Propulsio aeroespacial
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Propulsio aeroespacial

on

  • 172 views

Memòria del meu projecte de recerca de 4t ESO

Memòria del meu projecte de recerca de 4t ESO

Statistics

Views

Total Views
172
Views on SlideShare
172
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
1
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Propulsio aeroespacial Propulsio aeroespacial Document Transcript

  • PROJECTE DE RECERCAPropulsió d’Aeronaus Modernes Quin ha estat i quin serà el seu impacte? Miquel Martí Pou 4 ESO C Institut Lluís Domènech i Montaner Canet de mar, 20 de Maig de 2012.
  • ÍNDEXINTRODUCCIÓ..................................................................................................................21-HISTÒRIA....................................................................................................................3-42-COMBUSTIBLES..........................................................................................................4-52.1-COMBUSTIBLES D’AVIONS2.2-COMBUSTIBLES ESPACIALS3-SISTEMES DE PROPULSIÓ........................................................................................6-103.1-MOTORS COET3.2-MOTORS A REACCIÓ3.3-ACCELERACIÓ PER ELECTROMAGNETISME3.3.1-PROPULSIÓ IÒNICA3.4-SISTEMES ALTERNATIUS3.5-MAG-BEAM4-RELACIÓ ENTRE LES AERONAUS I LA GLOBALITZACIÓ...............................................115-COM ESTUDIAR ENGINYERIA AEROESPACIAL?..........................................................126-CONCLUSIÓ............................................................................................................13-146.1-VALORACIÓ PERSONAL
  • “Un cop hagis volat, caminaràs per la terra mirant al cel, on vas ser i ontrigaràs a tornar.” Leonardo Da Vinci View slide
  • INTRODUCCIÓEn l’època en la qual vivim l’enginyeria aeroespacial és un dels camps mésatractius i importants de la tecnologia, i per aquest motiu és, també, unade les feines més sol·licitades. Amb el meu treball pretenc demostrar laimportància de l’enginyeria aeroespacial en la societat que vivim,especialment enfocat en un futur pròxim.Ara bé, els problemes ecològics i mediambientals de la propulsiómitjançant substàncies químiques també hi són molt presents. Parlarédels problemes que hi ha i de les seves possibles solucions.Finalment, m’agradaria indicar que aquest projecte només és unaprecuela del treball de recerca de batxillerat, on l’objectiu final ésaconseguir construir un prototip d’un dels sistemes de propulsió quedurant el treball presentaré.Començarem fent un breu context històric de l’evolució de l’aeronàutica,on ens podrem situar per entendre més bé els processos que ens hanportat fins als transbordadors espacials i satèl·lits. Cal dir que em limitaréa la propulsió d’astronaus i avions, ja que el tema general de l’aeronàuticaengloba una gran quantitat de sistemes de propulsió. 2 View slide
  • 1-CONTEXT HISTÒRICDes dels inicis del pensament humà, l’home sempre ha aspirat a arribar atocar el cel, ha somiat viatjar més enllà de les estrelles. Genis comLeonardo Da Vinci ho van intentar, i van estar molt a prop d’aconseguir-ho: fins i tot els seus esquemes s’assemblaven al que ara coneixem perhèlice, també es van adonar de la importància de la forma de l’aeronau. Primitiva hèlice dissenyada per Da VinciPerò no va ser fins l’any 1903, quan Wilbur i Orville Wright van realitzar elprimer vol amb un aeroplà, amb el quan van aconseguir recórrer 260metres en 59 segons. Els germans Wright van ser pioners en la història del’aviació. Des d’aleshores, es va produir un ràpid avenç de les aeronaus, gràcies a lainfluència de la Primera i Segona Guerra Mundial. Aquest ràpida evolucióva arribar fins el punt que a l’any 1957, la URSS va llençar el primer satèl·lita l’espai, l’Sputnik, i quatre anys més tard, l’any 1961 va enviar el primerhome a l’espai, l’astronauta YuriGagarin. Però EUA els hi va passar al 3
  • davant quan Neil Armstrong va posar per primera vegada els peus sobre lasuperfície de la Lluna.El proper avenç tecnològic es va produir durant la Guerra del Golf quan vaaparèixer per primer cop l’avió espia americà F-117 Nighthawk, el qualdisposava de tecnologia furtiva, una tecnologia que permet ser invisible aradars. Això li va permetre penetrar en les línies enemigues sense serdetectat i bombardejar-les.En el meu treball podreu veure els avenços tecnològics en sistemes depropulsió i dissenys de les aeronaus que s’han fet des d’aleshores, iintentarem investigar sobre quin futur ens espera en aquest sentit. Quinaserà la nostra pròxima meta? Neil Armstrong Fent els primers passos a la Lluna2-COMBUSTIBLESEn aquest apartat comentarem els tipus de combustibles que es fan serviren l’aviació moderna. Actualment gairebé tots els combustibles que es fanservir són contaminants i no renovables. Tot i això, s’estan plantejantsistemes de propulsió alternatius, que comporten, també, combustiblesalternatius. 4
