Tema1Introducción General
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Manuel Augusto Garces Ghilardi.MSc. Ing. Aeronáutica.
Universidad Tecnológica del Perú.
Curso 2011-2012
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Mecanica del Vuelo ITema 1 – Introducción General del Entorno Aeroes acial
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales.Clasificación General de los Sistemas de Propulsión.
Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica.
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Contenido
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales. Aeronaves
Vehículos Espaciales
Vehículos Cohete
Clasificación General de los Sistemas de Propulsión. Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica.
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Índice
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La clasificación de los vehículos aeroespaciales puedehacerse siguiendo distintos criterios. A continuación se dauna posible clasificación general.
Aeronaveso Aerostatos
o Aerodinos
Vehículos Espacialeso Satélites / Estaciones orbitales
o Sondas interplanetarias
o Módulos de descenso
Vehículos Coheteso Lanzadoreso Misiles
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Clasificación General de los vehículos aeroes aciales
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Aeronave que se sirve del principio de Arquímedes para volar. Constan
de un gran recipiente donde se almacena un gas ligero. La densidadtotal de la aeronave es menor que la del aire que lo rodea.Dos tipos:
Globos: no tienen ningún tipo de propulsor, se ”dejan llevar” por lascorrientes de aire, aunque sí hay algunos tipos que pueden controlar su
elevación.Dirigibles: aerostato con propulsión y capacidad de maniobra.
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Aerostatos
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Clasificación:Sin Motor
VelerosPlaneadores
Con Motor Aeronaves de ala fija Aeroplanos Anfibios
Hidroaviones
Aviones de baja velocidad
Aviones subsónicos
Aviones supersónicos
Aviones hipersónicos Aeronaves de ala rotatoria
Autogiro
Girodino
Helicópteros
Convertibles
Ornitóptero
Aerodinos Aeronaves m s densas que el fluido en el que se mueven. Consiguenla sustentación mediante el desarrollo de fuerzas fluidodinámicas
generadas en alas fijas o alas giratorias.
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Un aeronave anfibia es aquella que puede aterrizar tanto entierra, hierba o en agua.
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Aero lanos – Anfibios
Canadair CL-215
Beriev Be-200
PBY Catalina
Dornier Do X
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Un hidroavión es un avión que lleva, en lugar de ruedas, uno o varios flotadores
para posarse sobre el agua. Esto le hace capaz de despegar desde y aterrizar en elagua (o amerizar).
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Aero lanos - Hidroaviones
S ruce Goose DeHavilland
DeHavilland Sin le Otter Harbour
Kas ian Monster
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Aero lanos – Hidroaviones Futuros
Boeing Phantom Works: Pelican ULTRA (Large Transport
Carga 1400 Tn
Alcance 16.000 km
Envergadura 152 m
Length 400 ft
US Aerocon
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Aviones de baja velocidad en las que la propulsión suele ser mediante propulsores de
hélice:Primer vuelo de los hermanos Wright el 11 de diciembre de 1903
El vuelo de motor de baja velocidad se ha convertido en una actividad muyasequible al público en general
Avionetas
Paramotor
Ala delta con motor
Aviones de ba a velocidad
Cessna 182
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En esta categoría se encuentra la gran mayoría de las aeronaves actuales.
Pueden alcanzar velocidades cercanas a la del sonido (Mach ~ 0.85)
Aviones Subsónicos
Messerschmitt Me 262
B 787
B 737
B 747
A 380
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Com arativas del tamaño de los aviones
S ruce Goose
B 747
A 380 An-225
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Aviones Su ersónicos
Un avión supersónico, es un avión capaz de pasar la
barrera del sonido..Es en 1947 cuando el piloto norteamericano Chuck Yeager rompe por primera vez la velocidad delsonido en su avión-cohete Bell X-1, demostrandoque es posible viajar más rápido que el sonido. Bell X-1
Tu-144
Concorde
SR-7113
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Pueden alcanzar velocidades superiores a cinco veces la velocidad del sonido (~6120km/hr).Son conocidos como aviones cohete, ya que usan un cohete como propulsión, a veces juntocon un reactores. Su tiempo de funcionamiento es muy corto, típicamente sólo unos minutos. Antecedentes
X-15: Avión cohete de la década de los 70 que estableció varios récords de velocidad(Mach 8 ~7274 km/h) y de altura (107960m).X-43A Hyper – X 23 de marzo del 2004 supero velocidades de Mach 9.6 (11200 km/h)
X-15
Aviones Hi ersónicos - I
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Aviones Hi ersónicos – II X-43A
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Se clasificación en:
AutogiroGirodino
Helicóptero
Convertibles: Alas inclinadas (tilt-wing)Rotores inclinados (tilt-rotor)
AutogiroHelicóptero
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Girodin
Convertible
Aeronaves de alas iratorias
Una aeronave de alas giratorias es un aerodino en el
que las fuerzas de sustentación se logran mediante eliro de alas o alas alrededor de un e e.
