Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.

Aerodynamika a mechanika letu - B9M38AML

Hlavní kurz
Kredity 6
Semestry zimní
Zakončení Zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+4L
Anotace
Předmět poskytuje přehled hlavních poznatků z letecké aerodynamiky a mechaniky letu. V úvodní části předmětu jsou studenti seznámeni s modely a rovnicemi pro proudění nestlačitelné tekutiny a poté jsou odvozeny rovnice popisující silový a momentový účinek proudění na povrch aerodynamického profilu a křídla. V další části jsou odvozeny důležité vztahy popisující projevy stlačitelnosti, které jsou dále opět aplikovány na obtékání aerodynamických těles při vysokých subsonických a supersonických rychlostech. V rámci předmětu jsou probrány základní režimy mechaniky letu a základy návrhu vrtulí.
Osnovy přednášek
1. Vlastnosti plynů, modely proudění, základní rovnice mechaniky tekutin a termodynamiky.
2. Navier-Stokesova rovnice. Potenciální proudění, obtékání válce, vztah pro vztlak. Vlastnosti víru a vírových polí.
3. Rozměrová analýza a podobnost, empirický vztah pro vztlak. Laminární a turbulentní proudění. Mezní vrstva.
4. Geometrie profilu, aerodynamická síla a moment. Teorie tenkého profilu, integrální charakteristiky profilu.
5. Vliv mezní vrstvy na integrální charakteristiky profilu, profilové řady. Metody singularit, panelové metody.
6. Geometrie křídla. Teorie nosné čáry, indukovaný parametry. Rovnice jednoplošníku a její řešení. Vliv půdorysného tvaru a kroucení přímého křídla na jeho vlastnosti.
7. Prostředky pro zvýšení vztlaku. Podmínky podélné statické stability. Koncept směrové a klonivé stability.
8. Aerodynamika letounu – trup, vliv řídich ploch. Vliv umístění těžiště. Dynamická stabilita letounu.
9. Propulzní soustava. Teorie vrtulové propulze. Turbínový proudový motor.
10. Nosný rotor vrtulníku. Teorie leteckých vrtulí. Vírová teorie. Metoda elementárního profilu. Charakteristiky vrtule. Pevné a stavitelné vrtule.
11. Mechanika letu - klouzavý, vodorovný, stoupavý let, ustálená vodorovná zatáčka, skluzová, výkluzová zatáčka
12. Mechanika letu - Vliv hmotnosti a výšky. Vzlet a přistání. Model standardní atmosféry.
13. Vliv stlačitelnosti. Kritické Machovo číslo, transsonická divergence, šípové křídlo. Transsonické proudění.
14. Supersonické proudění, kritický stav. Rázová a expanzní vlna. Expanze. Nadzvukové obtékání šikmé desky.
Osnovy cvičení
Laboratoře budou probíranou teorii rozšiřovat o praktickou stránku, která se bude skládat z: i) výpočtů v Matlabu/Simulinku, CFD programu Fluent, ii) praktických ukázek v laboratořích a iii) praktických měření v aerodynamickém tunelu a na testbedu pro měření parametrů vrtule/motoru.

Konkrétně se bude jednat o:
a) Proudění v trubici, výpočet ztrát. Základní výpočty. Zadání semestrálních prací.
b) Modelování proudění, program Matlab/Simulink (modelování potenciálního proudění)
c) Numerické řešení proudových polí, CFD program Fluent.
d) Integrální charakteristiky profilu. Návrh profilu požadovaných vlastností. Panelové metody.
e) Integrální charakteristiky křídla. Křídlo a panelové metody.
f) Návrh přímého křídla. Vliv klapek a kroucení křídla.
g) Návrh ocasních ploch, stabilita a řiditelnost.
h) Návrh požadovaného tahu pro vzlet, horizontální let, stoupání, VTOL.
i) Návrh vrtule, metoda elementárního profilu.
j) Mechanika letu.
k) Izoentropické proudění, kritický stav.