  • 2.1-COMBUSTIBLES D’AVIONSEl querosè és el combustible més comú pel que fa als motors a reacciód’avions, tan comercials com militars. Aquest combustible és producte delrefinament del petroli, encara que no és tan fi com per exemple la nafta.Però com que els avions gasten tant de combustible durant un vol, surtmés rentable comprar combustibles no tant refinats.També poden utilitzar l’aeronafta si disposen d’un motor alternatiu depistons, però actualment n’hi ha molt pocs. També cal dir que des de fapocs anys s’han començat a fer proves amb biocombustibles que nocontaminin tant.2.2-COMBUSTIBLES ESPACIALSEl més utilitzat en missions fora de l’atmosfera és el motor criogènic, ons’utilitza la reacció de molècules d’H2 i O2 a pressió per aconseguirl’empenyiment desitjat. Els combustibles han d’estar en estat líquid, és adir, que s’han de refredar a una temperatura de -200ºC.També s’utilitzen els combustibles hipergòlics, que es componen de dossubstàncies separades en tancs diferents que quan entren en contacte esprodueix la ignició, sense cap necessitat d’una font d’ignició. Aquestcombustible també és molt utilitzat ja que permet realitzar maniobresprecises.I finalment ens queden els combustibles sòlids, on es produeix la oxidaciód’un sòlid, normalment pols d’alumini, amb un oxidant, que generalmentés perclorat d’amoni. Aquest sistema es sol utilitzar en el llançament deles naus, ja que quan comença el procés ja no es pot aturar. 5
  • 3-SISTEMES DE PROPULSIÓA continuació us presentaré els principals tipus de sistemes de propulsióutilitzats en l’actualitat, i el futur que ens espera en aquest sentit.3.1-MOTORS COETEls motors coets han estat els més utilitzats en les missions espacialsdurant el segle XX. En aquests motors, es fa reaccionar un sòlid, un líquid oun gas, normalment hidrogen líquid o querosè, amb un oxidant a lacambra de combustió, normalment oxigen. El gas procedent daquestareacció es deixa sortir per una obertura, cosa que fa que produeixi energiacinètica. Coet en procés d’ignicióAquest motor és el més potent en relació al seu pes, la seva reacció ésinstantània i com que no utilitza oxigen atmosfèric el fa apte per missionsespacials. Ara bé, en un futur pròxim aquest tipus de motors seransubstituïts per altres més eficients i que assoleixin major velocitat. 6
  • 3.2-MOTORS A REACCIÓEls motors de reacció consisteixen a que laire entra al motor, passa per uncompressor, que fa augmentar la pressió. Després es crema elcombustible, normalment querosè i el gas produït per aquest és expulsatfora del motor a altes velocitats per tal daconseguir lempenyimentdesitjat. Esquema dun motor a reacció.La majoria davions porten aquest tipus de motors, i actualment s’haintroduït un avenç en els motors de reacció: als motors de primerageneració tot l’aire entrava dins la cambra de combustió, però actualment,en els motors de segona generació, una part de l’aire passa per fora lacambra de combustió, i amb això s’aconsegueix reduir el soroll i lacontaminació. Motor a Reacció Harrier 7
  • 3.3-ACCELERACIÓ PER ELECTROMAGNETISMEEn aquest sistema de propulsió s’acceleren els reactius carregatselèctricament (ions) amb camps magnètics o electromagnètics. Mitjançantaquesta acceleració s’aconsegueix l’empenyiment desitjat.Hi ha molts tipus de motors electromagnètics, però els principals són elsmotors iònics.3.3.1-PROPULSIÓ IÒNICAAquest tipus de propulsió consisteix a lacceleració dions de principalmentgasos nobles per tal daconseguir una acceleració. Als àtoms de gasosnobles sels bombardeja amb ions a través dun càtode. Esquema motor iònic.En aquest esquema es pot veure més o menys la distribució delscomponents. Els ions sacceleren mitjançant un camp magnètic i aixòprovoca lenergia cinètica que fa moure laeronau. 8
  • 3.4-SISTEMES ALTERNATIUSEn aquests sistemes no hi ha combustible dins la nau, i per tant, tampoccontaminen i són totalment ecològics, ara bé, de moment nomésserveixen per propulsar petites sondes i satèl·lits, ja que no genera gaireempenyiment. Estació Espacial InternacionalEls principals sistemes usats per aquest tipus de propulsió són: velessolars, mitjançant cables, mitjançant veles magnètiques i mitjançantplasma mini-magnetoesfèric.3.5-MAG-BEAMFa uns quants anys, concretament al 2004, el científic Robert Winglee dela Universitat de Washington va dissenyar l’anomenada Mag-Beam.Aquest sistema de propulsió consisteix a lacceleració de la nau mitjançantun raig de plasma magnètic amb el qual la nau sacceleraria a una velocitatde 20 km/s. És a dir, que tan sols trigaria 90 dies a anar al planeta Mart i 9
