Załącznik nr 2 uchwala200351_2

Załącznik Nr 2 do uchwały Nr 51/2003 RG
z dn. 16.10.03r.
STANDARDY NAUCZANIA DLA KIERUNKU STUDIÓW:
LOTNICTWO I KOSMONAUTYKA
STUDIA MAGISTERSKIE
I. WYMAGANIA OGÓLNE
Studia magisterskie na kierunku lotnictwo i kosmonautyka trwają 5 lat (10
semestrów). Łączna liczba godzin zajęć powinna wynosić nie mniej niż 3600, w tym 1785
godzin określonych w standardach nauczania.
II. SYLWETKA ABSOLWENTA
Absolwent studiów magisterskich na kierunku lotnictwo i kosmonautyka otrzymuje
tytuł zawodowy magistra inżyniera. Studia magisterskie na tym kierunku powinny prowadzić
do wykształcenia specjalistów dla nowoczesnego przemysłu lotniczego oraz innych gałęzi
przemysłu pracujących na rzecz lotnictwa i kosmonautyki. Kształcenie na tym kierunku
powinno uwzględniać potrzeby użytkowników statków powietrznych i obiektów
kosmicznych w zakresie ich eksploatacji, mając na uwadze wymagania międzynarodowe
dotyczące kwalifikacji personelu. Absolwenci, w oparciu o gruntowną wiedzę i umiejętności
określone w przedmiotach podstawowych, kierunkowych oraz specjalnościowych powinni
być przygotowani do podjęcia twórczej pracy projektowo-konstrukcyjnej i naukowobadawczej, związanej z budową i eksploatacją statków powietrznych i obiektów
kosmicznych, w podmiotach krajowych, jak i zagranicznych – zwłaszcza europejskich.
III GRUPY PRZEDMIOTÓW I MINIMALNE OBCIĄŻENIA GODZINOWE
A. PRZEDMIOTY KSZTAŁCENIA OGÓLNEGO
B. PRZEDMIOTY PODSTAWOWE
C. PRZEDMIOTY KIERUNKOWE
Razem:
405
690
690
1785
IV PRAKTYKI
Program studiów powinien przewidywać dwie praktyki, w tym dyplomową, w
łącznym wymiarze 8 tygodni.
V PRZEDMIOTY W GRUPACH I MINIMALNE OBCIĄŻENIA GODZINOWE
A. PRZEDMIOTY KSZTAŁCENIA OGÓLNEGO
405
1. Przedmiot do wyboru
2. Ekonomia
3. Język obcy
4. Wychowanie fizyczne
90
45
180
90
B. PRZEDMIOTY PODSTAWOWE
690
1. Matematyka
2. Informatyka
3. Fizyka
4. Mechanika ogólna
5. Mechanika ciała stałego
6. Mechanika płynów
7. Termodynamika
8. Grafika inżynierska i zapis konstrukcji
270
45
120
60
30
45
60
60
C. PRZEDMIOTY KIERUNKOWE
690
1. Metody numeryczne w projektowaniu konstrukcji
lotniczych
2. Komputerowe techniki projektowania
3. Aerodynamika
4. Mechanika lotu
5. Podstawy elektrotechniki
6. Podstawy elektroniki
7. Podstawy automatyki
8. Materiały lotnicze
9. Wytrzymałość materiałów i konstrukcji lotniczych
10. Podstawy konstrukcji maszyn
11. Silniki lotnicze i kosmiczne
12. Wyposażenie pokładowe
13. Technologia lotnicza i kosmiczna
14. Budowa i projektowanie obiektów latających
15. Eksploatacja statków latających
30
60
30
45
45
45
45
30
60
60
45
60
45
60
30
VI TREŚCI PROGRAMOWE PRZEDMIOTÓW
A. PRZEDMIOTY KSZTAŁCENIA OGÓLNEGO
1. Przedmiot do wyboru
1.1. Ewolucja wszechświata
Kosmologia i jej rozwój: statyczny Wszechświat Einsteina, modele Wszechświata
niestacjonarnego Friedmana, prawo Hubble’a, promieniowanie reliktowe. Ewolucja
Wszechświata – ery: pierwotna, gwiazdowa, degeneracji, czarnych dziur oraz ciemna.
Modele powstania Wszechświata w świetle fizyki wysokich energii – powstanie
galaktyk. Ewolucja gwiazd. Układy planetarne: słoneczny, pozasłoneczne.
