INGENIERIA AERONÁUTICA AERODINÁMICA I SÍLABO I. DATOS

FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AERONÁUTICA
INGENIERIA AERONÁUTICA
AERODINÁMICA I
SÍLABO
I.
DATOS GENERALES:
1.1
1.2
1.3
1.4
ASIGNATURA
CÓDIGO
PRE-REQUISITO
HORAS SEMANALES
1.4.1 TEORÍA
1.4.2 PRÁCTICA
1.5 N° DE CRÉDITOS
1.6 CICLO
1.7 TIPO DE CURSO
1.8 DURACIÓN DEL CURSO
1.9 CURSO REGULAR
EXAMEN
1.10
SUSTITUTORIO
II.
: Aerodinámica I
: 3301-33401
: 3301-33313 y 3301-33211
: 06
: 04
: 02
: 05
: VII
: Obligatorio
: 18 Semanas en total
: 17 Semanas
: 01 Semana
DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA:
La asignatura de Aerodinámica I es de naturaleza teórica-práctica y constituye una
de las bases para que el alumno tenga el conocimiento necesario, para su
aplicación en la carrera de Ingeniería Aeronáutica.
En otras palabras, el propósito de la asignatura consiste en orientar y proporcionar
al alumno los conocimientos fundamentales para que pueda hacer investigación y
a la vez, desarrollar sus capacidades intelectuales y creativas.
Es parte fundamental del curso que el alumno se motive desde el comienzo de la
carrera, por medio de la trasmisión de conocimientos y experiencia de la vida real,
para que investigue y se sienta inmerso en el contenido del currículo y perfil de la
carrera, tanto en los aspectos cognitivo y fundamentos de la aeronáutica.
El desarrollo de la asignatura deberá estimular el espíritu crítico de los fenómenos
físicos y aeronáuticos. El alumno de ingeniería desarrollará su capacidad de
análisis y los conocimientos adquiridos despertaran el interés, para su aplicación
durante la carrera profesional.
Al finalizar el curso, el estudiante será capaz de:

Tener un conocimiento completo de teoría de fluidos perfectos con aplicaciones
a fluidos incompresibles sobre perfiles de ala y configuraciones de vehículos de
vuelo
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



Comprender en mas extensión las propiedades de los fluidos y los
fundamentos de la mecánica de fluidos
Tener un conocimiento de la dinámica de un campo de flujo no viscoso
incompresible
Familiarizarse y entender los parámetros característicos para la aerodinámica
de perfiles alares
Conocer el comportamiento de flujos elementales a velocidades subsónicas
bajas.
El curso comprende (13) unidades de aprendizaje:













