3870_tekhnika i metodika eksperimenta v giperzvukovykh ustanovkakh_kaile_7sem_sait_
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский физико-технический институт (государственный университет)»
|
|
«УТВЕРЖДАЮ |
|
|
Проректор по учебной и методической работе |
||
|
|
|
Д.А. Зубцов |
|
Рабочая программа дисциплины (модуля) |
||
по дисциплине: |
Техника и методика эксперимента в гиперзвуковых установках |
||
по направлению: |
Прикладная математика и информатика (бакалавриат) |
||
профиль подготовки: |
Прикладная математика и информатика (общий) |
||
факультет: |
аэромеханики и летательной техники |
||
кафедра: |
аэрофизического и летного эксперимента |
||
курс: |
4 |
|
|
квалификация: |
бакалавр |
||
Семестр, формы промежуточной аттестации: 7(Осенний) - Экзамен
Аудиторных часов: 34 всего, в том числе: лекции: 0 час.
практические (семинарские) занятия: 34 час. лабораторные занятия: 0 час.
Самостоятельная работа: 8 час.
Подготовка к экзамену: 30 час.
Всего часов: 72, всего зач. ед.: 2
Программу составил: |
С.М. Дроздов, д.ф.м.н, старший научный сотрудник |
|
Программа обсуждена на заседании кафедры |
|
|
СОГЛАСОВАНО: |
|
|
Декан факультета аэромеханики и летательной техники |
В.В. Вышинский |
|
Начальник учебного управления |
И.Р. Гарайшина |
|
1. Цели и задачи
Цель дисциплины
Знакомство студентов, имеющих общее представление о технике и методике аэрофизического эксперимента, с предназначением, физическими принципами работы и конструкцией гиперзвуковых установок, особенностями подготовки и проведения испытаний в них и обработки результатов.
Задачи дисциплины
•формирование у студентов целостного представления о предназначении, физических принципах работы и конструкции основных гиперзвуковых установок;
•изучение студентами технологий получения точных и надежных аэротермодинамических характеристик гиперзвукового летательного аппарата на базе данных трубного эксперимента на основных этапах разработки нового образца авиационной техники;
•приобретение студентами навыков анализа первичных экспериментальных данных и введения основных поправок, учитывающих систематические погрешности эксперимента;
•освоение студентами основ оптимального планирования гиперзвукового эксперимента, обеспечивающего максимальную информативность при ограниченных ресурсах.
2.Место дисциплины (модуля) в структуре образовательной программы
Дисциплина "Техника и методика аэрофизического эксперимента в гиперзвуковых установках" относится к вариативной части образовательной программы
Дисциплина «Техника и методика эксперимента в гиперзвуковых установках» базируется на дисциплинах:
Термодинамика; Дифференциальные уравнения; Математический анализ; Механика; Оптика;
Прикладная газовая динамика; Общая физика: электричество и магнетизм.
3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю), соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы
Освоение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций:
способность использовать базовые знания естественных наук, математики и информатики, основные факты, концепции, принципы теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой (ОПК-1); способность приобретать новые научные и профессиональные знания, используя современные
образовательные и информационные технологии (ОПК-2);
способность собирать, обрабатывать и интерпретировать данные современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим научным исследованиям (ПК-1); способность понимать, совершенствовать и применять современный математический аппарат
(ПК-2);
способность критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости вид и характер своей профессиональной деятельности (ПК-3);
способность работать в составе научно-исследовательского и производственного коллектива и решать задачи профессиональной деятельности (ПК-4).
В результате освоения дисциплины обучающиеся должны
знать:
основные виды гиперзвуковых аэродинамических установок и их особенности;
виды аэрофизического эксперимента и требования к точности и повторяемости измеряемых величин;
основные проблемы моделирования обтекания при гиперзвуковых скоростях;
физические явления, лежащие в основе экспериментальных методов исследования аэродинамических характеристик моделей ГЛА;
источники систематических погрешностей при проведении эксперимента в АДТ и методы учета этих погрешностей.
уметь:
анализировать результаты аэродинамического эксперимента на этапах как первичной, так и вторичной обработки экспериментального материала;
пользоваться полученными ранее знаниями для решения прикладных задач методики аэродинамического эксперимента;
оценивать значимость различных видов погрешностей, определять их источники и вводить основные поправки к первичным экспериментальным данным;
оптимальным образом планировать аэродинамический эксперимент.