1.2. Medycyna lotnicza i kosmiczna
Aspekty medyczne w historii lotnictwa i lotów kosmicznych. Wpływ warunków lotu
w statkach powietrznych na organizm ludzki, w tym: dużych przyspieszeń, turbulencji
atmosferycznych, szybkich zmian ciśnienia atmosferycznego i położeń
przestrzennych. Ograniczenia eksploatacyjne wynikające z odporności człowieka na
warunki lotu. Problemy medyczne lotów orbitalnych i międzyplanetarnych.
Długotrwałe funkcjonowanie w warunkach nieważkości – możliwości adaptacyjne
2
organizmu ludzkiego. Zagadnienia
uwzględnieniem sytuacji awaryjnych.
przetrwania
w
lotach
kosmicznych
z
1.3. Ochrona środowiska
Zagrożenia dla środowiska ze strony lotnictwa i kosmonautyki. Zanieczyszczenia
środowiska związane z lotnictwem i kosmonautyką. Hałas naziemny i z powietrza
wynikający z ruchu lotniczego oraz statków kosmicznych; ograniczenia z tym
związane w ruchu lotniczym i lokalizacji obiektów lotniczych. Prawo krajowe i
międzynarodowe w zakresie ochrony środowiska. Aspekty ekonomiczne ochrony
środowiska.
2. Ekonomia
Podstawowe kategorie i prawa ekonomiczne. Ogólne uwarunkowania wzrostu
produkcji i rozwoju ekonomicznego. Przedsiębiorstwo i rynek w gospodarce. Cele
ekonomiczne przedsiębiorstwa. Kooperacja w przemyśle lotniczym. Problemy
planowania. Elastyczność przemysłowa. System rezerw przedsiębiorczości. Czynnik
ludzki we współczesnej gospodarce. Wybrane problemy międzynarodowych
stosunków ekonomicznych.
B. PRZEDMIOTY PODSTAWOWE
1. Matematyka
Liczby rzeczywiste i zespolone. Elementy geometrii analitycznej na płaszczyźnie i w
przestrzeni trójwymiarowej, rachunek wektorowy. Macierze i wyznaczniki. Ciągi i
szeregi liczbowe. Granica i ciągłość funkcji rzeczywistych jednej i wielu zmiennych
rzeczywistych. Pochodna, pochodne cząstkowe. Funkcja pierwotna, całka oznaczona,
całki wielokrotne, całki krzywoliniowe i powierzchniowe. Twierdzenie o wartości
średniej. Twierdzenie Taylora. Ekstrema funkcji jednej i wielu zmiennych
rzeczywistych. Szeregi funkcyjne, szeregi potęgowe i trygonometryczne. Funkcje
zmiennej zespolonej, wielomiany w ciele liczb zespolonych. Transformacje Fouriera i
Laplace’a. Równania różniczkowe zwyczajne, metody rozwiązywania równań różnych
typów. Równania i układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania (w
szczególności metoda „uzmienniania stałych”). Równania różniczkowe cząstkowe i
ich podstawowa klasyfikacja. Interpretacja fizyczna równań różniczkowych
cząstkowych drugiego rzędu typu parabolicznego, eliptycznego i hiperbolicznego.
Elementy geometrii różniczkowej. Zmienna losowa, rozkłady i ich parametry. Funkcje
zmiennych losowych. Wielowymiarowe funkcje losowe – korelacja i regresja. Procesy
stochastyczne. Hipotezy stochastyczne i ich weryfikacje.
2. Informatyka
Systemy operacyjne. Pakiety biurowe i graficzne. Języki programowania (zmienne i
stałe, operacje arytmetyczne relacyjne i logiczne, deklaracje typów, instrukcje
podstawiania sterujące i wejścia-wyjścia, funkcje biblioteczne, podprogramy, moduły,
struktury, podstawowe operacje algorytmiczne). Proste algorytmy numeryczne i
kombinatoryczne. Rozwiązywanie układów równań liniowych i nieliniowych.
Interpolacje funkcjami sklejanymi. Zagadnienia brzegowe dla równań różniczkowych
zwyczajnych.
3
3. Fizyka
Zasada względności. Czasoprzestrzeń. Transformacje Lorentza. Kinematyka i
dynamika relatywistyczna. Siła. Ładunek, pole ładunku w ruchu jednostajnym i
przyspieszonym. Oddziaływanie ładunków w ruchu. Fale elektromagnetyczne.
Rezonatory. Światłowody. Sformułowanie wariacyjne mechaniki i elektrodynamiki.