Unidad N° 1: Operaciones vectoriales
Unidad N° 2: Conservación de la masa en dinámica de fluidos
Unidad N° 3: Condiciones de conservación de la masa y líneas de corriente en
coordenadas cilíndricas
Unidad N° 4: Conservación del momento lineal
Unidad N° 5: Forma integral de conservación del momento lineal
Unidad N° 6: Principios fundamentales de la termodinámica
Unidad N° 7: Conservación de la energía
Unidad N° 8: Dinámica de un campo de flujo no viscoso e incompresible
Unidad N° 9: Vorticidad y rotacionalidad
Unidad N° 10: Características de vorticidad y circulación
Unidad N° 11: Flujos elementales
Unidad N° 12: Sumando flujos elementales para describir el flujo alrededor de un
cilindro
Unidad N° 13: Introducción a perfiles Joukowski
III. COMPETENCIA
Utiliza y maneja los conceptos de las propiedades de los fluidos y los fundamentos
de la mecánica de fluidos. Conoce como usar los conceptos de conservación de la
masa, momento y energía así como usar los principios de la termodinámica.
Conoce la dinámica de un campo de flujo no viscoso e incompresible. Usar la
ecuación de Bernoulli para determinar la velocidad. Conocer los conceptos de
rotación y circulación, función de corriente, flujos elementales y la superposición
entre ellos para el estudio posterior de un flujo sobre un cilindro. Aplicar los
conceptos aprendidos para el entendimiento de la transformación de un cilindro a
un perfil alar.
Como actitud, logra el pensamiento, razonamiento y criterio lógico y científico para
aplicar sus conocimientos y conceptos aeronáuticos en los problemas reales.
Como destreza, aplica los conceptos aeronáuticos en aplicaciones de
grado de dificultad.
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IV. CAPACIDADES
Capacidad N° 1: Tener un conocimiento completo de las operaciones
vectoriales
Capacidad N°
masa
2: Tener un conocimiento completo de la conservación de la
Capacidad N° 3: Tener un conocimiento completo de las condiciones de
conservación de la masa y familiarizarse con la definición de línea de corriente en
coordenadas cilíndricas.
Capacidad N°
momento lineal
4: Tener un conocimiento completo de la conservación del
Capacidad N°
5: Tener un conocimiento completo de la forma integral de
conservación del momento lineal
Capacidad N°
termodinámica
6: Tener un conocimiento de los principios fundamentales de
Capacidad N°
energía
7: Familiarizarse con la ley de conservación de
Capacidad N°
8: Familiarizarse con la aplicación directa de la conservación
del momento lineal para un flujo no viscoso e incompresible
Capacidad N°
9: Tener un conocimiento completo de las aplicaciones de
vorticidad y el concepto de rotacionalidad
Capacidad N° 10: Iniciarse en comprender la forma correcta del uso de la
ecuación de Bernoulli así como las características de vorticidad y circulación.
Tener un conocimiento en los principios de La Place
Capacidad N° 11: Tener un conocimiento del concepto de la adición de
flujos elementales
Capacidad N° 12: Tener un conocimiento previo enfocado a la descripción del
flujo alrededor de un cilindro
Capacidad N° 13: Tener un conocimiento de los perfiles Joukowski y
su transformada
V. METODOLOGÍA:
Al inicio del curso, el profesor hará la presentación introductoria del mismo y
explicará el sílabo, enfatizando que promoverá la práctica, talleres, investigación y
el diálogo constante con los alumnos para ayudar a que fijen y profundicen mejor
los conceptos, los métodos y conocimientos que vayan adquiriendo.
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Se resaltará la importancia de la participación espontánea de los alumnos en las
clases teóricas y prácticas del curso y que como estudiantes universitarios, no
sólo deben limitarse a conocer lo tratado en clase, sino que deben investigar
sobre los diferentes temas tratados.
En esencia, la asignatura se desarrollará con los siguientes
lineamientos metodológicos:
a)
El profesor del curso, en cada clase presentará: el fundamento teórico
de los diferentes temas, siguiendo el orden que se señala en el
programa analítico. Además desarrollará talleres de problemas y
propiciará y estimulará la intervención de los alumnos en la clase.
Dejará temas y trabajos prácticos (problemas) de diferentes niveles de
complejidad, para que los alumnos investiguen y /o desarrollen en grupo o
en forma personal.
b)
En caso que los alumnos encuentren dificultad para resolver cualquier
problema relacionado con la asignatura, podrán acudir a realizar la
respectiva consulta al profesor responsable de la asignatura.
c)
Es requisito, que el alumno en todos los trabajos prácticos (problemas),
monografías, presentaciones, etc. haga uso intensivo de la Tecnología
de la Información. (Ofimática para Ingenieros, Internet, Intranet, Red de
la EAPIA y Correo Electrónico).
VI. EVALUACIÓN:
El Reglamento vigente de la UAP, exige la asistencia obligatoria a clases y que el
profesor pase la lista de asistencia en cada clase que dicta, registrando las
inasistencias, en el registro proporcionado por la Universidad. Los alumnos no
podrán sobrepasar el 30% de inasistencias justificadas a las horas lectivas
teóricas, ni el 20% a las prácticas para tener derecho a evaluación.
Dada la naturaleza del curso respecto a que imparte conocimientos pero además
es de suma importancia la transmisión directa de la experiencia del profesor y que
los alumnos participen activamente en el aula, se reitera que es de vital
importancia la asistencia a clases.
Debe quedar perfectamente entendido que sólo cuando el alumno asiste a clases,
gana el derecho de ser evaluado y que en todo momento estará presente la
normatividad expresada en el Reglamento de la UAP.
La Modalidad de Evaluación será la siguiente:
Trabajo Académico (TA), El Sistema de Evaluación Permanente de la UAP,
contempla las siguientes modalidades de Trabajo Académico: Participación en
clase. Prácticas calificadas. Seminarios de discusión. Trabajos de investigación,
experimentación u observación. Trabajos de producción. Elaboración de
proyectos. Exposiciones. Trabajos de aplicación. Resolución de casos y
problemas.
Examen Parcial (EP), que consiste de una evaluación teórico - práctico de
conocimiento y donde el alumno dará sus respuestas por escrito.
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Examen Final (EF), que consiste en la evaluación teórico - práctico de
conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por escrito.
La ponderación de notas que el profesor debe mantener es la siguiente:
Descripción
Examen Parcial
Examen Final
Trabajo Académico
Ponderación
Peso 3
Peso 3
Peso 4
Porcentaje
30%
30%
40%
Examen Sustitutorio (ES), que consiste en la evaluación teórico - práctico
de conocimiento de todo el curso y donde el alumno dará sus respuestas por
escrito.
La nota obtenida en el examen Sustitutorio, reemplazará la nota más baja que
el alumno haya obtenido en su Primer examen Parcial o en el Examen Final y de
proceder el reemplazo, se recalculará la nueva nota final.
Las calificaciones de los exámenes se regirán por el sistema vigesimal.
Para aprobar una asignatura se requiere calificación mínima de 11,00 puntos.
Al establecer el promedio final, el residuo igual o superior a cinco décimas (0,5)
como un punto, deberá ser considerado a favor del alumno.
VII. PROGRAMACION DE UNIDADES TEMÁTICAS
Unidad N° 1: Operaciones vectoriales (Introducción)
Capacidad N° 1: Tener un conocimiento completo de las operaciones vectoriales
Semana N° 01:

Conceptual
Revisión de operaciones
vectoriales.
 Coordenadas Cilíndricas.
Ejercicios
Contenidos
Procedimental
 Define
y
conoce
las
principales
operaciones
vectoriales
 Ejercicios
Actitudinal
activamente en
clase
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Participa
Muestra
interés,
disposición
y
auto
gestiona
su
aprendizaje.
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando
preguntas
y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes de clase
Unidad N° 2: Conservación de la masa en dinámica de fluidos
Capacidad N ° 2: Tener un conocimiento completo de la conservación de la
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masa
Semana 02:

Conceptual
Introducción a la dinámica
de fluidos.
 Definición de la ecuación
de conservación
masa
de
la
Contenidos
Procedimental
 Deriva la ecuación de
conservación de la masa
 Conoce
los conceptos
involucrados
en
la
derivación de la ecuación de
la masa
Actitudinal
 Participa activamente en
clase
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes de clase.
Unidad N° 3: Condiciones de conservación de la masa y l íneas de corriente
en coordenadas cilíndricas
Capacidad N° 3: Tener un conocimiento completo de las condiciones de
conservación de la masa Y familiarizarse con la definición de línea de corriente en
coordenadas cilíndricas
Semana N° 03:
Contenidos
Procedimental

 Conoce
la
condición
para
poder
aplicar
correctamente
el
principio
de
conservación de la masa
 Conoce como se define
la función torrente para
un flujo.
•
Define matemáticamente la
 Definición de una línea de
ecuación de una línea de
corriente en coordenadas
corriente en 2D
cilíndricas. Aplicaciones
 Ejercicios
 Define matemáticamente
una línea de corriente en
coordenadas
cilíndricas
para su posterior aplicación
directa.

Ejercicios
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Conceptual
Condición
de
conservación de la masa
para
cualquier
flujo.
Definición
de
función
Torrente. Ecuación
de
una línea de corriente en
2D. Ejercicios
Actitudinal
 Participa activamente en
clase
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Unidad N° 4: Conservación del momento lineal
Capacidad N° 4: Tener un conocimiento completo de la conservación del
momento lineal
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Semana N° 04:


Contenidos
Procedimental
 Conoce el concepto de la
conservación
del
momento lineal en un
Hipótesis de Stokes.
campo de flujo
Ecuaciones de Navier Stokes
 Deriva matemáticamente
PRACTICA 1
la
ecuación
de
conservación del momento
lineal
 Conoce el fundamento de
la hipótesis de Stokes y
su
aplicación
en
la
derivación
de
las
ecuaciones
de
Navier
Stokes
Ejercicios
Conceptual
Conservación del
momento lineal.
Actitudinal
 Participa activamente en
clase
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes de clase
Unidad N° 5: Forma integral de conservación del momento lineal
Capacidad N° 5: Tener un conocimiento completo de la forma integral de
conservación del momento lineal
Semana N° 05