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Dispone de dos sistemas de alas giratorias.
-Uno de ellos es accionado por un motor y proporciona el empuje necesario para vencer laresistencia al avance.-El otro sistema no consume potencia y proporciona sustentación mediante el proceso deautorrotación
Esta aeronave no tiene capacidad de realizar vuelo estacionario o a punto fijo.
La Cierva C.1917
Auto iro
Auro ro-ELA-07-Casarrubios
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Dispone también de dos sistemas de alas giratorias. Ambos sistemas son
accionados mediante un motor.Uno de los sistemas es el principal responsable de generar la sustentación.El otro genera el empuje necesario.
Fairey Rotodyne
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Girodino
l ó
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Disponen de dos sistemas de alas giratorias y accionados por un motor.-El sistema principal (rotor principal) es el responsable de crear lasustentación y elempuje necesario para el vuelo.-El otro sistema de alas giratorias (rotor antipar) se encarga de proporcionarel par necesario para contrarrestar el par que crea el rotor principal.
Existen configuraciones especiales dónde no existe rotor antipar (NOTAR) odonde coexisten varios rotores principales.
Bell 206B Jet Ranger III
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Helicó teros
NOTAR
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Helicó teros – Confi uraciones de rotor rinci al
Monorrotores.Birrotores.
Entrelazados.
En tandem.Multirrotores.
A C tibl
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Pueden generar la sustentación mediante alas giratorias o fijas, según la
configuración en la que se encuentren.-Durante el despegue las alas giratorias proporcionan el empuje en direcciónvertical, tracción, colocando las alas giratorias en un plano ligeramentehorizontal.-En el vuelo en crucero las alas giratorias se reorientan ocupando un plano ligeramentevertical y generando un empuje horizontal y una sustentación. La sustentación envuelo de crucero proviene del sistema de alas giratorias y de alas fijas.
Aeronaves Convertibles
V22 - Osprey
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C tibl R t i li bl
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Se dispone rotores inclinables montados en alas.
-Despegue y aterrizaje: rotores producen tracción vertical.
Convertible - Rotor inclinable
-Crucero: los rotores se inclinan para producir el empujenecesario.-Presentan considerables velocidades de avance (550 km/h).
-Dificultades aeroelásticas en el proceso de conversión.
-Incremento de peso y de complejidad mecánica. V22 - OspreyBell Eagle Eye
Bell XV-3
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C tibl Al i li bl
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Disponen de alas inclinables en las que se han montado hélices propulsoras Vuelo en avance: hélices proporcionan el empuje. Vuelo vertical: se inclina el ala para permitir que las hélices proporcionen sustentación.Dificultades asociadas a entrada en pérdida en el proceso de conversión que dificultan elpilotaje.Incremento de peso y de complejidad mecánica.El eje de rotación se encuentra sobre el cuerpo de la aeronave. Respecto los rotoresinclinables representa una simplificación que permite ahorrar peso y ganar sencillez.
Vertol 76 VZ-2
Convertible - Ala inclinable
Hiller X-18
Canadair CL-84
Ornitó tero
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Presentan enormes complejidades mecánicas y estructurales, por loque se tienen rendimientos muy bajos.
Ornitó tero Aerodino que obtiene su fuerza sustentadora del movimiento batientede sus alas de forma análoga a como lo hacen las aves (de ahí sunombre) .
Phoenix24
Schmid 1942 Ornitho ter
Cui-CuiUTIAS Ornitho ter
Índice
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales.
Aeronaves
Vehículos Espaciales
Vehículos Cohete
Clasificación General de los Sistemas de Propulsión.Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica.25
Índice
Vehículos Es aciales
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Satélites: telecomunicaciones, observación espacial, observación terrestre,
localización, …
Estaciones orbitales: Salyut, MIR, Skylab, ISS MIR
Sondas interplanetarias Módulos de descenso
Hubble
Soyuz
Vehículos Es aciales
ISS26
Vehículos Cohete Lanzadores I
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Vehículos Cohete – Lanzadores ISaturn V S ace Shuttle Ares I Ares V
CZ-2F
Pe asus
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Vehículos Cohete Lanzadores II
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Transbordador EspacialBuran y lanzador Energía
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Vehículos Cohete – Lanzadores II
Sa ace Shuttle I
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Sa ace Shuttle - I
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Sa ace Shuttle II
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Sa ace Shuttle - II
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Vehículos Cohete - Misiles
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Un misil es un proyectil autopropulsado, que puede ser guiado hacia suobjetivo durante toda o parte de su trayectoria.
