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UANL - FIME Dinámica de Vuelo (Flight Dynamics) 1

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Dinámica de Vuelo (Flight Dynamics) Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 48 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional (X) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 including the laboratory Fecha de elaboración: 15/04/2016 Fecha de la última actualización: Responsables del diseño: Dr. Octavio García Salazar

Presentación:

This course is divided into 4 thematic units. The thematic unit 1 focuses on the fundamental concepts, notations and mathematical preliminaries about the flight dynamics. The thematic unit 2 deals with the Netwon-Euler approach in order to obtain the dynamic model of an aircraft. The thematic unit 3 presents the longitudinal dynamics of motion of an aircraft and the thematic unit 4 shows the Lateral-directional dynamics of motion of an aircraft.


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Propósito: The purpose of this course is that the student can apply the methodologies of the flight dynamics in order to analyze the aerodynamic performance, stability and control of an aircraft.

Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:

• Apply different learning strategies in different areas of knowledge in order to take and propose solutions to projects in personal, academic and professional level

• Apply innovative ideas and techniques for the developing projects in different levels of the life. • Has the ability to solve problems in different levels based on human and professional sense that contribute to the social and sustainable

development.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

Uses the fundamental concepts and tools the dynamics, aerodynamics and control theory in order to analyze and solve problems of the flight dynamics of an aircraft.


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Representación gráfica

Competencias de la Unidad de

AprendizajeInstrumentales

Has the ability to solve problems in different levels based on human

and professional sense that contribute to the social and sustainable development.

Apply innovative ideas and techniques for the developing

projects in different levels of the life.

Apply different learning strategies in different areas of knowledge in

order to take and propose solutions to projects in personal, academic and professional level


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Unidad temática 1: Introduction Competencias particulares: This unit is concerned with the fundamental concepts, notations and mathematical preliminaries about the flight dynamics.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de

aprendizaje Contenidos Recursos

Identify the fundamental theory, concepts and mathematical tool about the flight dynamics.

Problems and Oral presentation about a aircraft design and solution to problems related to flight dynamics (case of study).

Problem solutions and oral presentation about the case study. Aspects to evaluate: Due date. Problem solutions. Quality of oral presentation.

Presentation of a case study relative to flight dynamics.

I. Concepts and mathematics preliminary

II. Notation and axes system III. Static equilibrium and trim

III.1. Force balance III.2. Moment analysis

Reference book, computer, projector, Matlab software, whiteboard.


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Unidad temática 2: Equations of motion Competencias particulares: This unit focuses on the Netwon-Euler approach in order to obtain the dynamic model of an aircraft.




Analyze the equations of motion of an aircraft based on the Newton-Euler approach.

Problems and numerical simulation about a case of study.

Problem solutions and numerical simulation about the case study. Aspects to evaluate: Due date. Problem solutions. Numerical simulation.

Numerical simulation of a case study relative to flight dynamics.

I. Navigation and force equations I.1. Thrust I.2. Aerodynamics force

II. Orientation dynamics III. Angular velocity IV. Moment equations

IV.1. Actuator moments IV.2. Gyroscopic moment IV.3. Reactive moment

V. Nonlinear dynamics of an aircraft

VI. The decoupled equations of motion

VII. The linearized equations of motion



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Unidad temática 3: Longitudinal dynamics Competencias particulares: This unit deals with the longitudinal dynamics of motion of an aircraft.




Analyze the longitudinal dynamics and the operational modes during the flight of an aircraft.




I. Longitudinal equations II. Phugoid mode

II.1. Operational analysis II.2. Reduced order model II.3. Phugoid responses

III. Short period mode II.1. Operational analysis II.2. Reduced order model II.3. Short period responses



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Unidad temática 4: Lateral-directional dynamics Competencias particulares: This unit deals with the Lateral-directional dynamics of motion of an aircraft.




Analyze the lateral directional dynamics and the operational modes during the flight of an aircraft.




I. Lateral-directional equations II. Spiral mode

II.1. Operational analysis II.2. Reduced order model II.3. Spiral responses

III. Dutch roll mode III.1. Operational analysis III.2. Reduced order model III.3.Dutch roll responses



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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Problem solutions, Numerical simulations and oral presentation 20% Midterm evaluation 20% Ordinary Evaluation 20% Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 40% Numerical simulation of the flight dynamics of an aircraft design using the Matlab software. The results must illustrate:

• Aerodynamic performance of the complete dynamics. • The stability and control for the decoupled dynamics (Longitudinal and Lateral-directional dynamics). • Estimation of the Navigation and orientation based on Hardware-in-the-Loop (Optional).

Fuentes de apoyo y consulta:

& Libro: Flight Dynamics Principles Autor: M. V. Cook

Editorial: Butterworth-Heinemann (USA, 2007)

& Libro: Flight Dynamics

Autor: R. F. Stengel Editorial: Princeton University Press (USA, 2004)


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& Libro: Dynamics of Flight: Stability and Control Autor: B. Etkin, and L. D. Reid

Editorial: John Wiley and Sons (USA 1996)

o Tema: IEEE xplore (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Liga: http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/home.jsp

Fecha última revisión:

o Tema: AIAA (American Institute of Aeronautics and Astronautics)- Journal of Guidance, Control, and Dynamics

Liga: http://arc.aiaa.org/loi/jgcd Fecha última revisión:

Perfil del docente: Grado mínimo de Maestría con especialidad en: Aeronáutica, mecánica, mecatrónica, electrónica o control. Ficha bibliográfica del profesor: El Dr. García obtuvo el grado de Ingeniero Electrónico y el grado de Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Control Automático, ambos del Instituto Tecnológico de La Laguna, Torreón Coahuila, en junio de 2000 y febrero de 2003, respectivamente. En noviembre de 2009 obtuvo el grado de Doctor (Ph.D.) en Control de Sistemas de la Universidad de Tecnología de Compiègne (UTC), Compiègne, Francia. Durante su doctorado realizó estancias de investigación en el área de Dinámica de Vuelo en la Escuela de Ingeniería Aeroespacial, Mecánica y


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Mecatrónica de la Universidad de Sydney en Australia. De enero 2010 a diciembre 2011 realizó un Postdoctorado CNRS en el Laboratorio Franco-Mexicano de Informática y Automática (LAFMIA UMI 3175 CNRS) del CINVESTAV México. De enero 2012 a diciembre 2012 realizó un Postdoctorado CINVESTAV en el laboratorio de Bio-robótica del CINVESTAV Unidad Monterrey. Desde enero 2013, el Dr. García es Profesor-Investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica en la Universidad Autónoma de Nuevo León.

JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks Dr. Luis Arturo Reyes Osorio

COORDINACIÓN GENERAL SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero Dr. Ulises Matías García Pérez


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CONTROL DE CAMBIOS

Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha

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