hermanas, por otra parte) en la
carrera de Ingeniería Aeroespacial.
La asignatura Sistemas Espaciales buscará dar al alumno del último año de la carrera de Ingeniería Aeronáutica una visión sistémica
de los problemas involucrados en el desarrollo de un proyecto espacial. El especial énfasis puesto en este carácter sistémico implica
que se hará hincapié en los sistemas comunes a estos desarrollos y en mostrar claramente su relación mutua, más que en profundizar
los aspectos de cálculo específico de cada uno, lo que es patrimonio de otras materias de la currícula actual.
METODOLOGIA DE ENSEÑANZA
Las clases se dictan una vez por semana y cada una de ellas comprenderá tres módulos de 1.5 h cada uno.
El sistema de enseñanza es de carácter teórico-práctico, con preeminencia del método deductivo al tratar la faz teórica de los temas
listados en el programa analítico. En la medida de lo posible, siempre se tratará de lograr que las clases por su contenido y modalidad
de dictado, estimulen la participación activa de los alumnos. Con el fin de desarrollar la habilidad para modelar y solucionar problemas,
los alumnos dispondrán de un conjunto de ellos, que serán resueltos en clase bajo la tutela del profesor.
Sistema de Evaluación
El sistema de evaluación y promoción de esta asignatura consta de dos (2) Evaluaciones Parciales obligatorias durante el transcurso
del curso y un (1) Trabajo Integrador a realizar durante el curso. El procedimiento a emplear se describe a continuación:
1.
Evaluaciones parciales, de carácter Teórico-Práctico. En la parte práctica se calificará la capacidad de resolución de
problemas de aplicación, mientras que en la teórica se calificará el grado de comprensión y exposición de los conceptos. La
aprobación de la evaluación implica que ambas calificaciones fueron suficientes. A criterio del profesor, los alumnos podrán
hacer uso de cualquier bibliografía autorizada por la cátedra
2.
Evaluación de Recuperación: Será obligatoria en caso de obtenerse una calificación insuficiente en cualquiera de las
evaluaciones parciales y optativa si el cursante desea mejorar su calificación en alguna de ella. No se podrá rendir si el
alumno ha sido reprobado en ambas evaluaciones parciales
3.
Si luego de la recuperación la calificación de insuficiente persiste, no le será permitido al alumno la regularización de la
asignatura. En este caso queda en condición de Libre.
4.
El Trabajo Integrador será realizado preferentemente en forma grupal y consistirá en la aplicación en un problema de diseño
fijado por la Cátedra de distintos temas desarrollados durante el año. Este será periódicamente supervisado por la Cátedra y
deberá ser entregado a la misma en forma de informe (en papel y soporte informático), y ser defendido oralmente por los
autores en las fechas de examen o en fecha a determinar entre el grupo de alumnos y la Cátedra, no debiendo superar el
turno de exámenes siguiente a la finalización del Curso.
5.
Si la calificación promedio de todas las evaluaciones parciales, incluyendo la recuperación, es igual o superior a siete (7) y el
Trabajo Integrador es aprobado en su defensa el alumno queda en condición de Aprobado. Su nota será el promedio entre
las notas de las evaluaciones parciales y la obtenida en la defensa del Trabajo Integrador.
6.
Si la calificación promedio de todas las evaluaciones parciales, incluyendo la recuperación, es igual o superior a cuatro (4) e
inferior a siete (7) el alumno quedará en condición de Regular. Para la aprobación de la materia el alumno deberá rendir un
coloquio teórico-práctico en forma previa a la defensa del Trabajo Integrador. Aprobados éstos el alumno queda en condición
de Aprobado. Su nota será el promedio entre las notas de las evaluaciones parciales, la del coloquio y la obtenida en la
defensa del Trabajo Integrador.
7.
Se establecen como requisitos de regularidad la asistencia al 80% de las clases teórico-prácticas y la aprobación de las
evaluaciones parciales obligatorias.
8.
Quienes no aprueben ambos parciales (con su recuperatorio, de ser necesario)serán considerados alumnos libres para todos
los exámenes posteriores. Los aplazos obtenidos en estos exámenes serán registrados por la Cátedra y en el legajo del
alumno.
Sistemas Espaciales
Ing. Aeronáutica - Plan 232-97-05
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CONTENIDOS TEMÁTICOS – Por capítulo
Cap. I.