Conceptual
Forma Integral de la
Ecuación del Momento.
Ejercicios
Aplicación a Fluidos de
Propiedad Constante
Contenidos
Procedimental
 Conoce el concepto de la
forma
integral
de
la
Ecuación del Momento
 Aplica el concepto de la
ecuación de momento a
fluidos
de
propiedad
constante
Actitudinal
activamente en
clase.
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Participa
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Unidad N° 6: Principios fundamentales de la termodinámica
Capacidad N° 6: Tener un conocimiento de los principios fundamentales de
termodinámica.
Semana N° 06
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Contenidos
Procedimental
Conceptual
 Conceptos

sobre
la
aplicación
de la
conservación
de
la
energía. Revisión de la
1ra
ley
de la
Termodinámica. Trabajo
Introducción
a
la
derivación
de
la
ecuación de energía
 Conoce los principios de
la
aplicación
de
la
conservación de energía
 Revisa y evalúa los
conceptos de la 1ra ley
de la termodinámica
 Ejercicios
Actitudinal
 Participa activamente en
clase
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
interés,
auto
su
y
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Unidad N° 7: Conservación de la energía
Capacidad N° 7: Familiarizarse con la ley de conservación de energía
Semana N° 07


Conceptual
Derivación de la
Ecuación
de
Energía
Forma Integral de
la Ecuación
de
Energía
Contenidos
Procedimental
 Conoce
los
principios
fundamentales
de
la
conservación de energía
 Deriva matemáticamente
el
principio
de
conservación de energía
Actitudinal
 Participa activamente en
clase
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
interés,
disposición y auto gestiona
su aprendizaje.
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Unidad N° 8: Dinámica de un campo de flujo no viscoso e
incompresible
Capacidad N° 8: Familiarizarse con la aplicación directa de la conservación
del momento lineal para un flujo no viscoso e incompresible
Semana N° 08
Contenidos
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Conceptual
no
viscoso.
Aplicación directa de las
ecuaciones
de
Navier
Stokes. Derivación de la
ecuación de Euler
Derivación
de
la
ecuación de Bernoulli
 Flujo
Procedimental
 Comprende y evalúa los
conceptos
fundamentales
de un flujo no viscoso
 Conoce
la
aplicación
directa
de
la

conservación del momento
 Analiza y comprende la
forma de aplicar las
ecuaciones
de
Navier
Stokes
Examen Parcial
 Comprende y analiza los
criterios involucrados en
la
derivación
de
la
ecuación de Bernoulli
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Actitudinal
 Participa activamente en
clase.
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Unidad N° 9: Vorticidad y rotacionalidad
Capacidad N° 9: Tener un conocimiento completo de las aplicaciones de
vorticidad y el concepto de rotacionalidad
Semana N° 09
Conceptual
 Suposiciones al usar la
Ecuación de Bernoulli.
Vector Vorticidad. Flujo
Irrotacional
 Potencial
Velocidad.
Ecuación de Bernoulli
valido para una línea de
corriente si el flujo es
Rotacional
Contenidos
Procedimental
 Conoce y comprende la
forma matemática
de
usar
la ecuación de vorticidad
 Conoce los conceptos
involucrados
para
la
aplicación de un flujo
Irrotacional
 Conoce el criterio de
potencial de velocidad
Actitudinal
 Participa activamente en
clase.
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Unidad N° 10: Características de vorticidad y circulación
Capacidad N° 10: Iniciarse en comprender la forma correcta del uso de la
ecuación de Bernoulli así como las características de vorticidad y circulación.
Tener un conocimiento en los principios de La Place
Semanas N° 10 a 13
Contenidos
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Conceptual
 Forma correcta de usar
la Ecuación de Bernoulli
 Características
de
Vorticidad.
 Aplicaciones
y
problemas
 Línea Vortex y
Circulación.
Aplicaciones
 Aplicaciones de: línea de
corriente en coordenadas
cilíndricas, condición de
continuidad
en
coordenadas polares
 Flujo irrotacional y
Potencial de velocidad
 Ecuaciones de La Place.
Flujo
Irrotacional
Incompresible. Ecuación
de
La
Place
en
coordenadas
Polares.
Principio de superposición
 Flujos
Elementales:
uniforme en Y, uniforme en
X, uniforme a un ángulo de
ataque, Vortex, Fuente o
Sumidero
PRACTICA 2
Procedimental
comprende
y
aplica la forma correcta
de usar
la
ecuación
de
Bernoulli
 Comprende
las
características de un flujo
vortex y el concepto de
circulación
 Resuelve ejercicios en
forma correcta usando el
concepto de línea de
corriente en coordenadas
cilíndricas y la condición
de
continuidad
en
coordenadas polares
 Conoce,
Actitudinal
 Participa activamente en
clase.
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
 Conoce
el
principio
fundamental
para
la
aplicación de la ecuación
de La Place
 Comprende el principio
de
superposición
y
participa en la aplicación
de la ecuación de
La
Place
en coordenadas
plores
 Conoce
el
concepto
fundamental de cada uno
de los flujos elementales
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente.
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Unidad N° 11: Flujos elementales
Capacidad N ° 11: Tener un conocimiento del concepto de la adición de flujos
elementales
Semana N° 14
Conceptual

