Última actualización: 07/10/2019


Curso Académico: 2019/2020

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


Coordinador/a: AHEDO GALILEA, EDUARDO ANTONIO

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial

Tipo: Obligatoria
Créditos: 3.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Diseño de sistemas espaciales
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.
Esta asignatura contribuye a la adquisición de las siguientes competencias del Master: COMPETENCIAS BÁSICAS CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones ¿y los conocimientos y razones últimas que las sustentan¿ a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades COMPETENCIAS GENERALES CG4. Capacidad de integrar sistemas aeroespaciales complejos y equipos de trabajo multidisciplinares CG5. Capacidad para analizar y corregir el impacto ambiental y social de las soluciones técnicas de cualquier sistema aeroespacial CG8. Competencia para el proyecto de construcciones e instalaciones aeronáuticas y espaciales, que requieran un proyecto integrado de conjunto, por la diversidad de sus tecnologías, su complejidad o por los amplios conocimientos técnicos necesarios COMPETENCIAS MAS RELEVANTES EN EL AMBITO AEROESPACIAL CEB6. Conocimiento adecuado de Aerorreactores, Turbinas de Gas, Motores Cohete y Turbomáquinas. CEB8. Capacidad para diseñar, ejecutar y analizar los Ensayos de Sistemas Propulsivos, y para llevar a cabo el proceso completo de Certificación de los mismos. CEB9. Conocimiento adecuado de los distintos Subsistemas de las Plantas Propulsivas de Vehículos Aeroespaciales. RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Al concluir el curso el estudiante debe ser capaz de: Comprender los procesos de transferencia de calor y masa aplicados a sistemas de propulsión aeroespacial. Formular hipótesis para el modelado de los fenómenos asociados a la atomización, ionización, y combustión. Analizar las actuaciones de los sistemas de propulsión aeroespaciales. Seleccionar y diseñar la planta de potencia más adecuada para un vehículo aeroespacial en función de su misión, incluyendo el diseño de los subsistemas de que se compone.
Descripción de contenidos: Programa
1. FUNDAMENTOS DE PROPULSIÓN ELÉCTRICA Parámetros de mérito en propulsión. Empuje específico versus impulso específico. Propulsión química frente a eléctrica (PE). Impulso específico óptimo. Misiones para PE: principales tipos, hitos históricos. Mecanismos de generación y aceleración del plasma. La familia de propulsores EP. 2. FÍSICA DE PLASMAS APLICADA A PROPULSIÓN Ecuaciones de Maxwell. Unidades típicas en plasmas. Cuasineutralidad. Capas de Debye e interacción plasma-superficie. La función de distribución de velocidades y la ecuación de Boltzmann. Formulaciones multifluidas. Principales procesos de colisión (elásticos, ionizantes, Coulomb, CEX). Dinámica de partículas magnetizadas. Dinámica de fluidos magnetizados: leyes Ohm y Fourier generalizadas. 3. PROPULSORES IONICOS DE REJILLA Principios de funcionamiento: cámara de descarga, rejillas, cátodo hueco. El circuito eléctrico. Modelo global de la cámara de descarga: producción de plasma, balances de corriente y potencia, confinamiento magnético. Física inter-rejillas; la ley de Child. Expansión del chorro de plasma. Leyes de actuaciones. Emisión termoiónica. Física del cátodo hueco. Vida útil del motor. 4. PROPULSORES DE EFECTO HALL Principios de operación. Caracterización experimental. Formulación multifluida 2D. Difusión anómala. Capa de ánodo. Emisión secundaria electrónica en paredes cerámicas. Modelo 1D simplificado: formulación y solución. Análisis de actuaciones y mecanismos de empuje. Erosión de la cámara. Cargas térmicas. Oscilaciones de plasma y de circuito. Chorro de plasma. Influencia de la topología del campo magnético. Configuraciones alternativas (TAL, cilíndrico, de dos etapas, HEMP) 5. PROPULSORES AVANZADOS Propulsor magnetoplasmadinámico (de campo propio y de campo aplicado). El propulsor de plasma de helicon: producción por RF y aceleración por tobera magnética. Micropropulsión.
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
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 y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.