  • tornar, en comptes dels dos anys i mig que trigaria a anar-hi una nauconvencional. Dibuix 3d Mag-BeamPerò perquè això fos possible shauria de posar un altre emissor de rajos alplaneta Mart perquè frenés la nau a mesura que aquesta sacosta alplaneta vermell. Però això va ser una idea de fa ja 8 anys, i ja quecomportaria grans despeses econòmiques es va descartar. Però ara hatornat a agafar força. Però no com a propulsor de naus sinó com anetejador de la ferralla espacial que envolta el nostre planeta.El raig de plasma empenyeria el objectes cap a latmosfera, on escremarien durant la reentrada. 10
  • 4-RELACIÓ ENTRE LES AERONAUS I LA GLOBALITZACIÓActualment vivim en un món hipercomunicat on podem saber què passa al’altra punta en poc segons. També s’ha instaurat un comerç mundial demercaderies on cada país exporta els seus productes fins i tot a lesantípodes. Res d’això s’hauria aconseguit si no hi hagués hagut avençostecnològics en les aeronaus que permetessin portar, per exemple, menjar,d’un país a un altre en poques hores. A part de transportar mercaderies,els avions també s’encarreguen de transportar empresaris, que podennegociar contractes comercials per tot el món en pocs dies o, fins i tot,hores.L’augment de l’ús de les aeronaus ha comportat que els preus cadavegada siguin més baixos i més gent hi pugui accedir. Però aquestaugment també ha comportat que la contaminació ambiental augmenti,fins a un 15% en alguns casos.Aquest tema no ha estat totalment desenvolupat, tot i així espero poderaprofundir-hi més a batxillerat. 11
  • 5-COM ESTUDIAR ENGINYERIA AEROSESPACIAL?Si vols estudiar enginyeria aeroespacial a Espanya, aquestes són lesuniversitats en les quals es pot cursar:-Universitat Politècnica de Catalunya-Universitat Politècnica de Madrid-Universitat Carlos III de Madrid-Universitat de Càdiz-Universitat de León-Universitat de Sevilla-Universitat Politècnica de ValènciaLa nota de tall oscil·la entre 10 i 12 sobre 14 (8-8,5/10). Les ponderacionsa Catalunya valoren amb 0,2 les assignatures Dibuix Tècnic, Física iMatemàtiques, i fora de Catalunya també es valora Química.Crec que és una carrera molt interessant, i és molt recomanable peraquells qui volen superar-se ells mateixos i les fronteres que els envolten. Classe enginyeria aeroespacial UPC 12
  • 6-CONCLUSIÓEn general, els avions han estat l’avenç tecnològic més important de totsels temps, ja que, com he dit abans, des dels inicis de la història hemsomiat volar com els ocells.També ha servit per portar fins al límit la curiositat humana, portant-nosfins a la lluna, i en el cas de la sonda Voyager, fins més enllà del sistemasolar.Tot i així encara hem de millorar molt respecte a la contaminació queprodueixen els motors a reacció, desenvolupant, entre d’altres, solucionscom el Mag-Beam.L’avenç tecnològic dels avions ha influït en la globalització mundial, i haafavorit l’exportació entre països separats per oceans i continents.Aquest projecte m’ha servit per saber tots els sistemes de propulsióutilitzats en les aeronaus modernes, comprendre com funcionen icomençar a introduir-me en el món de l’aeronàutica.6.1-VALORACIÓ PERSONALAbans de començar a fer el treball em pensava que seria més fàcil trobarla informació, però resulta que ha estat més difícil del que em pensava,m’ha costat bastant trobar la informació.El que jo buscava era tenir una idea general per tal de no començar dezero a batxillerat, i crec que ho he aconseguit. En el treball de batxilleratpretenc recuperar la informació del blog i començar a construir un motorjo mateix, i a mesura que el vagi construint anar publicant els avenços alblog.M’ha agradat molt entrar en contacte amb totes les aplicacions queexisteixen al blog, ja que jo ja havia tingut una experiència prèvia, però no 13
  • havia aprofundit tant com ara. Les aplicacions com el gadgets, el cooliris iel prezi són impressionants.També m’ha agradat ajudar els companys amb els problemes tecnològicsque han sortit, i també agraeixo l’ajuda que hem rebut amb el programaPrezi.L’ambient de treball ha estat molt amè i ha estat molt fàcil treballar.Agraeixo el fet de treballar individualment, ja que també està bé que havegades puguis plasmar les teves idees sense haver de discutir lespreferències amb ningú.Amb tots els programes que hem descobert aquesta setmana, crec quel’any que bé, si es torna a fer aquest projecte, serà molt més enriquidor iprofitós per als estudiants. D’altra banda, crec que els temes dels blogshan estat molt ben escollits i molts d’ells són molt interessants. Em sapgreu no haver pogut fer cap entrevista, però espero durant l’any que bépoder posar-me en contacte amb diversos professor d’enginyeriaaeroespacial de la UPC.MOLTES GRÀCIES! 14