Misiles balísticos.Son misiles que se autopropulsan solo en la parte inicial de su trayectoria y que no usan suaerodinámica para variar su rumbo (porque su movimiento está gobernado por las leyes de labalística).
Misiles de cruceroEstos misiles se propulsan a lo largo de toda su trayectoria logran grandes distancias. Enesencia vuelan como los aviones, usando alas y alerones que les permiten maniobrar envuelo. El primer precursor de estos artefactos fue la bomba volante V-1.
Vehículos Cohete - Misiles
V-2 31
V-1
Tomahawk
Índice
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales.
Clasificación General de los Sistemas de Propulsión.
Propulsión por hélice.
Propulsión a chorro.
Propulsión mixta.Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica.32
Índice
Cl ifi ió G l d l i t d l ió
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El sistema de propulsión de cada vehículo será el adecuado al régimen de vuelo y/o a la misión que debadesempeñar. Una clasificación general clásica, con fines meramente introductorios es la siguiente:
PROPULSIÓN POR HÉLICEMotor alternativo + HéliceTurboeje + Hélice
PROPULSIÓN MIXTA (hélice + chorro)TurbohélicesTurboeje
PROPULSIÓN POR CHORRO Aerorreactores
Turborreactores (con o sin postcombustor)Turbofanes (con o sin postcombustor)EstatorreactoresPulsorreactores
Motores coheteMC Químicos (propulsante líquido, propulsante sólido)MC Eléctricos (termoeléctricos, electrostáticos, electromagnéticos)
MC Nucleares (termonucleares)33
Clasificación General de los sistemas de ro ulsión
Turbohélice
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Los gases de la turbina se emplean en su totalidad para mover en este caso una héliceque genera el empuje necesario para propulsar la aeronave.
Presentan una gran mayor eficiencia aunque no permiten alcanzar velocidades muyelevadas por lo que su uso se limita a pequeñas aeronaves o aviones de tipo regionalque no han de cubrir grandes distancias.También se utilizan en aviones de carga y transporte militares como el Lockheed C-130'Hercules' o el nuevo Airbus A400M
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Turbohélice
Turboe e
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Un motor turboeje (en inglés: turboshaft) es un motor de turbina de gas que entregasu potencia a través de un eje.
Es similar al motor turbohélice pero, a diferencia de éste, no mueve directamente unahélice, sino un eje motor independiente.
Normalmente se utiliza como motor de aviación para propulsar helicópteros.Más compacto y ligero que un turbohélice
Aeronaves y Vehículos Espaciales 35
Turboe e
Turborreactor
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El turborreactor (turbojet),es un tipo de turbina de gas, que a diferencia de los motores deciclo alternativo que tienen un funcionamiento discontinuo (explosiones), tiene unfuncionamiento continuo. Consta de las mismas fases que un motor alternativo: admisión,compresión, expansión y escape.
Los gases generados por la turbina de gas, al ser expulsados, aportan la mayor parte delempuje del motor.
Los turborreactores fueron los primeros motores a reacción empleados en la aviacióncomercial. Sin embargo hoy en día se encuentran en desuso por su elevada sonoridad ybajo rendimiento de combustible y solo se hallan en aviones antiguos y de tipo militar.
Turborreactor
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Turbofán
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Los motores de aviación tipo turbofan, son la nueva generación de motores a reacción quereemplazó a los motores turbojet.
Se caracterizan por tener un ventilador (fan) en la parte frontal del motor desde el cual el airese divide en dos tipos: Aire de bypass y aire primario.
Este tipo de motores tiene las ventajas de consumir menos combustible lo cual resulta máseconómico para el operador, tienen menos emisiones de gases nocivos y reducen lacontaminación sonora.
Turbofán
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A. Low ressure s oolB. Hi h ressure s ool
C. Stationar com onents1. Nacelle2. Fan3. Low ressure com ressor4. Hi h ressure com ressor5. Combustion chamber6. Hi h ressure turbine7. Low pressure turbine8. Core nozzle9. Fan nozzle
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Pulsoreactores
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-Son motores de combustión discontinua (similares a los de automoción)-Los primeros diseños tenían un juego de válvulas que regulaba la entrada de aire a
la cámara de combustión. Presentaban poca fiabilidad por la fatiga de lasválvulas (ejemplo, motor V1)-Posteriormente se desarrollaron pulsorreactores sin válvulas. Poseen vidas útilessuperiores a la mayoría de los demás motores de aviación.
Pulsoreactores
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Estatorreactor
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Un estatorreactor es una especie de motor a reacción que carece de
compresores y turbinas, pues la compresión se efectúa debido a la altavelocidad a la que ha de funcionar. El aire ya comprimido, se somete aun proceso de combustión en la cámara de combustión y unaexpansión en la tobera de escape. El régimen de trabajo de este motores continuo.
