- Universidad Politécnica de Madrid

Escuela de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio
Universidad Politécnica de Madrid
Tecnología Aeroespacial
Examen final
(3º parcial)
Fecha: 11/01/2012
Preguntas de teoría
1. La categoría de una pista según la OACI viene dada por un número y una letra que están definidas en función de
a) la envergadura y el peso del avión.
b) la distancia de despegue y el peso del avión.
c) la distancia de aterrizaje y la envergadura del avión.
d) la longitud de la pista y el peso del avión.
e) la longitud de la pista y la envergadura del avión. X
2. Los siguientes elementos forman parte del lado de tierra de un aeropuerto:
a) torre de control, edificio terminal y puertas de acceso.
b) edificio terminal, pistas de vuelo y torre de control.
c) pistas de vuelo, calles de rodadura y zonas de aparcamiento de aviones.
d) edificio terminal, calles internas y transportes internos del aeropuerto. X
e) pistas de vuelo, áreas de carga y descarga y torre de control.
3. Un avión está en la aproximación final para aterrizar en la pista 36 de un aeropuerto, por lo que esta volando hacia
el
a) norte. X
b) sur.
c) noreste.
d) noroeste.
e) este.
4. Durante el aterrizaje de un avión de transporte de pasajeros se parte una pata del tren de aterrizaje, pero el avión se
detiene sin que haya ningún pasajero o miembro de la tripulación herido. Según la OACI, este acontecimiento es
a) una catástrofe, ya que el avión sufrio daño estructural.
b) una contingencia, porque no hay personas heridas.
c) un incidente, porque no hay personas heridas.
d) un accidente, ya que el avión sufrio daño estructural. X
e) ninguna de las anteriores es correcta.
5. Los sistemas de navegación inercial pueden clasificarse como
a) autonomos, ya que no consumen energía de la aeronave.
b) no autonomos, ya que no requieren de información externa a la aeronave.
c) no autonomos, ya que requieren de información externa a la aeronave.
d) autonomos, ya que no requieren de información externa a la aeronave. X
e) pasivos, ya que no consumen energía de la aeronave.
6. Para navegaciones largas entre dos puntos separados grandes distancias, desde el punto de vista económico es
conveniente seguir
a) una ruta loxodrómica, ya que es la mínina distancia entre dos puntos medida sobre la superficie de una esfera.
b) una ruta loxodrómica, ya que es la máxima distancia entre dos puntos medida sobre la superficie de una esfera.
c) una ruta ortodrómica (círculo máximo), ya que es la curva sobre una esfera que resulta de mantener el rumbo
constante.
d) una ruta ortodrómica (círculo máximo), ya que es la mínina distancia entre dos puntos medida sobre la superficie de una esfera. X
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(3º parcial)
Fecha: 11/01/2012
e) ninguna de las anteriores es correcta.
7. El ILS es
a) una ayuda radioeléctrica para el aterrizaje. X
b) una ayuda para navegar en áreas donde no hay cobertura GPS.
c) un complemento del DME para localizar exactamente la posición del avión en ruta.
d) un sistema de navegación inercial para el aterrizaje a ciegas.
e) un sistema de navegación que da la distancia exacta al punto de impacto en el aterrizaje.
8. ¿Cuál de los siguientes elementos no forma parte de la plataforma de un vehículo espacial?
a) La estructura.
b) Las baterías y los paneles solares
c) El ordenador de a bordo.
d) La cámara de observación. X
e) El subsistema de control térmico.
9. El número de aviones que pueden aterrizar cada hora en una pista depende principalmente de
a) las velocidades de entrada en pérdida de los aviones.
b) las envergaduras de los aviones.
c) los pesos de los aviones. X
d) las zonas libres de obstáculos al final de la misma.
e) la pendiente de la senda del ILS de cada pista.
10. Los niveles de vuelo están definidos
a) en miles de pies y la separación entre niveles en cientos de pies.
b) en miles de pies y la separación en miles de pies.
c) en cientos de pies y la separación en cientos de pies.
d) en cientos de pies y la separación en miles de pies. X
e) ninguna de las anteriores es cierta.
11. Un VOR es una ayuda a la navegación aérea
a) semejante al LORAN pero menos hiperbólico.
b) complementario del NDB para distancias cortas.
c) básico para que el DME pueda fijar la posición angular.
d) omnidireccional en VHF. X
e) de haz director según la aerovía.