Experimenty:
Měření v aerodynamickém tunelu:
• Měření vztlaku, odporu – profilu, tělesa (měření v aerodynamickém tunelu)
o Porovnání s hodnotami získanými z výpočetního SW
• Měření rychlosti proudění - Prandtlova sonda, Pitotova trubice, vrtulkové sondy – vliv umístění a náklonu sondy na měření
Měření vrtulí:
• Měření statického tahu vrtulí – určení Figure of Merit, závislost tahu na otáčkách
• Měření tahu vrtulí v aerodynamickém tunelu – závislost tahu na otáčkách, vliv rychlosti nabíhajícího proudu

Literatura
[1] Anderson, J. D. Jr.: Fundamentals of Aerodynamics. McGraw-Hill, 2007. ISBN: 13978-0-07-295046-5
[2] Hughton, E.,L., Carpenter P., W.: Aerodynamics for Engineering Students. Butterworth-Heinemann 2003. ISBN: 978-0-7506-5111-0
[3] Phillips, W. F.: Mechanics of Flight. John Wiley & Sons, 2004. ISBN: 0-471-33458-8

Aerodynamics and Mechanics of Flight - BE9M38AML

Kredity 6
Semestry zimní
Zakončení Zápočet a zkouška
Jazyk výuky angličtina
Rozsah výuky 2P+4L
Anotace
The course provides overview of key findings from aircraft aerodynamics and flight mechanics. In the first part, students are familiar with models and equations for the flow of an incompressible fluid. In the second part there are derived equations describing force and rotating effects of flow on the surface of the airfoils and wings. The important relations for effects of compressibility are derived in the next part. These findings are applied on flow around the airfoils and wings at high subsonic and supersonic speeds in last part. In the subject there are discussed basic modes of flight mechanics and basic design methods of air propellers.
Osnovy přednášek
1. Properties of gases, flow models, basic equations of fluid mechanics and thermodynamics.
2. Navier-Stokes equation. Potential flow, lift. Properties of vortex and vortex fields.
3. Dimensional analysis and similarity, empirical relation for lift. Laminar and turbulent flow. Boundary layer.
4. Airfoil, aerodynamic force and moment. Theory of thin airfoil, integral characteristics of the airfoil.
5. Influence of boundary layer on the integral characteristics of airfoils. Methods of singularities, panel methods.
6. Geometry of wing. Theory of wing, induced parameters. Monoplane equation and its solution. Influence of planform and twist of wing.
7. Devices for increasing of lift. The concept of the longitudinal and directional stability.
8. Aircraft aerodynamics - fuselage, control surfaces effects. Position of the center of gravity. Aircraft dynamic stability.
9. Propulsive system. Theory of propeller propulsion. The main rotor of the helicopter. Turbine jet engine.
10. Helicopter rotor systems. Theory of aircraft propellers. Vortex theory. Blade element method. Propeller characteristics. Fixed and adjustable propellers.
11. Flight mechanics - gliding, horizontal, ascending flight, steady horizontal turn, slipping & skidding turn.
12. Flight mechanics - Weight and altitude effects. Takeoff and landing. Standard atmosphere model.
13. Effects of compressibility. Critical Mach number, transonic divergence, swept wing. Transonic flow.
14. Supersonic flow, critical state. Shock and expansion wave. Expansion. Supersonic flows around an inclined plate.
Osnovy cvičení
Laboratories will extend the discussed theory with a practical side, which will consist of: i) calculations in Matlab / Simulink, CFD program Fluent, ii) practical demonstrations in laboratories and iii) practical measurements in a wind tunnel and on the testbed for propeller/engine parameters measuring.

Specifically, it will be about:
a) Flow in the duct, calculation of losses. Basic calculations. Assignments of a student semester mini projects.
b) Flow modeling, Matlab / Simulink program (potential flow modeling)
c) Numeric solution of flow fields, CFD program Fluent.
d) Integral characteristics of the profile. Design of the profile with required properties. Panel methods.
e) Integral characteristics of the wing. Wing and panel methods.
f) Wing design. Effects of flaps and wing torsion.
g) Design of tail surfaces, stability and maneuverability.
h) Design of required thrust for taking-off, horizontal flight, ascent, VTOL.
i) Propeller design, blade element method
j) Flight mechanics.
k) Isoentropic flow, critical state.
l) Measurements in the laboratory - measurements in a wind tunnel.
m) Measurements in the laboratory - measurement of propellers.

Literatura
[1] Anderson, J. D. Jr.: Fundamentals of Aerodynamics. McGraw-Hill, 2007. ISBN: 13978-0-07-295046-5
[2] Hughton, E.,L., Carpenter P., W.: Aerodynamics for Engineering Students. Butterworth-Heinemann 2003. ISBN: 978-0-7506-5111-0
[3] Phillips, W. F.: Mechanics of Flight. John Wiley & Sons, 2004. ISBN: 0-471-33458-8