Guía de Aprendizaje_CTA_Vehiculos_Aeroespaciales

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Guía de Aprendizaje – Información al estudiante
Datos Descriptivos
ASIGNATURA: Vehículos Aeroespaciales
MATERIA: Vehículos Aeroespaciales
CRÉDITOS EUROPEOS: 6
CARÁCTER: OBE (Obligatoria de especialidad)
TITULACIÓN: Graduado en Ingeniería Aeroespacial
CURSO/SEMESTRE 4 / 8
ESPECIALIDAD: CTA (Ciencias y Tecnologías Aeroespaciales)
CURSO ACADÉMICO 2013-2014
PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio
X
IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos
X
1
DEPARTAMENTO: 
Dpto. de Tecnologías Especiales Aplicadas a la Aeronáutica
Dpto. de Vehículos Aeroespaciales
PROFESORADO
NOMBRE Y APELLIDO
(C = Coordinador)
DESPACHO Correo electrónico
Cristina Cuerno
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
cristina.cuerno@upm.es
Álvaro Cuerva Tejero
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
alvaro.cuerva@upm.es
Juan Manuel del Cura 
Velayos
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
juanmanuel.delcura@upm.es
Cristóbal José Gallego 
Castillo 
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
cristobaljose.gallego@upm.es
Ana Laverón Simavilla
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
ana.laveron@upm.es
Alfredo López Díez
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
alfredo.ldiez@upm.es
Oscar López García
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
oscar.lopez.garcia@upm.es
Rodrigo Martínez-Val
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
rodrigo.martinezval@upm.es
Ángel Mateo Palacios angel.mateo@upm.es
Francisco Javier Moreno 
Martín
morenomf@inta.es
Emilio Pérez Cobo (C)
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
emilio.perez@upm.es
Luis Ruiz Calavera
Laboratorio de Ensayo 
de Aeronaves
luis.ruiz.calavera@upm.es
CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON 
NORMALIDAD LA ASIGNATURA 
ASIGNATURAS 
SUPERADAS
Aerodinámica
Mecánica del Vuelo
Mecánica Orbital
Motores Cohete
Vibraciones
OTROS 
RESULTADOS 
DE 
APRENDIZAJE 
NECESARIOS
2
Objetivos de Aprendizaje
COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA
Código COMPETENCIA NIVEL
CE43-
EC01
Conocimiento adecuado y aplicado a la ingeniería de: los 
fundamentos de sostenibilidad, mantenibilidad y 
operatividad de los sistemas espaciales
Síntesis
CE48-
EC06
Conocimiento adecuado y aplicado a la ingeniería de: 
los métodos de cálculo y de desarrollo de los materiales y 
sistemas de defensa
Síntesis
CE49-
E07
Conocimiento aplicado de: aerodinámica, mecánica del 
vuelo, ingeniería de la defensa aérea (balística, misiles y 
sistemas aéreos)
Síntesis
CG 3
Capacidad para identificar y resolver problemas 
aplicando, con creatividad, los conocimientos adquiridos 
Síntesis
CG 9
Razonamiento crítico y capacidad de asociación que 
posibiliten el aprendizaje continuo 
Síntesis
Código RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA
RA1 
Conocimiento, comprensión, aplicación y análisis del diseño preliminar de 
aeronaves 
RA2 
Conocimiento, comprensión y aplicación de las configuraciones, subsistemas y 
misiones de los misiles y vehículos espaciales 
RA3
Conocimiento, comprensión, aplicación y análisis del diseño aerodinámico y 
guiado de misiles y vehículos espaciales. 