Elementy mechaniki statystycznej. Optyka geometryczna i falowa. Elementy
elektrono-optyki, zastosowania w technice. Elementy wibro-akustyki – dźwięki
słyszalne i niesłyszalne. Ultradźwięki. Fizyka kwantowa: zjawiska zachodzące w skali
atomowej i subatomowej. Zarys mechaniki kwantowej – podstawowe postulaty i
równania. Kwantowa transmisja informacji (kubity). Proste zastosowania mechaniki
kwantowej do opisu ciał stałych. Kwantowanie pola elektromagnetycznego. Moment
pędu na przykładzie atomu wodoru. Spin. Statystyki kwantowe.
4. Mechanika ogólna
Siły i momenty. Tarcie ślizgowe i toczne. Równania równowagi. Kinematyka punktu
oraz bryły. Ruch punktu materialnego oraz ciała sztywnego o masie stałej i zmiennej.
Dynamika punktu materialnego. Pęd, kręt, energia punktu, układu punktów oraz ciała
sztywnego o masie stałej i zmiennej. Równania ruchu. Układy drgające – modele
liniowe, dyskretne i ciągłe. Drgania parametryczne, samowzbudne i losowe.
Sterowanie drganiami.
5. Mechanika ciała stałego
Ustroje liniowe i nieliniowe geometrycznie i materiałowo. Zasady modelowania i
analizy wytrzymałościowej ustrojów. Analiza przemieszczeń, stanu odkształcenia i
stanu naprężenia. Równania konstytutywne stanu sprężystego i plastycznego. Ciała
izotropowe i nieizotropowe (kompozyty). Podstawy oceny bezpieczeństwa ustrojów.
Energia odkształcenia. Twierdzenia i metody energetyczne.
6. Mechanika płynów
Opis stanu i ruchu płynu. Elementy hydrostatyki – równanie równowagi, parcie cieczy
na ścianki. Równanie ciągłości. Równanie Eulera. Całki równania Eulera: równanie
Bernoulliego, równanie Cauchy-Lagrangea. Elementy kinematyki. Ruch wirowy,
cyrkulacja, model wiru Rankina. Tensor prędkości deformacji i tensor naprężeń.
Równanie Naviera-Stokesa – przykłady rozwiązań analitycznych. Podobieństwo
przepływów. Elementy hydrauliki. Ruch laminarny i turbulentny, współczynnik
turbulencji. Ruch potencjalny. Warstwa przyścienna, równanie Prandtla, równanie
Karmana. Współczynnik oporu ciała smukłego (płytka) i tępego (walec), oderwanie
przepływu.
7. Termodynamika
Równanie stanu gazów doskonałych i rzeczywistych. Zasady termodynamiki.
Przemiany charakterystyczne. Obiegi termodynamiczne. Właściwości mieszanin
gazów. Spalanie paliw ciekłych i stałych. Właściwości produktów spalania. Wymiana
ciepła: przewodzenie, konwekcja promieniowanie cieplne. Zewnętrzne i wewnętrzne
źródła ciepła nagrzewającego konstrukcję. Wymiana ciepła w konstrukcji. Chłodzenie.
4
8. Grafika inżynierska i zapis konstrukcji
Geometria wykreślna. Podstawy rysunku aksonometrycznego. Zasady odwzorowania
prostokątnego. Odwzorowanie prostych elementów w przestrzeni oraz relacji
zachodzących pomiędzy nimi. Metoda transformacji rzutni. Odwzorowanie brył i
wyznaczanie linii przenikania. Podstawy wykonywania rysunku warsztatowego.
Odwzorowanie prostych przedmiotów. Przekroje i widoki cząstkowe. Połączenia
gwintowe, wpustowe i zębate. Tworzenie i odczytywanie rysunku złożeniowego.
C. PRZEDMIOTY KIERUNKOWE
1. Metody numeryczne w projektowaniu konstrukcji lotniczych
Metody przybliżone rozwiązywania zagadnień mechaniki konstrukcji. Metody różnic
skończonych, objętości skończonych i elementów skończonych (MES). Metody
spektralne. Ogólne zasady rozwiązywania zagadnień nieliniowych. MES w teorii
sprężystości i analizie konstrukcji prętowych, ramowych i powłokowych. Metody
analizy pól termicznych w ciałach stałych z uwzględnieniem cieplnego oporu
kontaktowego i naprężeń termicznych. Symulacja komputerowa ruchu cieczy lepkiej,
nieściśliwej i ściśliwej z wymianą ciepła na drodze konwekcji i promieniowania (w
ośrodkach obojętnych i optycznie czynnych). Modele turbulencji. Modelowanie
numeryczne przemian fazowych (obladzanie, ablacja). Pakiety komercyjne.