владеть:
навыками использования необходимого математического аппарата для решения соответствующих прикладных задач;
навыками самостоятельной работы с источниками;
знаниями, необходимыми для понимания и анализа физических процессов и явлений, происходящих в условиях эксперимента;
навыками грамотной обработки результатов эксперимента и сопоставления их с теоретическими данными;
основными методами и средствами измерения параметров эксперимента.
4.Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий
4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкости по видам учебных занятий
|
|
|
|
|
|
Виды учебных занятий, включая самостоятельную |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
работу |
|
|
№ |
Тема (раздел) дисциплины |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Практич. |
Лаборат. |
Задания, |
Самост. |
|||||
|
|
|
|
|
|
Лекции |
(семинар.) |
курсовые |
||
|
|
|
|
|
|
|
задания |
работы |
работы |
работа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Вводно-обзорная лекция об основных |
|
|
|
|
|
||||
1 |
объектах |
исследований и |
задачах |
|
2 |
|
|
|
||
аэрофизического |
эксперимента |
в |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
гиперзвуковых установках. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Особенности |
экспериментального |
|
|
|
|
|
|||
|
моделирования |
в |
наземных |
|
|
|
|
|
||
2 |
гиперзвуковых |
установках. |
Теория |
|
2 |
|
|
|
||
размерности и подобия, основные |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
критерии |
подобия в гиперзвуковом |
|
|
|
|
|
|||
|
эксперименте. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Виды испытаний |
в |
гиперзвуковых |
|
|
|
|
|
||||||||
3 |
установках. |
Классические |
методы |
|
2 |
|
|
|
||||||||
визуализации |
|
|
обтекания |
при |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
гиперзвуковых испытаниях. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Особенности |
техники |
и |
методики |
|
|
|
|
|
|||||||
4 |
весовых измерений в гиперзвуковых |
|
2 |
|
|
|
||||||||||
|
установках. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Особенности |
техники |
и |
методики |
|
|
|
|
|
|||||||
5 |
измерений |
давления |
и |
пульсаций |
|
2 |
|
|
|
|||||||
|
давления в гиперзвуковых установках. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Техника |
|
и |
методика |
тепловых |
|
|
|
|
|
||||||
6 |
измерений в гиперзвуковых |
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||
|
установках. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Импульсные аэродинамические трубы |
|
|
|
|
|
||||||||||
7 |
(на примере |
ИТ-2, |
ИТ-302, |
F4) . |
|
2 |
|
|
|
|||||||
Техника и методика испытаний в |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
импульсных трубах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Ударные трубы и трубы Людвига (на |
|
|
|
|
|
||||||||||
8 |
примере |
УТ-1М, |
HEG. |
|
Техника |
и |
|
2 |
|
|
|
|||||
методика испытаний в ударных |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
трубах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характерные |
примеры |
|
проведения |
|
|
|
|
|
|||||||
9 |
испытаний |
и |
обработки |
|
результатов |
|
2 |
|
|
|
||||||
|
измерений в ударных трубах. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Предназначение, |
физический принцип |
|
|
|
|
|
|||||||||
10 |
работы и конструкция гиперзвуковых |
|
2 |
|
|
|
||||||||||
аэродинамических |
|
установок |
с |
|
|
|
|
|||||||||
|
кауперным |
|
подогревателем |
|
(на |
|
|
|
|
|
||||||
|
примере Т-116). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Предназначение, |
физический принцип |
|
|
|
|
|
|||||||||
11 |
работы и конструкция гиперзвуковых |
|
4 |
|
|
|
||||||||||
аэродинамических |
|
установок |
с |
|
|
|
|
|||||||||
|
электродуговым |
подогревателем |
(на |
|
|
|
|
|
||||||||
|
примере Т-122 и Т-117). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Техника и методика испытаний в |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
гиперзвуковых |
|
|
|
установках |
с |
|
|
|
|
|
|||||
|
электродуговым |
подогревателем |
(на |
|
|
|
|
|
||||||||
12 |
примере Т-122 и Т-117). Характерные |
|
4 |
|
|
|
||||||||||
|
примеры |
проведения |
испытаний |
и |
|
|
|
|
|
|||||||
|
обработки |
|
результатов |
измерений в |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Т-122 и Т-117. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Аэродинамические |
|
|
|
|
трубы |
|
|
|
|
|
|||||
13 |
адиабатического сжатия.Плазмотроны. |
|
4 |
|
|
|
||||||||||
|
Вакуумные АДТ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Гиперскоростные |
|
аэродинамические |
|
|
|
|
|
||||||||
14 |
трубы с МГД ускорением потока. |
|
2 |
|
|
8 |
||||||||||
|
Баллистические трасы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Итого часов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Подготовка к экзамену |
|
|
|
|
|
|
|
30 час. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Общая трудоёмкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
72 час., 2 зач.ед. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2.Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам)
Семестр: 7 (Осенний)
1.Вводно-обзорная лекция об основных объектах исследований и задачах аэрофизического эксперимента в гиперзвуковых установках.