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Contenidos y Actividades de Aprendizaje
CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO)
TEMA / CAPITULO APARTADO
Indicadores 
Relacionados
Parte A1. Diseño de aviones
Tema A1.1. El proyecto 
de avión
Fases del proyecto RA1
Diseño conceptual y preliminar RA1
Diseño detallado RA1
Certificación del avión RA1
Tema A1.2. Configura­
ción general y arqui­
tectura del avión
Fuselaje RA1
Ala RA1
Planta propulsora RA1
Superficies estabilizadoras RA1
Tren de aterrizaje RA1
Tema A1.3. Diseño del 
fuselaje
Misiones del fuselaje RA1
Disposición de la cabina RA1
Accesos, evacuación y servicios del avión RA1
Dimensionado RA1
Tema A1.4. Estimación 
de la polar
Polar del avión RA1
Analogía de la placa plana RA1
Resistencia inducida y otras contribuciones RA1
Reducción de resistencia aerodinámica RA1
Tema A1.5. Métodos 
rápidos para las 
actuaciones de 
crucero
Naturaleza de los métodos rápidos RA1
Ecuación de Breguet RA1
Condiciones de crucero RA1
Empuje necesario para el crucero RA1
Tema A1.6. Métodos 
rápidos para las 
actuaciones en pista, 
subida y descenso
Despegue RA1
Aterrizaje RA1
Subida RA1
Descenso RA1
Tema A1.7. Diagramas 
pesos - alcances
Pesos característicos del avión RA1
Puntos del diagrama pesos - alcances RA1
Diagrama carga de pago - alcance RA1
Modificaciones por reformas y evolución de los 
aviones. Comparación de diagramas
RA1
Tema A1.8. Estimación 
del peso máximo de 
despegue
Estimación inicial de los pesos del avión RA1
Carga de pago RA1
Peso vacío operativo RA1
Peso de combustible RA1
Tema A1.9. Selección 
del punto de diseño
Diagrama empuje o potencia frente a carga alar RA1
Representación de las distintas limitaciones RA1
Selección del punto de diseño RA1
Diseño inicial del avión RA1
Tema A1.10. Diseño de 
alas
Comportamiento frente a ráfagas RA1
Entrada en pérdida de perfiles y alas RA1
Comportamiento en subsónico alto RA1
Selección de los parámetros geométricos del ala RA1
4
Tema A1.11. Disposi­
tivos hipersustentado­
res y superficies de 
mando en el ala
Tipos de dispositivos hipersustentadores RA1
Estimación de características RA1
Superficies de mando RA1
Dimensionado RA1
Tema A1.12. 
Distribución de pesos 
y centrado
Limitaciones a la posición del centro de masas RA1
Diagrama de pesos - centro de gravedad RA1
Métodos de cálculo en diseño preliminar RA1
Determinación de la posición longitudinal del ala RA1
Tema A1.13. Diseño 
de las superficies 
estabilizadoras
Funciones de las superficies estabilizadoras RA1
Estabilidad estática y dinámica RA1
Control tras fallo de motor y con viento cruzado RA1
Dimensionado RA1
Tema A1.14. Diseño 
del tren de aterrizaje
Funciones del tren RA1
Cargas del tren sobre las pistas RA1
Limitaciones a la posición del tren de aterrizaje RA1
Dimensionado RA1
Problema A1.1 Sobre diseño del fuselaje RA1
Problema A1.2 Sobre cambios en la polar RA1
Problema A1.3 Sobre pesos y alcances RA1
Problema A1.4 Sobre flaps RA1
Problema A1.5 Sobre centrado y superficies estabilizadoras RA1
Problema A1.6 Sobre el tren RA1
Parte A2. Diseño de Helicópteros
Tema A2.1. Fenomeno­
logía del vuelo de los 
helicópteros
Aspectos clave de la tecnología
Complejidad de los procesos aerodinámicos / 
aeromecánicos / aeroelásticos y de control
RA1
Diferentes condiciones de vuelo RA1
Envolvente de vuelo RA1
Tema A2.2. 
Arquitectura
Configuraciones RA1
Subsistemas RA1
Materiales empleados en helicópteros RA1
Dimensionado estadístico de helicópteros RA1
Tema A2.3. Diseño del 
rotor principal I
Criterios aerodinámicos RA1
Parámetros que definen el diseño aerodinámico. RA1
Rotores óptimos. RA1
Tema A2.4. Diseño del 
rotor principal II
Criterios aeromecánicos. RA1
Parámetros que definen el diseño aeromecánico. RA1
Mando. RA1
Tema A2.5. Diseño del 
sistema antipar, fusela­
je y estabilizadores
Analisis de los diferentes sistemas de compensa­