2. Komputerowe techniki projektowania
Zintegrowane systemy CAD/CAM/CAE w przemyśle. Możliwości systemu, jego
budowa i koncepcja użytkowania. Modelowanie 2D (zbiory punktów, krzywe płaskie,
szkicownik – więzy geometryczne i wymiarowe). Modelowanie 3D – modele
pojedynczych obiektów oraz „złożeń”. Zaawansowane funkcje tworzenia „dużych
złożeń”. Parametryzacja modeli pojedynczych elementów oraz „złożeń”. Tworzenie,
edycja i analiza tak zwanych powierzchni swobodnych. Wprowadzenie do języka
interaktywnego projektowania graficznego – analizy MES w ramach systemu, analizy
tolerancji, analizy szybkiego tworzenia prototypów oraz baz wiedzy inżynierskiej.
Dwuwymiarowe rysunki dokumentacji technicznej (wykonawcze i złożeniowe)
obiektów trójwymiarowych. Wybrane zagadnienia konstrukcyjne, w tym zgłaszane
przez przemysł.
3. Aerodynamika
Teoria profilu lotniczego: opis geometrii, odwzorowanie konforemne, profil
Żukowskiego, rozkład ciśnień na profilu, współczynniki sił aerodynamicznych,
biegunowa profilu. Skrzydło o skończonym wydłużeniu: opis geometrii, teoria linii
nośnej, opór indukowany. Warstwa przyścienna: laminarna, turbulentna, oderwanie,
ślad aerodynamiczny. Aerodynamika dużych prędkości: teoria małych zaburzeń,
równanie Bernoulliego dla przepływu ściśliwego, liczba Macha, dysza de Lavala, fale
zgęszczeniowe i rozrzedzeniowe. Nagrzewanie aerodynamiczne.
4. Mechanika lotu
Charakterystyki aerodynamiczne bryły w opływie. Biegunowa aerodynamiczna. Siły
działające na statek latający. Osiągi. Loty ustalone i nieustalone. Równowaga sił i
5
momentów. Równania ruchu. Stateczność statyczna i dynamiczna. Sterowność i
manewrowość. Loty suborbitalne i orbitalne statków przestrzeni.
5. Podstawy elektrotechniki
Podstawy elektrotechniki: pole elektryczne, teoria obwodów prądu stałego, zjawiska
elektrochemiczne, magnetyzm i elektromagnetyzm, obwody elektryczne jedno, dwu i
trójfazowe. Czwórniki i filtry. Przetwarzanie i użytkowanie energii: odbiorniki energii
elektrycznej, silniki i generatory prądu stałego i przemiennego. Urządzenia do
przesyłania i rozdziału energii elektrycznej: łączniki, bezpieczniki, przewody i kable.
Zasady BHP w pracy z urządzeniami elektrycznymi. Bezpieczeństwo i niezawodność
układów elektrycznych.
6. Podstawy elektroniki
Budowa i właściwości fizyczne materiałów półprzewodnikowych. Elementy
półprzewodnikowe: termistory, warystory, gaussotrony, hallotrony, tensometry. Diody
półprzewodnikowe. Tranzystory: zasada działania, układy pracy, parametry. Elementy
przełączające: dynistory, diaki, tyrystory, triaki. Zasilacze elektroniczne.
Wzmacniacze: rodzaje, właściwości, realizacje układowe. Wstęp do energoelektroniki:
prostowniki sterowane i niesterowane, falowniki, sterowniki prądu przemiennego.
Główne kierunki rozwoju technologii elektronicznej. Bezpieczeństwo i niezawodność
układów elektronicznych.
7. Podstawy automatyki
Pojęcia obiektu i układu sterowania. Sygnały i elementy układów automatyki.
Modelowanie obiektów i elementów automatyki. Klasyfikacja i podział układów
automatyki. Liniowe układy ze sprzężeniem zwrotnym: struktury, sterowalność i
obserwowalność, stabilność. Wprowadzenie do regulacji impulsowej. Regulatory
ciągłe i dyskretne. Jakość procesów regulacji: kryteria, wybrane metody syntezy
układów regulacji. Układy regulacji nieliniowej: typy nieliniowości, regulacja dwu i
trójpołożeniowa, opóźnienie w układach automatyki. Metody symulacyjne badania
układów dynamicznych. Niezawodność układów automatycznych.
8. Materiały lotnicze
Metalowe materiały konstrukcyjne – podstawowe właściwości wytrzymałościowe,
sprężyste, trwałościowe oraz technologiczne i użytkowe. Stale konstrukcyjne –
węglowe i stopowe. Obróbka ubytkowa, plastyczna oraz cieplna i cieplno-chemiczna.