Ejercicios de flujos
Elementales.

Sumando
flujos
elementales
para
describir el flujo alrededor
de un cilindro.
Contenidos
Procedimental
Actitudinal
 Comprende
la
 Participa activamente en
importancia
de
los
clase.
conceptos de cada
 Desarrolla
un
espíritu
flujo
elemental
para la posterior
crítico aplicación
y constructivo. en
flujos complejos.
 Muestra
interés,
disposición
y
auto
gestiona
su
aprendizaje.
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Unidad N° 12: Sumando f lujos elementales para describir el flujo
alrededor de un cilindro
Capacidad N° 12: Tener un conocimiento previo enfocado a la descripción del
flujo alrededor de un cilindro
Semana N° 15:
Conceptual


Distribución
de
la
Presión. Sustentación
y
Arrastre. Ejercicios
Flujo alrededor de un
cilindro con circulación.
Sustentación
y
Arrastre.
Teorema
de Kutta.
Contenidos
Procedimental
 Conoce
el
concepto
fundamental
de
cada
uno
de los flujos elementales
 Comprende la importancia
de los conceptos de cada
flujo elemental para la
posterior aplicación en
flujos complejos
 Conoce el concepto de un
flujo alrededor de un
cilindro. Comprende el
concepto
de
la
distribución de presión.
Comprende el concepto
de sustentación, arrastre.
Comprende el concepto
de circulación
Actitudinal
 Participa activamente en
los casos prácticos
y talleres.
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
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Unidad N°13: Introducción a perfiles Joukowski
Capacidad N° 13: Tener un conocimiento de los perfiles Joukowski y su
transformada
Semana N° 16:
Conceptual
Ejercicios
de
distribución de presión,
sustentación y arrastre
Introducción a Perfiles
Joukowski


Contenidos
Procedimental
 Conoce el concepto de un
flujo alrededor de un cilindro
 Comprende el análisis de
un flujo alrededor de un
cilindro y su aplicación a
la transformación de un
flujo alrededor de un perfil
alar
mediante
la
transformada
de
Joukowski
Actitudinal
 Participa activamente en
clase.
 Desarrolla
un
espíritu
crítico y constructivo.
 Muestra
disposición
gestiona
aprendizaje.
y
interés,
auto
su
 Reflexiona
sobre
la
importancia de los temas
realizando preguntas y
buscando información.
Fuentes de Referencia: Apuntes del docente
Semana N° 17
Examen Final
Semana N° 18
Examen Sustitutorio
VIII.
BIBLIOGRAFÍA.
•
•
•
•
Aerodynamics for Engineers, by Bertin and Smith
Introduction to Flight by John D. Anderson
Theodhore Von Karmas. Aerodinámica. INTA
Carmona, A. Isidoro. Aerodinámica y Actuaciones del Avión. Ed. Paraninfo.

Pueblo Libre, Marzo del 2015
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