Última actualización: 19/05/2023


Curso Académico: 2023/2024

Propulsión Espacial Avanzada
(18583)
Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica / Master in Aeronautical Engineering (Plan: 328 - Estudio: 296)
Escuela de Ingeniería y Ciencias Básicas


Coordinador/a: AHEDO GALILEA, EDUARDO ANTONIO

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Ingeniería Aeroespacial

Tipo: Obligatoria
Créditos: 3.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
Diseño de sistemas espaciales
Objetivos
El curso se centra en la propulsión espacial eléctrica (o por plasma), la nueva tecnología líder para la propulsión en el espacio, tanto en aplicaciones del entorno Tierra como del sistema solar interior. Los objetivos del curso son que los estudiantes adquieran una sólida comprensión de - las ventajas y limitaciones de la propulsión eléctrica frente a la propulsión química clásica, para diferentes misiones, y desde microsatélites hasta grandes plataformas. - los diferentes tipos de propulsores de plasma y sus principales principios de funcionamiento - los principales conceptos de física de plasma inherentes a estos propulsores - la derivación de modelos de rendimiento para respaldar el diseño, los ensayos y la optimización de estas tecnologías - las principales limitaciones tecnológicas encontradas en la práctica
Competencias y resultados del aprendizaje
Descripción de contenidos: Programa
1. INTRODUCCIÓN A LA PROPULSIÓN ESPACIAL Parámetros de mérito en propulsión espacial: empuje, impulso específico, eficiencias. Requisitos propulsivos en misiones espaciales. Ecuación del cohete. Propulsión química versus eléctrica Impulso específico óptimo. Tecnologías de propulsión eléctrica. Misiones con propulsión eléctrica. 2. PROPULSIÓN QUÍMICA ESPACIAL Parámetros de mérito de un motor químico (tobera): coeficiente de empuje, velocidad característica, etc. Motores monopropelentes: Motores de gas frío y de descomposición de hidracina. Motores bipropelentes: análisis de combustibles y oxidantes. Revisión de termoquímica. 3. PROPULSIÓN POR PLASMA: PRINCIPIOS FÍSICOS Principios de funcionamiento de motores iónicos y de efecto Hall. Ecuaciones de Maxwell y de fluidos. Cuasineutralidad, vainas de Debye e interacción plasma superficie. Procesos colisionales. Dinámica de poblaciones magnetizadas. Leyes Ohm y Fourier generalizadas. 4. PROPULSORES IONICOS DE REJILLA Elementos del motor y configuración eléctrica. Modelo global de la cámara de descarga: balances de corriente y potencia. Física inter-rejillas: ley de Child y perveancia óptima. Modelo de expansión del chorro de plasma. Leyes de actuaciones y eficiencias. Física del cátodo hueco: emisión termoiónica. Vida útil del motor. 5. PROPULSORES DE EFECTO HALL Estructura de la descarga de plasma y parámetros de operación Modelo global: balances de corriente y energía, eficiencias. Formulación fluida axial y radial: transporte electrónico, interacción con paredes. Aspectos tecnológicos: erosión de la cámara, cargas térmicas, oscilaciones, circuito y topología magnéticos. Configuraciones alternativas.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
ACTIVIDADES FORMATIVAS Clases teóricas Clases prácticas Trabajo individual del estudiante METODOLOGÍAS DOCENTES Exposiciones en clase del profesor con soporte de medios informáticos y audiovisuales, en las que se desarrollan los conceptos principales de la materia y se proporciona la bibliografía para complementar el aprendizaje de los alumnos. Lectura crítica de textos recomendados por el profesor de la asignatura: Artículos de prensa, informes, manuales y/o artículos académicos, bien para su posterior discusión en clase, bien para ampliar y consolidar los conocimientos de la asignatura. Resolución de casos prácticos, problemas, etc. planteados por el profesor de manera individual o en grupo Elaboración de trabajos e informes de manera individual o en grupo
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 60
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 40
Calendario de Evaluación Continua
Bibliografía básica
  • D. GOEBEL, I. KATZ. FUNDAMENTALS OF ELECTRIC PROPULSION. WILEY. 2008
  • R. JAHN. PHYSICS OF ELECTRIC PROPULSION. DOVER. 2006

El programa de la asignatura podría sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.