2.Особенности экспериментального моделирования в наземных гиперзвуковых установках. Теория размерности и подобия, основные критерии подобия в гиперзвуко
3.Виды испытаний в гиперзвуковых установках. Классические методы визуализации обтекания при гиперзвуковых испытаниях.
4.Особенности техники и методики весовых измерений в гиперзвуковых установках.
5.Особенности техники и методики измерений давления и пульсаций давления в гиперзвуковых установках.
6.Техника и методика тепловых измерений в гиперзвуковых установках.
7.Импульсные аэродинамические трубы (на примере ИТ-2, ИТ-302, F4) . Техника и методика испытаний в импульсных трубах.
8.Ударные трубы и трубы Людвига (на примере УТ-1М, HEG. Техника и методика испытаний в ударных трубах.
9.Характерные примеры проведения испытаний и обработки результатов измерений в ударных трубах.
10.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковых аэродинамических установок с кауперным подогревателем (на примере Т-116).
11.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковых аэродинамических установок с электродуговым подогревателем (на примере Т-122 и Т
12. Техника и методика испытаний в гиперзвуковых установках с электродуговым подогревателем (на примере Т-122 и Т-117). Характерные примеры проведения и
13.Аэродинамические трубы адиабатического сжатия.Плазмотроны. Вакуумные АДТ.
14.Гиперскоростные аэродинамические трубы с МГД ускорением потока. Баллистические трасы.
5.Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Необходимое оборудование для лекций и практических занятий: компьютер и мультимедийное оборудование (проектор, звуковая система).
6. Перечень основной и дополнительной литературы, необходимой для освоения дисциплины (модуля)
Основная литература А.М. Харитонов. Техника и методы аэрофизического эксперимента. Новосибирск. Издательство НГУ, 2005.
Дополнительная литература ЦАГИ – Основные этапы научной деятельности 1993 – 2003. М., Физматлит, 2003.
7. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
Студент, изучающий дисциплину "Техника и методика эксперимента в гиперзвуковых установках", должен с одной стороны, овладеть общим понятийным аппаратом, а с другой стороны, должен научиться применять теоретические знания на практике.
В результате изучения дисциплины студент должен знать основные определения, понятия, аксиомы.
Успешное освоение курса требует напряжённой самостоятельной работы студента. В программе курса приведено минимально необходимое время для работы студента над темой. Самостоятельная работа включает в себя:
–чтение и конспектирование рекомендованной литературы;
–проработку учебного материала (по конспектам лекций, учебной и научной литературе), подготовку ответов на вопросы, предназначенных для самостоятельного изучения, доказательство отдельных утверждений, свойств;
–выполнение лабораторных работ, для осознание связей между теорией и практическими навыками;
–подготовку к экзамену.
Руководство и контроль за самостоятельной работой студента осуществляется в форме индивидуальных консультаций.
Важно добиться понимания изучаемого материала, а не механического его запоминания. При затруднении изучения отдельных тем, вопросов, следует обращаться за консультациями к лектору.
8. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам обучения
Приложение
ПРИЛОЖЕНИЕ
ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
по направлению: |
Прикладная математика и информатика (бакалавриат) |
профиль подготовки: |
Прикладная математика и информатика (общий) |
факультет: |
аэромеханики и летательной техники |
кафедра (название): |
аэрофизического и летного эксперимента |
курс: |
4 |
квалификация: |
бакалавр |
Семестр, формы промежуточной аттестации: 7(Осенний) - Экзамен
Разработчик: С.М. Дроздов, д.ф.м.н, старший научный сотрудник
1. Компетенции, формируемые в процессе изучения дисциплины
Освоение дисциплины направлено на формирование у обучающегося следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:
способность использовать базовые знания естественных наук, математики и информатики, основные факты, концепции, принципы теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой (ОПК-1); способность приобретать новые научные и профессиональные знания, используя современные
образовательные и информационные технологии (ОПК-2);
способность собирать, обрабатывать и интерпретировать данные современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим научным исследованиям (ПК-1); способность понимать, совершенствовать и применять современный математический аппарат
(ПК-2);
способность критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости вид и характер своей профессиональной деятельности (ПК-3); способность работать в составе научно-исследовательского и производственного коллектива и решать задачи профессиональной деятельности (ПК-4).
