I. TEST
Tiempo: 30 minutos
Respuesta correcta: +0.375
Respuesta incorrecta: -0.1875
Puntuación: 0- 4.5 puntos
INTRODUZCA SUS RESPUESTAS EN LA TABLA ADJUNTA AL FINAL DEL
EJERCICIO.
1. Siendo xwywzw los ejes viento y xbybzb los ejes cuerpo del avión, se define el ángulo de
asiento de la velocidad como:
a) Ángulo existente entre la proyección del vector velocidad aerodinámica (xw) sobre el plano
de simetría del avión y el eje x cuerpo (xb).
b) Ángulo existente entre el vector velocidad aerodinámica (xw) y su proyección sobre el plano
de simetría del avión.
c) Ángulo existente entre la proyección del vector velocidad aerodinámica (xw) sobre el plano
de simetría del avión y el plano horizontal.
2. Un avión realiza un descenso rectilíneo uniforme en planeo. Para garantizar que recorre la máxima distancia sobre el suelo, se impondrá la condición:
a) Eficiencia aerodinámica máxima. b) Coeficiente de sustentación máximo. c) Todas las anteriores.
Nota: Realice la hipótesis de movimiento casi-estacionario para resolver el ejercicio.
3. Un avión realiza un vuelo en crucero con Mach constante M, consumo específico Ce
(expresado en [h-1]), y coeficientes aerodinámicos medios C
L y CD. Al inicio del crucero el
avión tiene un peso Wi y al finalizar la fase de crucero el avión tiene un peso Wf. Utilizando la
ecuación de Breguet, podemos estimar cuál será el alcance S del avión: a) f i e aire aire D L
W
W
C
T
R
C
C
M
S
0
1
ln
b) f i e aire aire D LW
W
g
C
T
R
C
C
M
S
1
ln
0 0
c) f i e aire aire D LW
W
C
T
R
C
C
M
S
1
ln
4. A partir del siguiente diagrama carga de pago-alcance de un B757, y para condiciones
de vuelo de crucero, indique cuál de las siguientes afirmaciones es correcta:
a) Para que el avión puede recorrer una distancia superior a 2500NM llevando la
máxima carga de pago, será necesario que lleve también todos los depósitos de
combustible llenos.
b) Si por limitaciones del aeropuerto de despegue el MTOW fuera menor a 90700kg, el
avión no podría realizar un crucero cuyo alcance fuera igual a 3500NM, aunque
despegara sin carga de pago.
5. En una aeronave de ala fija:
a) El timón de dirección es una superficie de control primaria que nos proporciona control de guiñada.
b) El timón de dirección es una superficie de control primaria que nos proporciona control de cabeceo.
c) El timón de dirección es una superficie de control primaria que nos proporciona control de alabeo.
6. El ala de un avión en vuelo está sometida a:
a) Esfuerzos de compresión en el extradós y de tracción en el intradós debido a los esfuerzos de flexión que provoca la distribución de sustentación.
b) Esfuerzos de tracción en el extradós y de compresión en el intradós debido a los esfuerzos de flexión que provoca la distribución de sustentación.
c) Ninguna de las dos anteriores es cierta.
7. En un helicóptero, el sistema antipar denominado Fenestron:
a) Consiste en un sistema que desarrolla una sustentación lateral en el cono de cola por efecto Coanda. Esto se consigue expulsando aire comprimido a través de ranuras longitudinales situadas en el cono de cola y creando una circulación alrededor del mismo. Necesita más potencia y tiene mayor peso que el rotor antipar o el NOTAR.
b) Consiste en una hélice carenada montada en la parte final del cono de cola del helicóptero que proporciona un empuje lateral. Sus costes de fabricación son menores que los del rotor antipar o el NOTAR.
c) Consiste en una hélice carenada montada en la parte final del cono de cola del helicóptero que proporciona un empuje lateral. Necesita más potencia y tiene mayor peso que el rotor antipar o el NOTAR.
8. En un vuelo axial descendente de un helicóptero:
a) A velocidades de descenso pequeñas se obtiene el régimen de estela turbulenta, prácticamente similar al que aparece en la estela de un cuerpo romo.
b) Para velocidades de descenso elevadas la estela del rotor se sitúa completamente por encima del rotor. En este régimen la estela se desarrolla de forma definida como un tubo de corriente similar al del vuelo axial ascendente, pero en sentido opuesto
c) A velocidades de descenso moderadas del orden de la velocidad inducida a través del rotor, se obtiene la configuración de anillos turbillonarios, en la que la estela se desarrolla con estructura helicoidal regular siendo razonable aplicar las hipótesis planteadas en la teoría de cantidad de movimiento.
9. Un helicóptero con configuración tándem tiene una masa total de 24000kg. El diámetro de cada rotor es de 10m, y la figura de mérito de los mismos es de FM = 0,82. En este caso:
a) La velocidad inducida a través de cada rotor es igual a 29,30 m/s.
b) La potencia total requerida por el helicóptero, para volar a punto fijo a nivel del mar, es igual a 7,10 MW.
c) La potencia total requerida por el helicóptero, para volar a punto fijo a nivel del mar, es igual a 7,46 MW.