Materiały konstrukcyjne na podstawie aluminium, magnezu, miedzi, niklu, kobaltu i
tytanu. Podstawy teorii korozji i zabezpieczeń antykorozyjnych. Kompozyty
metaliczne i polimerowe, materiały wyjściowe – techniki wytwarzania,
prognozowanie właściwości mechanicznych. Podstawy analizy lekkości materiałów
oraz ich zdatności do wykorzystania jako elementów statków i obiektów latających.
9. Wytrzymałość materiałów i konstrukcji lotniczych
Podstawowe jednowymiarowe stany napięcia: rozciąganie i ściskanie, skręcanie,
zginanie, wytrzymałość złożona. Problemy utraty stateczności prętów. Konstrukcje
prętowe: ramy i kratownice statycznie wyznaczalne i niewyznaczalne. Naprężenia
cieplne i montażowe. Ustroje dwuwymiarowe: zadanie Lame', tarcze
6
osiowosymetryczne, płyty kołowe, powłoki obrotowe (stan zgięciowy i błonowy),
pręty cienkościenne. Badanie płaskiego stanu naprężenia przy użyciu tensmetrów
oporowych i metodą elastooptyczną. Badanie przemieszczeń metodą mory. Badanie
utraty stateczności prętów i płyt.
10. Podstawy konstrukcji maszyn
Metodyka konstruowania – kryteria oceny obiektu, niezawodność, bezpieczeństwo,
procesy prowadzące do uszkodzeń obiektów mechanicznych. Wytrzymałość doraźna,
zmęczenie materiałów (wpływ obróbki, karbów, wielkości przedmiotu), mechanika
pękania, zużycie. Połączenia ciągłe i dyskretne – obciążenia dopuszczalne i niszczące,
prawdopodobieństwo uszkodzenia (na podstawie łożysk tocznych). Problemy
konstrukcyjne, technologiczne i eksploatacyjne na przykładach sprzęgieł, przekładni
zębatych, przekładni pasowych, hamulców.
11. Silniki lotnicze i kosmiczne
Klasyfikacja, budowa oraz właściwości zespołów napędowych z silnikami tłokowymi,
turbinowymi, strumieniowymi i rakietowymi. Zakresy zastosowań. Integracja zespołu
napędowego w układzie z obiektem / statkiem latającym.
12. Wyposażenie pokładowe
Wyposażenie pilotażowo-nawigacyjne. Wyposażenie energetyczne, elektryczne,
hydrauliczne i pneumatyczne. Wyposażenie diagnostyczne, łącznościowe i
lokalizacyjne.
Wyposażenie
specjalistyczne:
bezpieczeństwa
człowieka,
bezpieczeństwa statku latającego i inne.
13. Technologia lotnicza i kosmiczna
Odwzorowanie geometrii obiektów latających. Odwzorowanie geometrii zespołów
głównych. Odwzorowanie geometrii bryły obiektów latających. Schematy
kompletacji. Metody montażu ze względu na sposoby bazowania w odniesieniu do
konstrukcji metalowych i konstrukcji z kompozytów polimerowych. Techniki
łączenia. Zagadnienia jakości w budowie statków powietrznych.
14. Budowa i projektowanie obiektów latających
Podstawowe zespoły obiektów latających. Definicja misji. Analiza trendów
projektowych. Wstępne oszacowanie masy. Wybór obciążenia powierzchni, ciągu lub
mocy. Bezpieczeństwo, przepisy zdatności lotnej. Projektowanie płata głównego i
kadłuba. Wybór konfiguracji usterzeń. Wybór zespołu napędowego. Projektowanie
klap, slotów, hamulców itp. Obciążenie konstrukcji. Projektowanie elementów
struktury i wybór materiałów. Uwzględnienie wymagań stateczności i sterowności w
projektowaniu. Analiza kosztów projektu. Kompromisy w konstrukcjach lotniczych.
Elementy projektowania rakiet i statków kosmicznych.
15. Eksploatacja statków latających
Statek latający jako przedmiot eksploatacji. Systemy eksploatacyjne. Organizacja
eksploatacji statków latających. Aspekty techniczne eksploatacji statków latających.
Problemy ekonomiczne eksploatacji statków latających. Normowanie procesu
eksploatacji statków latających. Bezpieczeństwo lotów.
7
Przy ustalaniu szczegółowych planów i programów studiów należy uwzględnić kryteria
FEANI, zgodnie z którymi przedmioty kształcenia ogólnego powinny stanowić około 10%,
przedmioty podstawowe – 35%, a techniczne – około 55%).
8