Aeroelasticita (FSI-OAE)

Akademický rok 2023/2024
Garant: Ing. Jan Navrátil, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Objasnit fyzikální podstatu nejdůležitějších aeroelastických jevů, s nimiž se můžeme setkat při provozu atmosférických letadel.
Výstupy studia a kompetence:
Pomocí jednoduchých výpočtových modelů se student naučí kvalitativně i kvantitativně posoudit vhodnost koncepčního i konstrukčního uspořádání navrhovaného letounu z hlediska jeho aeroelastických vlastností.
Prerekvizity:
Znalosti teorie pružnosti a pevnosti konstrukce, základní znalosti dynamiky těles.
Obsah předmětu (anotace):
Ucelený výklad problematiky interakce tekuté a tuhé fáze aplikovaný na poddajné atmosferické letadlo. Zahrnuje fyzikální děje, jejichž podstatou jsou vzájemné vazby a účinky aerodynamických, elastických a setrvačných sil při relativním pohybu poddajného letounu a vzduchu. Řešení hlavních úloh aeroelasticity - stanovení kritických rychlostí statických a dynamických aeroelastických jevů (divergence, reverze řízení a flatru).
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou k udělení zápočtu je 90% fyzická účast na cvičeních. Dále je třeba předložit zkompletovaná a dopracovaná výpočtová cvičení, resp. protokoly z laboratorních úloh. Získání zápočtu je podmínkou připuštění ke zkoušce. Zkouška je písemná.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
90% účast na cvičení, odevzdání protokolů ze všech zadaných příkladů.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  1 × 1 hod. povinná                  
    Cvičení  12 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Historický úvod. Základní pojmy a aeroelastické charakteristiky letounu.
2. Vlastní frekvence izolovaných kmitů. Metody výpočtu vlast.frekvence.
3. Vlastní frekvence kroutivých a ohybových kmitů křídla.
4. Vlastní frekvence složených ohybově-kroutivých kmitů křídla. Metody 2D a 3D řešení.
5. Torzní divergence křídla. Podmínka divergence. Řešení 2D úloh.
6. Třírozměr. případ torzní divergence křídla. Příčinkové součinitele.
7. Podstata reverze řízení. Reverze křidélek. Podmínka reverze. Vliv šípu na statické aeroelastické jevy.
8. Základy nestacionární aerodynamiky. Aerodynam.síly na kmit.profilu.
9. Dynamické aeroelastické jevy.
10. Podstata ohybově-kroutivého flatru křídla. 2D a 3D případ.
11. Metody výpočtu krit. rychlosti flatru. Vliv konstrukčních parametrů.
12. Experimentální aeroelasticita.
13. Metody průkazu aeroelastické odolnosti.
    Laboratorní cvičení 1.Měření kritické rychlosti flatru v aerodynamanickém tunelu.
    Cvičení 1. Výpočet deformace nosníku. Castigliánova věta
2. Výpočet vlastních frekvencí kmitání tělesa či soustavy těles.
3. Výpočet vlastní frekv.ohybového harmon.kmitání Rayleighovou metodou.
4. Výpočet vlastní frekvence kroutivého kmitání Rayleighovou metodou.
5. Výpočet kritické rychlosti torzní divergence - 2D případ.
6. Výpočet kritické rychlosti torzní divergence - 3D případ.
7. Vliv excentricity na kritickou rychlost torzní divergence.
8. Výpočet kritické rychlosti reverze příčného řízení - 2D případ.
9. Výpočet kritické rychlosti reverze příčného řízení - 3D případ.
10. Výpočet vlast.frekv.ohybově-kroutivého kmitání Galerkinovou metodou.
11. Výpočet kritické rychlosti flatru přímého samonosného křídla.
12. Modelové výpočty systémem MSC.Nastran
Literatura - základní:
1. Fung,Y.C.: An Introduction to the Theory of Aeroelasticity, Dover Publications, ISBN 0-486-49505-1, New York, 1969
2. Wring, J.R., Cooper, J.E.: Introduction to Aircraft Aeroelasticity and Loads, Antony Rowe Ltd., New Delhi, India, 2007
3. Försching,H.W.: Grundlagen der Aeroelastik, Springer, ISBN 978-3540065401,
Literatura - doporučená:
1. Fung,Y.C.: An Introduction to the Theory of Aeroelasticity, Dover Publications, ISBN 0-486-49505-1, New York, 1969
2. Daněk,V.: Aeroelasticita, VUT v Brně, skripum, Brno, 1992
3. Daněk,V.:: Výpočtová cvičení z aeroelasticity, VAAZ, Brno 1979
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-LKT-P prezenční studium STL Stavba letadel -- zá,zk 4 Povinný 2 2 Z