10. Un objeto se encuentra situado en un punto A, a una altura h sobre la Tierra (radio terrestre RT =6370km y constante de gravitación terrestre µ=398000 km3/s2) y tiene una velocidad V0
perpendicular al radiovector que lo une al centro de la Tierra: a) Si la velocidad del objeto V0 es menor que
h R V
T
, el objeto describirá una elipse cuyo perigeo es el punto A y cuyo foco es la Tierra.b) Si la velocidad del objeto V0 es mayor que
h R V
T
2
, el objeto describirá una elipse cuyo perigeo es el punto A y cuyo foco es la Tierra.c) Si la velocidad del objeto V0 es menor que
h R V
T
, el objeto describirá una elipse cuyo apogeo es el punto A11. Dos satélites geocéntricos A y B se encuentran en órbitas circulares ecuatoriales de altitud 1000km y 10000km respectivamente (radio terrestre RT =6370 km y constante de gravitación
terrestre µ=398000 km3/s2). En un cierto momento el satélite A ejecuta una transferencia de
Hohmann para encontrar al satélite B:
a) La velocidad orbital de cada satélite es VA = 4,93 km/s y VB =7,35 km/s, y el tiempo de
transferencia es t = 6440 s.
b) La velocidad orbital de cada satélite es VA = 7,35 km/s y VB =4,93 km/s, y el tiempo de
transferencia es t = 12880 s.
c) La velocidad orbital de cada satélite es VA = 7,35 km/s y VB =4,93 km/s, y el tiempo de
transferencia es t = 6440 s.
12. La tercera Ley de Kepler relativa al movimiento de los planetas alrededor del Sol establece que:
a) El parámetro de gravitación µ del Sol como cuerpo central del movimiento orbital, es una constante de dicho cuerpo central.
b) El cuadrado del período de la órbita de cualquier planeta en torno al Sol es proporcional al cubo de su semieje mayor.
c) El cuadrado del período de la órbita de cualquier planeta en torno al Sol es proporcional al cubo de la velocidad orbital en su apoapsis (apogeo).
INTRODUZCA SUS RESPUESTAS EN LA SIGUIENTE TABLA:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
C A A B A A C B B C C B
Nota: recuerde que únicamente se corregirán los resultados que hayan sido
introducidos en la tabla adjunta.
II.
EJERCICIO TEÓRICO-PRÁCTICO:
Tiempo: 30 minutos(2 puntos)
1. Describir los mandos de vuelo de un helicóptero. ¿Qué elementos acciona cada uno de ellos?
2. ¿Qué es el fenómeno de “coning”?
2.1. Haz una breve descripción del fenómeno.
2.2. ¿Cómo varía el ángulo de “coning” si aumentamos la velocidad de rotación del rotor? 2.3. ¿Qué otro movimiento de la pala viene acoplado al movimiento de batimiento? Razona
tu respuesta brevemente
3. El rotor de un helicóptero tiene un radio de 4m y gira a una velocidad angular de 720rpm. Si la velocidad de avance del helicóptero es igual a 180km/h, calcula el porcentaje de la envergadura de la pala que se encuentra con flujo inverso cuando ésta pasa por la posición azimuthal ψ = 270º.
III. PROBLEMA Tiempo: 60 minutos
Un avión tiene las siguientes características:
Superficie alar [m2] 35
Factor de carga máximo/mínimo +8/-6
Cl,máx / Cl,mín +1.3 /-1.1
Cl,máx (flaps en configuración de despegue) +1.5
Peso en despegue [kg] 10000
1. La distancia total recorrida sobre el suelo en la maniobra de despegue del avión a nivel del mar, atmósfera en calma, pista sin pendiente y condiciones atmosféricas estándar es igual a dto =
500m. Por motivos de seguridad, para toda maniobra de despegue, la velocidad aerodinámica del avión en el momento de separación del suelo VLOF deberá ser igual a 1.2 veces la velocidad
de entrada en pérdida correspondiente.
a) Si el avión despega desde un portaviones que navega a 15m/s con viento en calma y mismas condiciones atmosféricas, determine cuál es la distancia de despegue recorrida sobre el portaviones. Suponga la aceleración involucrada constante e igual en ambas maniobras de despegue. (1.5 puntos)
b) Para acortar la distancia de despegue se utiliza una catapulta que proporciona una fuerza aceleradora adicional a la de la planta propulsora (esta fuerza es constante durante todo el despegue). Calcule cuál es la fuerza que debe hacer la catapulta si la distancia final de despegue recorrida sobre el portaviones es, en este caso, igual a 180m. (0.5 puntos)
2. Considerando el mismo peso del avión, calcule cuál es el radio mínimo con el que la aeronave puede realizar un viraje coordinado en un plano horizontal con velocidad y radio de giro constantes, a nivel del mar. (1.5 puntos)
1) En general el helicóptero dispone de tres mandos principales:
- Palanca de control colectivo: proporciona control en el vuelo vertical, control axial, del rotor del helicóptero. Controla el módulo de l
atracción del rotor principal (ver fig. a). Está asociado a la palanca que dispone el piloto en su lado izquierdo. Cuando el piloto tira de la palanca de control colectivo aumenta el ángulo de paso de todas las palas por igual (independientemente de su posición acimutal), y por tanto el módulo de la
tracción, produciendo una aceleración vertical sobre el helicóptero con el consiguiente cambio en la altitud del helicóptero.
- Palanca de control cíclico: proporciona el control longitudinal y lateral del helicóptero, y está asociado a la palanca central. La acción de este mando modifica la orientación del vector de tracción del rotor principal (ver fig. b y c), obteniendo una componente de la tracción en el plano horizontal. Para conseguirlo, el accionamiento del mando provoca un cambio de paso diferente en cada pala que depende de su posición acimutal, y por tanto una resultante de tracción fuera de la vertical.
- Pedales: son los mandos que permiten controlar el movimiento de guiñada y por tanto el rumbo del helicóptero modificando la tracción que
genera el rotor de cola (ver fig. d), cambiando para ello el paso de todas las palas del rotor de cola. Para conseguir el control direccional, el piloto debe pisar el correspondiente pedal en la dirección requerida, derecha o izquierda, produciendo un exceso o defecto de tracción en la dirección en la que se debe compensar el par del rotor principal, cambiando por tanto, la dirección del vuelo.