ción de par. Configuraciones multirrotores
RA1
Diseño del fuselaje RA1
Tema A2.6. Modelo 
básico de actuaciones 
en crucero
Estimación de la potencia requerida para el vuelo RA1
Tema A2.7. Análisis 
paramétrico de actua­
ciones en vuelo 
estacionario I. Puntos 
característicos
Punto fijo RA1
Autonomía RA1
Alcance RA1
Máxima velocidad ascensional RA1
5
Tema A2.8. Análisis 
paramétrico de 
actuaciones en vuelo 
estacionario II 
Efecto suelo y techo RA1
Autorrotación axial y en avance RA1
Anillos turbillonarios RA1
Caso práctico A2.1 Caso práctico de dimensionado del rotor RA1
Caso práctico A2.2 Caso práctico de análisis paramétrico de 
actuaciones
RA1
Parte V1. Vehículos espaciales
Tema V1.1. Misiones 
espaciales, elementos 
de la misión y entorno 
espacial I
Evolución de las misiones espaciales RA2 y RA3
Tipos de misiones espaciales RA2 y RA3
Tema V1.2. Misiones 
espaciales, elementos 
de la misión y entorno 
espacial II
Elementos de una misión espacial RA2 y RA3
Introducción al entorno espacial: el Sol, la 
atmósfera, la ionosfera, el campo magnéticoterrestre, el medio interplanetario, el campo 
gravitatorio terrestre, la basura espacial y los 
micrometeoritos
RA2 y RA3
Efectos del entorno espacial RA2 y RA3
Tema V1.3. Maniobras 
espaciales I
Introducción RA2 y RA3
Lanzamiento RA2 y RA3
Coplanarias RA2 y RA3
Cambio de plano RA2 y RA3
Combinadas RA2 y RA3
Tema V1.4. Maniobras 
espaciales II
Aeroasistida RA2 y RA3
Interceptacion y rendezvous RA2 y RA3
Misiones lunares RA2 y RA3
Misiones interplanetarias RA2 y RA3
Tema V1.5. Órbitas de 
aplicación I
Introducción RA2 y RA3
Geosíncrona y geoestacionaria RA2 y RA3
Tema V1.6. Órbitas de 
aplicación II
Heliosíncrona RA2 y RA3
De traza repetida RA2 y RA3
Tema V1.7. Órbitas de 
aplicación III
Frozen RA2 y RA3
Molniya RA2 y RA3
Tema V1.8. Geometría 
de misiones EO I
Introducción RA2 y RA3
La esfera celeste RA2 y RA3
Iluminación RA2 y RA3
Tema V1.9. Geometría 
de misiones EO II
Trazas RA2 y RA3
Tema V1.10. Geometría 
de misiones EO III
Cobertura RA2 y RA3
Visibilidad RA2 y RA3
Tema V1.11. 
Subsistemas de un 
vehículo espacial
Configuraciones típicas de satélites y sondas RA2 y RA3
Estructura RA2 y RA3
Subsistema de control de actitud RA2 y RA3
Subsistema de control térmico RA2 y RA3
Subsistema de energía RA2 y RA3
Subsistema de comunicaciones RA2 y RA3
Ordenador y manejo de datos RA2 y RA3
Problema V1.1 Sobre maniobras espaciales RA2 y RA3
6
Problema V1.2 Sobre maniobras espaciales RA2 y RA3
Problema V1.3 Sobre órbitas de aplicación RA2 y RA3
Problema V1.4 Sobre geometría de misiones EO RA2 y RA3
Parte V2. Misiles
Tema V2.1. 
Introducción
Definiciones RA2 y RA3
Clasificación de los misiles y los cohetes RA2 y RA3
Nomenclatura RA2 y RA3
Características diferenciales de los misiles RA2 y RA3
Antecedentes históricos RA2 y RA3
Tema V2.2. Movimiento 
General de un vehículo 
Cohete
Sistema Cohete RA2 y RA3
Dinámica del Sistema. Principio de solidificación RA2 y RA3
Movimiento de traslación RA2 y RA3
Movimiento de rotación RA2 y RA3
Ecuaciones Generales del movimiento RA2 y RA3
Tema V2.3. Movimiento 
unidimensional de un 
vehículo Cohete
Ecuación del movimiento unidimensional RA2 y RA3
Definiciones: Empuje, Resistencia Aerodinámica RA2 y RA3
Trayectoria en vacío: efectos de los parámetros RA2 y RA3
Efecto de la resistencia en las actuaciones RA2 y RA3
Tema V2.4. Trayectoria 
Bidimensional de un 
Vehículo Cohete
Movimiento de traslación: ecuaciones y análisis 
de los coeficientes
RA2 y RA3
Movimiento de rotación RA2 y RA3
Rango de aplicabilidad RA2 y RA3
Tema V2.5. 
Trayectorias de 
Vehículos Inyectores
Estudio de las fases de un lanzador RA2 y RA3
Clasificación de vehículos inyectores y 
lanzadores
RA2 y RA3
El multiescalonamiento y perfil ascensional típico RA2 y RA3
Soluciones analíticas: giro por gravedad y 
ultimas etapas
RA2 y RA3
Tema V2.6. 