12. La capacidad de un lanzador está relacionada con
a) la velocidad a la que puede inyectar un satélite.
b) la velocidad con la que puede llegar a órbita geoestacionaria.
c) la altitud del perigeo con una carga útil dada.
d) la masa que puede inyectar en una cierta órbita. X
e) ninguna de las anteriores es correcta.
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(3º parcial)
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Preguntas de respuesta numérica
Problema (5 preguntas)
Un satélite se encuentra en una órbita circular de aparcamiento, cuyo radio es 7000 km, alrededor de la Tierra, y su
destino final es una órbita circular de 42000 km de radio. Dicho cambio de órbitas se realizará mediante una transferencia
de Hohmann. Sabiendo que el satélite tiene una masa inicial de 3500 kg y está equipado con un motor cohete cuyo impulso
específico es Is = 400 s (datos: parámetro de gravitación de la Tierra, µT = 3.986 × 1014 m3 /s2 = 398600 km3 /s2 ), se pide:
21. Calcular el módulo de la velocidad del satélite en la órbita de 7000 km (unidades: expresar la respuesta en km/s)
Solución
La velocidad de satelización de la órbita circular de aparcamiento es
r
u pr =
µ
= 7.55 km/s ± 0.20 km/s.
r pr
22. Calcular la suma de todos los incrementos de velocidad necesarios (o velocidad característica de la misión) para
pasar de la órbita circular de 7000 km de diámetro, a la órbita circular de 42000 km de diámetro. (unidades: expresar
la respuesta en km/s)
Solución
La órbita de trasferencia debe ser una elipse cuyo perigeo coincida con la órbita de aparcamiento y el apogeo
con la órbita deseada. Por lo tanto el semieje mayor de esta órbita es
a=
(r pr + rgeo )
= 24500 km.
2
La velocidad en el perigeo de esta órbita es
s
up =
2µ µ
− = 9.88 km/s,
rp
a
obteniéndose que el incremento de velocidad para pasar de la órbita de aparcamiento a la de transferencia
es ∆u1 = u p − u pr = 2.33 km/s.
Para determinar el segundo impulso se calcula la velocidad en el apogeo de la órbita de transferencia y la
velocidad de satelización de la órbita final:
r
2µ µ
ua =
− = 1.65 km/s,
r
a
r a
µ
u f inal =
= 3.08 km/s.
r f inal
El incremento de velocidad final para alcanzar la órbita final es ∆u2 = u f inal − ua = 1.43 km/s. El incremento
total de velocidad es ∆utotal = ∆u1 + ∆u2 = 3.76 km/s ± 0.10 km/s
23. Calcular el semi-periodo de la órbita de transferencia. (unidades: expresar la respuesta en minutos)
Solución
La 3º ley de Kepler dice que:
T2
4π 2
=
;
a3
µ
por tanto, el semi-periodo de esta órbita es
T
=π
2
s
a3
= 318.05 min ± 8 min.
µ
24. Calcular el combustible necesario para realizar la maniobra. (unidades: expresar la respuesta en kg)
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Solución
La masa final del satélite al terminar la maniobra es
∆utotal
m1 = m0 exp −
= 1339.8 kg;
Is g0
por tanto la masa de combustible utilizada es mc = m0 − m f = 2160.2 kg ± 55 kg.
25. Calcular la velocidad característica de la misión (la suma de todos los incrementos de velocidad necesarios), si
en lugar de usar una transferencia de Hohmann, la transferecia se realiza mediante dos impulsos tales que tras
el primero el satélite se aleja del centro de atracción siguiendo una recta que pasa por dicho centro y llega con
velocidad nula al segundo impulso que lo sitúa en la órbita circular final. (unidades: expresar la respuesta en km/s)
Solución
Aplicando la conservación de la energía en la recta se tiene
u2f t
µ
µ
u2i
−
=
−
2
r pr
2
r f inal
Como u f t = 0 resulta
s
ui =
2µ
1
1
−
r pr r f inal
= 9.74 km/s
Como las velocidades antes y después del
qprimer impulso son perpendiculares entre si
se tiene que el primer impulso es ∆u1 = u2pr + u2i = 12.32 km/s.
q
Por su parte ∆u1 = u f inal = r µ = 3.08 km/s, por lo tanto la velocidad característica
f inal
es 15.40 ± 0.77 km/s
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