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Estatorreactor
ScramJet
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-Scramjet (supersonic combustion ramjet) es una variación del estatorreactor(ramjet) con la gran diferenciaque la entrada del flujo en el combustor es supersónica.
-En velocidades elevadas es necesario el hacer la combustión de forma supersónica para maximizar la eficienciadel proceso de combustión-Se preveee que con los scramjets podamos volar a velocidades entre Mach 12 y Mach 24 (orbitalvelocity).
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ScramJet
Motores Cohete - I
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Ti os de CohetesQuímicosEléctricos
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Motores Cohete - II
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DesventajasEs el motor que más combustible consume
Es el motor que más ruido produce, ya que es el único que su escape es supersónico En los motoresde propulsante sólido, una vez comenzada la reacción esta no se puede detener
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Ventajas de los motores de coheteEs el motor más potente en relación a su pesoNo tiene partes móviles lo que lo hacen muy resistente
No requiere lubricación ni enfriamientoEs el motor más fiable en cuanto a fallos mecánicosSu reacción es instantáneaNo pierde potencia con el uso y siempre es la misma aún después demúltiples usos No utiliza oxígeno atmosférico por lo que la altitud noafecta su potencia
Cohetes uímicos lí uidos
Motores Cohetes
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Cohetes uímicos sólidos
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Índice
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales.
Clasificación General de los Sistemas de Propulsión.
Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica.45
Infraestructuras terrestres.
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Las aeronaves requieren para su operación de unas infraestructuras terrestres.Los elementos más relevantes se resumen a continuación en función del tipo de
vehículo. AERONAVES Aeropuertos (transporte aéreo) / Aeródromos (finesrestringidos) Ayudas a la navegación aéreaCentros de inspección y mantenimiento
VEHÍCULOS ESPACIALESBases de lanzamientoCentros de controlEstaciones de seguimiento
Space Shuttle Mission Control Center
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Kennedy Space Center
Madrid Deep Space
Índice
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales.
Clasificación General de los Sistemas de Propulsión.
Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica. Aeronaves y Vehículos Espaciales 47
Tráfico Aéreo.
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La utilización del sistema Espacio Aéreo / Aeropuertos requiere de una ordenación
que es proporcionada por los sistemas de GESTIÓN DEL TRÁFICO AÉREO, queatienden principalmente a las siguientes áreas:Control del tráfico aéreo
Operaciones: capacidad aérea, retrasos, tiempos de vuelo
Seguridad de vuelo
Aeronaves y Vehículos Espaciales 48
Índice
5/11/2018 Tema1Introducci n General - slidepdf.com
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Clasificación General de los Vehículos Aeroespaciales.
Clasificación General de los Sistemas de Propulsión.
Infraestructuras Terrestres.
Tráfico Aéreo.
Industria Aeronáutica.Diseño y Desarrollo Aeronáuticos.
Ensayos Aeronáuticos. Aeronaves y Vehículos Espaciales 49
Industria Aeronáutica - I
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DISEÑO Y DESARROLLO AERONÁUTICOS: El diseño y desarrollo de una aeronave es una actividadmultidisciplinar. A grandes rasgos las disciplinas involucradas son las siguientes:
Física del vuelo
PropulsiónEstructuras
Aviónica
Producción
La belleza está en los o os a través de los ue la observan “Dream air lanes” – C. W. Miller
Aeronaves Vehículos Es aciales
Sistemas de avión
Industria Aeronáutica - II
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ENSAYOS AERONÁUTICOS: Un aspecto fundamental del diseño y desarrollo de unaaeronave es la necesidad de llevar a cabo ensayos experimentales, lo cual requierede una infraestructura adecuada. Los tipos de ensayos más relevantes se indican acontinuación.
CFD –
Com
pu
Ensayo
s en túneles aerodinámicos
luid d namicste
Ensa os estructuralesEnsa os en vuelo
Aeronaves y Vehículos Espaciales 51
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Industria Aeronáutica - II
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PRODUCCIÓN
FabricaciónMontaje
Certificación
MANTENIMIENTO
Planta de Ensamblaje Final A400M Sevilla
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Biblio rafía
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[And00] J.D. Anderson. Introduction to flight. McGraw Hill, 2000.
[Riv07] Damián Rivas. Aeronaves y Vehículos Espaciales, Febrero de 2008.Helicópteros, Oscar López García, Teoría y Prácticas, Curso 2006-2007Wikipedia, http://es.wikipedia.orgThe Boeing Company, http://www.boeing.com
Airbus, http://www.airbus.comNASA, http://www.nasa.govScaled Composites , http://www.scaled.comLockheed Martin, http://www.lockheedmartin.comNorthrop Grumman, http://www.northropgrumman.comEnciclopedia Británica, www.britannica.com
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