Trayectorias de misiles 
balísticos
Misiles balísticos intercontinentales y cohetes de 
sondeo
RA2 y RA3
Trayectoria RA2 y RA3
Tiempo de vuelo RA2 y RA3
Diseño de una misión RA2 y RA3
Tema V2.7. Diseño y 
subsistemas 
principales de un misil 
táctico
Diseño de un misil táctico RA2 y RA3
Subsistemas: Propulsión, Estructura, Energía, 
Carga bélica, Lanzamiento, GNC, Gestión de 
datos
RA2 y RA3
Tema V2.8. 
Comportamiento 
aerodinámico general 
de los misiles tácticos
Configuración de las superficies de control RA2 y RA3
Tipos de maniobras RA2 y RA3
Configuración aerodinámica general RA2 y RA3
Consideración y estudio comparativo de 
configuraciones aerodinámicas típicas
RA2 y RA3
Tema V2.9. Sistemas 
de guiado
Autoguiado RA2 y RA3
Telemando RA2 y RA3
Haz director RA2 y RA3
Guiado inercial RA2 y RA3
Guiado por GPS RA2 y RA3
Navegación sobre el terreno RA2 y RA3
7
Tema V2.10. Ley de 
guiado de persecución 
pura
Principales componentes RA2 y RA3
Navegación RA2 y RA3
Guiado RA2 y RA3
Control RA2 y RA3
Tema V2.11. Ley de 
guiado de navegación 
proporcional
Introducción RA2 y RA3
Curso de colisión RA2 y RA3
Determinación de la trayectoria RA2 y RA3
Maniobra exigida RA2 y RA3
Problema V2.1 Movimiento unidimensional de un misil y prestaciones de un lanzador RA2 y RA3
Problema V2.2 Misil balístico RA2 y RA3
Problema V2.3 Persecución pura RA2 y RA3
Problema V2.4 Navegación proporcional RA2 y RA3
8
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS 
UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS 
CLASES DE TEORIA
La lección magistral se considera básica para la transmisión de 
conocimientos y para que el alumno identifique claramente a sus 
profesores de referencia a quienes debe acudir para consultas o dudas. 
La clase se desarrollará con ayuda de la pizarra para los desarrollos 
matemáticos o aspectos análogos; pero se utilizarán profusamente 
medios audiovisuales dada la gran carga visual que tienen los 
conceptos a tratar.
CLASES 
PROBLEMAS
Aunque el profesor pueda, eventualmente, resolver algún problema en 
clase al comienzo de cada parte de la asignatura, la mayoría de las 
clases serán del tipo de problema-ayuda. En ellas se propone a los 
alumnos un enunciado concreto para que lo trabajen y resuelvan en 
pequeños grupos. Este sistema fomenta el que los alumnos vayan al día 
y no pierdan tiempo al comenzar la clase de problemas releyendo la 
teoría que deben traer sabida.
PRACTICAS
TRABAJOS 
AUTONOMOS
El trabajo autónomo de los alumnos consistirá, fundamentalmente, en 
revisar y repasar los temas tratados en las lecciones magistrales, 
terminar los problemas propuestos en las clases de problemas, trabajar 
sobre ejercicios y trabajos.
TRABAJOS EN 
GRUPO
TUTORÍAS
Los profesores estarán disponibles en sus despachos para atender las 
consultas de los alumnos durante las horas estipuladas reglamentaria­
mente.
9
RECURSOS DIDÁCTICOS
BIBLIOGRAFÍA
Apuntes de clase
Bramwell, A. R. S., Done, G., Balmford, D. Bramwell’s. “Helicopter 
Dynamics”, AIAA and Butterworth-Heinemann, 2001
Cooke, A. K., Fitzpatrick, E.W.H., “Helicopter Test and Evaluation”, AIAA, 
2002
Cuerva, A., Espino, J.L., López García, O., Meseguer, J., Sanz-Andrés, A., 
“Teoría de los Helicópteros”, Serie de Ingeniería y Tecnología 
Aeroespacial, Universidad Politécnica de Madrid, 2008
Espino Granado, J. L., “Descubrir los helicópteros”, AENA, 2007
Fleeman, E., “Tactical Missile Design”, 2ª ed., AIAA, Reston, VA, EEUU, 
2006
Leishman, J. G., “The Helicopter, Thinking Forward, Looking Back”, College 
Park Press, 2007
Leishman, J. G., “Principles of Helicopter Aerodynamics”, Cambridge 
Aerospace Science. Cambridge University Press, 2002
Padfield, G. D., “Helicopter Flight Dynamics: The Theory and Application of 
Flying Qualities and Simulation Modeling”, AIAA, 1996
Raymer, D.P., “Aircraft design: a conceptual approach”, 4ª ed., AIAA, 
Reston, VA, EEUU, 2006
Roskam, J., “Airplane design” (8 volúmenes), Roskam Aviation, Ottawa, 
KS, EEUU, 1985-1988
Seddon, J., Newman, S., “Basic Helicopter Aerodynamics: An Account of 
First Principles in the Fluid Mechanics and Flight Dynamics of the Single 
Rotor Helicopter“ (AIAA Education), AIAA, 2001
Torenbeek, E., “Synthesis of subsonic airplane design”, Delft University 
Press, Delft, Países Bajos, 1982
Wertz, J.R. & Larson, W. J. (editors), “Space Mission Analysis and Design”, 
3ª ed., Microcosm Press, Nueva York, EEUU, 2008
RECURSOS WEB
Está previsto utilizar la plataforma Moodle para la publicación y difusión de 
material didáctico que los alumnos puedan necesitar, tales como apuntes, 
enunciados y solución de ejercicios, etc. También se publicarán los 
horarios de tutorías, calendarios y otra información relevante.