Introducción
Χ Historia del Vuelo Espacial
Χ El Punto de Vista del Ingeniero de Sistema
Χ Requerimientos y Compromisos
Cap. II. Tipos de Misiones Espaciales
Χ Misiones Típicas: Observación, Comunicaciones, Científicas, Exploratorias
Χ Las órbitas terrestres: LEO, GTO, GEO, Molnya
Χ Las Misiones Interplanetarias
Cap. III. Conceptos Fundamentales de Astrodinámica
Χ Fundamentos de Mecánica Orbital
Χ Maniobras Orbitales Básicas: Transferencia orbital, Cambio de Plano, Rendez-vous
Χ Perturbaciones a la órbita
Χ Trayectorias Interplanetarias
Cap. IV. El Ambiente Espacial
Χ Distintos Ambientes: Prelanzamiento, Vuelo Propulsado, Vuelo Espacial
Χ Solicitaciones Ambientales: Térmicas, Dinámicas, Electromagnéticas
Χ Efectos del Ambiente Espacial en los Materiales
Cap. V. Propulsión
Χ Fundamentos de la Propulsión por Cohete. La Ecuación de Propulsión. Etapas
Χ Funciones: Sondas - Lanzadores - Etapas Superiores - Control de Órbita
Χ Soluciones de Diseño de Cohetes
Χ Principios Alternativos de Propulsión: SSTO - TSTO - Propulsión Eléctrica - Conceptos Avanzados
Cap. VI. Configuración y Diseño Estructural
Χ Filosofía de Diseño
Χ Materiales de Uso Espacial
Χ Solicitaciones Estructurales
Χ Diseño Detallado: Modelado, Simulación Teórica, Ensayos de Desarrollo
Χ Grandes Estructuras
Cap. VII. Sistemas: Determinación y Control de Actitud
Χ Conceptos Básicos. Revisión de Dinámica del Cuerpo Rígido
Χ Adquisición y Determinación de la Actitud. Referencias. Sensores
Χ Modos de Control. La Respuesta Dinámica
Χ Actuadores
Cap. VIII. Sistemas: Control Térmico
Χ Ambiente Térmico. Radiación y Conducción
Χ Balance Térmico
Χ Diseño Térmico. Sistemas Pasivos y Activos
Χ Ensayos Térmicos. Simulación del Ambiente Espacial
Cap. IX. Sistemas: Generación y Acondicionamiento de Potencia
Χ Perfiles Típicos de Consumo y Obtención de Energía.
Χ Elementos del Sistema de Potencia
Χ Generación de Potencia Eléctrica. Paneles Solares. Generación Química. Energia Nuclear
Χ Almacenamiento de Energía: Baterías
Χ Acondicionamiento y Entrega de Energía
Cap. X. Sistemas: Comunicaciones
Χ Comunicación con la estación de Control. Enlace Ascendente y Descendente.
Χ Bandas de Frecuencia Utilizadas. Ancho de Banda y Velocidad de Transferencia de Datos
Χ Elementos del Sistema de Comunicación
Cap. XI. Sistemas: Estación de Control
Χ Sistema de Seguimiento y Adquisición de órbita
Χ Antenas
Χ Control, Comando y Procesamiento de Datos
Sistemas Espaciales
Ing. Aeronáutica - Plan 232-97-05
Tópicos Accesorios:
Χ
Fabricación, Integración y Ensayos
Χ
Telemetría y Computadora de a Bordo
Χ
Sistemas de Calidad
ACTIVIDADES PRACTICAS
Temas Típicos del Trabajo Integrador:
1 – Misiones Espaciales
2 – Astrodinámica
3 – Ambiente Espacial
4 - Propulsión
5 – Análisis de Configuración
6 – Determinación y Control de Actitud
7 – Control Térmico
8 – Sistemas de Potencia
9 – Sistema de comunicaciones y Estación de Control
Bibliografía
A - Bibliografía básica
Griffin,M.; French, J. – “Space Vehicle Design” – AIAA Education Series
Brown, C. – “Elements of Spacecraft Design” – AIAA Education Series
Brown, C. – “Spacecraft Mission Design” – AIAA Education Series
Gilmore, D. – “Satellite Thermal Control Handbook” - AIAA Education Series
B - Bibliografía complementaria
Zipfel, P. – “Modelling and Simulation of Aerospace Vehicle Dynamics” AIAA Education Series
Harris, C.- “Shock and Vibration Handbook” – McGraw Hill
Normas ECSS – www.ecss.nl
Koelle – “Astronautical Handbook”
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DISTRIBUCIÓN DE LA CARGA HORARIA
ACTIVIDAD
HORAS
TEÓRICA
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FORMACIÓN PRÁCTICA:
•
•
•
•
FORMACIÓN EXPERIMENTAL
--
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
18
ACTIVIDADES DE PROYECTO Y DISEÑO
18
PPS
--
TOTAL DE LA CARGA HORARIA
72
DEDICADAS POR EL ALUMNO FUERA DE CLASE
ACTIVIDAD
HORAS
PREPARACIÓN TEÓRICA
24
PREPARACIÓN PRÁCTICA
EXPERIMENTAL DE LABORATORIO
--
EXPERIMENTAL DE CAMPO
--
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
16
PROYECTO Y DISEÑO
32
TOTAL DE LA CARGA HORARIA
72