2. Показатели оценивания компетенций
Врезультате изучения дисциплины «Техника и методика эксперимента в гиперзвуковых установках» обучающийся должен:
знать:
основные виды гиперзвуковых аэродинамических установок и их особенности;
виды аэрофизического эксперимента и требования к точности и повторяемости измеряемых величин;
основные проблемы моделирования обтекания при гиперзвуковых скоростях;
физические явления, лежащие в основе экспериментальных методов исследования аэродинамических характеристик моделей ГЛА;
источники систематических погрешностей при проведении эксперимента в АДТ и методы учета этих погрешностей.
уметь:
анализировать результаты аэродинамического эксперимента на этапах как первичной, так и вторичной обработки экспериментального материала;
пользоваться полученными ранее знаниями для решения прикладных задач методики аэродинамического эксперимента;
оценивать значимость различных видов погрешностей, определять их источники и вводить основные поправки к первичным экспериментальным данным;
оптимальным образом планировать аэродинамический эксперимент.
владеть:
навыками использования необходимого математического аппарата для решения соответствующих прикладных задач;
навыками самостоятельной работы с источниками;
знаниями, необходимыми для понимания и анализа физических процессов и явлений, происходящих в условиях эксперимента;
навыками грамотной обработки результатов эксперимента и сопоставления их с теоретическими данными;
основными методами и средствами измерения параметров эксперимента.
3. Перечень типовых контрольных заданий, используемых для оценки знаний, умений, навыков
Промежуточная аттестация по дисциплине «Техника и методика эксперимента в гиперзвуковых установках» осуществляется в форме экзамена (зачета). Экзамен (зачет) проводится в письменной (устной) форме.
Перечень контрольных вопросов для сдачи экзамена в 7-м семестре: |
|
1. Объекты исследований и задачи аэрофизического эксперимента в |
гиперзвуковых |
аэродинамических трубах. |
|
2.Основные требования к постановке экспериментов в гиперзвуковых аэродинамических трубах.
3.Назначение теории подобия. Основные критерии подобия в гиперзвуковом эксперименте.
4.Почему нельзя осуществить полное подобие? В каких случаях прибегают к теории размерностей?
5.Как изменяются статическое давление и статическая температура с ростом числа Маха?
6.Каковы основные проблемы моделирования при гиперзвуковых скоростях?
7.Перечислить и кратко описать основные виды испытаний в гиперзвуковых установках.
8.Методы определения параметров потока в гиперзвуковых установках.
9.Методы визуализации обтекания моделей при гиперзвуковых скоростях.
10.Аэродинамические весы. Типы весов, их конструкция, градуировка и характеристики.
11.Методика весовых испытаний в установках кратковременного действия (на примере ИТ-2).
12.Средства и методы измерений давления в гиперзвуковых установках.
13.Средства и методы дискретных измерений температуры и теплового потока.
14.Градуировка датчиков теплового потока и методы обработки результатов измерений.
15.Средства и методы панорамных измерений температуры и теплового потока.
16.Градуировка термочувствительных покрытий и методы обработки результатов тепловых измерений.
17.Зачем нужен подогрев потока при гиперзвуковых испытаниях? Основные методы подогрева потока в гиперзвуковых установках.
18.Предназначение, физический принцип работы и конструкция импульсных аэродинамических труб (на примере ИТ-2, ИТ-302, F4) .
19.Техника и методика испытаний в импульсных трубах (на примере ИТ-2).
20.Предназначение, физический принцип работы и конструкция ударных труб и трубы Людвига.
21.Физический принцип работы и конструкция УТ-1М. Техника и методика испытаний в
УТ-1М.
22.Предназначение, физический принцип работы и конструкция АДТ Т-116 с кауперным подогревателем.
23.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковой АДТ Т-122 с электродуговым подогревателем.
24.Виды испытаний и методика основных измерений в гиперзвуковой АДТ Т-122.
25.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковой АДТ Т-117 с электродуговым подогревателем.
26.Виды испытаний и методика основных измерений в гиперзвуковой АДТ Т-117.
27.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковых АДТ адиабатического сжатия (на примере труб А-1 и АТ-303).
28.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковых плазмотронов (на примере ВАТ-104).
29.Предназначение, физический принцип работы и конструкция гиперзвуковых АДТ с МГД ускорением потока.
30.Предназначение, физический принцип работы и конструкция баллистических трасс.