EQUIPAMIENTO
En el Laboratorio de Ensayo de Aeronaves del Departamento de Vehículos 
Aeroespaciales dispone de diversas aeronaves y equipos. En particular 
hay un avión F5 completo, un helicóptero Alouette III, una avioneta RANS 
S-7 de estructura tubular y un diversos componentes estructurales de 
aviones, tanto en aleación de aluminio como en materiales compuestos. 
También dispone deun castillete universal para ensayos estructurales y 
una torre de ensayos de caída de trenes de aterrizaje convenientemente 
equipados.
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Cronograma de trabajo de la asignatura
Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades 
Evaluación
Otros
1 a 9
Lecciones y problemas de 
las partes A1 y V1 
Estudiar teoría
Completar problemas
Resolución de problemas 
en clase por grupos
Control de conocimien­
tos tras el bloque
10 a 15
Lecciones y problemas de 
las partes A2 y V2 
Estudiar teoría
Completar problemas
Resolución de problemas 
en clase por grupos
Examen final 
convocatoria de junio
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Sistema de evaluación de la asignatura
EVALUACION
Ref INDICADOR DE LOGRO
Relacionado con 
RA:
IA1 Obtener una nota igual o mayor que 5 (cinco) en la parte A1 RA1
IA2 Obtener una nota igual o mayor que 5 (cinco) en la parte A2 RA1
IV1 Obtener una nota igual o mayor que 5 (cinco) en la parte V1 RA2 y RA3
IV2 Obtener una nota igual o mayor que 5 (cinco) en la parte V2 RA2 y RA3
EVALUACION SUMATIVA
 BREVE DESCRIPCION DE LAS 
ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR
PESO EN LA 
CALIFICACIÓN
Prueba de conocimiento de la parte A1
hacia la 10ª 
semana
Aulas de 
examen
20/60
Prueba de conocimiento de la parte V1
hacia la 10ª 
semana
Aulas de 
examen
15/60
Prueba de conocimiento de la parte A2
Convocatoria 
ordinaria de 
junio
Aulas de 
examen
10/60
Prueba de conocimiento de la parte V2
Convocatoria 
ordinaria de 
junio
Aulas de 
examen
15/60
Examen final
Convocatorias 
ordinaria de 
junio y 
extraordinaria 
de julio
Aulas de 
examen
60/60
CRITERIOS DE CALIFICACIÓN
La nota final de la asignatura se obtendrá en un examen final que constará de cuatro 
partes correspondientes a las partes A1, A2, V1 y V2 de la asignatura. 
Si NA1, NA2, NV1 y NV2 son, respectivamente, las notas sobre 10 (diez) de cada una de 
las partes, la nota final será:
NF= (20*NA1+15*NV1+10*NA2+15*NV2)/60
No obstante lo anterior, si la nota de una o más de las partes es inferior a 4 (cuatro), la 
nota final no podrá ser superior a 4 (cuatro).
Tras concluir lar partes A1 y V1, habrá un control de conocimientos que tendrá dos 
partes, correspondientes a cada una de las partes A1 y V1. Si el alumno obtiene en alguna 
de dichas partes una calificación igual o mayor que 5 (cinco), podrá optar entre no realizar 
la parte correspondiente en el examen final de la convocatoria ordinaria de junio, en cuyo 
caso se tendrá en cuenta la calificación de la misma obtenida en ese control, o sí realizarla, 
no teniéndose en cuenta en ese caso la calificación de dicha parte obtenida en el control.
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