מערכות תעופה וחלל הנעה רקטית י"ד

Transcription

מערכות תעופה וחלל הנעה רקטית י"ד
‫התמחות‪:‬‬
‫מערכות תעופה‬
‫מקצוע‪:‬‬
‫הנעה רקטית וחלל‬
‫כיתה‪:‬‬
‫י"ד‬
‫תשס"ט ‪2009‬‬
‫הנעה רקטית וחלל‬
‫שעות לימוד‪:‬‬
‫‪ 36‬שעות עיוני‪ 24 ,‬התנסותי‬
‫טרימסטרי‪:‬‬
‫ד – עיוני והתנסותי‬
‫ה – עיוני והתנסותי‬
‫דרישות קד‪:‬‬
‫אי‬
‫מבח חיצוני‬
‫אווירודינמיקה ומנועי מטוס ה‪ ,‬סמל שאלו ‪710933‬‬
‫מעבדה במערכות תעופה ה‪ ,‬סמל שאלו ‪710936‬‬
‫א‪ .‬מבוא‬
‫במסגרת הנושא "הנעה רקטית" מתבצעת היכרות ע מנועי רקטיי פשוטי‪ ,‬מנועי רקטיי‬
‫חד ורב שלביי שוני‪ .‬הסטודנטי יערכו היכרות ע הודפי מוצק והודפי נוזליי‪ ,‬ובכלל זה‬
‫ע מושגי הקשורי לתחו זה וידעו לחשב אות‪ .‬מתבצעת היכרות ע תהליכי שרפה‬
‫פשוטי והיכרות ע בליסטיקה פנימית של הודפי מוצק והודפי נוזל‪.‬‬
‫ב‪ .‬מטרות‬
‫‪ .1‬רכישת ידע והבנה של מושגי‪ ,‬חוקי ועקרונות פיזיקליי החיוניי לצור הבנת נושא‬
‫ההנעה הרקטית‪.‬‬
‫‪ .2‬פיתוח דרכי חשיבה ביקורתית וכ הבנת דרכי חקר לפתרו בעיות‪.‬‬
‫‪ .3‬יכולת לנתח את אופ פעולת של מנועי שוני‪.‬‬
‫‪ .4‬פיתוח כישורי ומיומנויות‪:‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫פיתוח מיומנויות למידה עצמית‪ :‬יכולת להשתמש בספרייה‪ ,‬במערכות מידע ממוחשבות‪,‬‬
‫היכולת לקרוא‪ ,‬לנתח ולהפיק מידע ממאמרי בכתבי עת‪.‬‬
‫פיתוח היכולת לנתח גרפי‪ ,‬טבלאות וכדומה‪.‬‬
‫פיתוח כושר הסתכלות ומיומנויות עבודה במעבדה )עריכת מדידות‪ ,‬שימוש במכשירי(‬
‫וכדומה‪.‬‬
‫פיתוח הרגלי עבודה‪ :‬סדר‪ ,‬דייקנות וכדומה‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫המטרות האופרטיביות‬
‫‬
‫הסטודנטי ייחשפו למנועי רקטיי המשמשי לצרכי צבאיי ואזרחיי‪.‬‬
‫‬
‫הסטודנטי יבינו את מושגי היסוד ואת העקרונות הפיזיקליי בתחו זה ויהיו מסוגלי‬
‫להשתמש בה כראוי‪.‬‬
‫‬
‫הסטודנטי ישתמשו באופ נכו בחומר לימודי נלווה )ספרי‪ ,‬אמצעי ממוחשבי( על מנת‬
‫לקבל מידע נוס ומועשר לתכני שנלמדו‪.‬‬
‫‬
‫הסטודנטי יפתרו בדר מדויקת ונכונה תרגילי ושאלות בנושאי הנעה רקטית‪.‬‬
‫‬
‫הסטודנטי יתנסו בעבודה מעבדתית לפיתוח מיומנות של עבודה ניסויית ולהמחשת‬
‫עקרונות‪.‬‬
‫ג‪ .‬התכני‬
‫ לימודי עיוניי – כיתה י"ד‬
‫טרימסטר ד‪ 2 :‬ש"ש עיוני ‪ 1 +‬ש"ש התנסותי‬
‫טרימסטר ה‪ 1 :‬ש"ש עיוני ‪ 1 +‬ש"ש התנסותי‬
‫ראשי פרקי‬
‫שעות‬
‫נושאי הלימוד‬
‫הנעה רקטית‬
‫‪1‬‬
‫מבוא להנעה רקטית‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫רקטות – מושגי יסוד וביצועי‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫ניתוח תרמודינמי של רקטה אידאלית‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫תרמוכימיה‬
‫‪5‬‬
‫‪5‬‬
‫הודפי כימיי‪ :‬הרכב‪ ,‬אנרגטיות‪ ,‬ביצועי ותכונות‬
‫‪3‬‬
‫‪6‬‬
‫רקטות הוד מוצק‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫רקטות הוד נוזלי‬
‫‪5‬‬
‫‪8‬‬
‫סביבת החלל ואיפיוניה‬
‫‪2‬‬
‫סה"כ‬
‫‪36‬‬
‫‪3‬‬
‫פירוט התכני )הנושאי(‬
‫שבוע‬
‫נושאי הלימוד‬
‫שעות‬
‫‪21‬‬
‫מבוא להנעה רקטית‬
‫‪3‬‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪53‬‬
‫רקטות – מושגי יסוד וביצועי‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪86‬‬
‫משוואת הדח‬
‫מהירות פליטת הגזי‬
‫מהירות אפקטיבית‬
‫תקיפה כללית‬
‫תקיפה סגולית‬
‫תצרוכת דלק סגולית‬
‫יחס המסות‬
‫משוואת המהירות‬
‫משוואת הטווח‬
‫רקטות חד שלביות ורב שלביות‬
‫ניתוח תרמודינמי של רקטה אידאלית‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪119‬‬
‫מיו מערכות הנעה של כלי טיס‪ :‬מערכות תגובה טהורה‪,‬‬
‫מערכות תגובה ישירה ומערכות תגובה עקיפה‬
‫השוואת הביצועי של מערכות הנעה שונות‬
‫שימושי הרקטה‬
‫סוגי הנעה רקטית‬
‫תורת הנחיר‬
‫מהירות אופיינית‬
‫מקד הדח‬
‫תרמוכימיה‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫מושגי יסוד‬
‫חו השרפה‪ ,‬חו היווצרות‬
‫שיווי משקל בתגובות פשוטות‬
‫יסודות הקינטיקה‬
‫‪ 1312‬הודפי כימיי‪ :‬הרכב‪ ,‬אנרגטיות‪ ,‬ביצועי ותכונות‬
‫‬
‫‪6‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪3‬‬
‫מבוא כללי‬
‫ הודפי נוזליי הודפי מוצקי ומערכות כלאיי‬
‫ הצגת טבלאות וגרפי של אנרגית השרפה בעבור יסודות‬
‫שוני‬
‫‪4‬‬
‫שבוע‬
‫נושאי הלימוד‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫ הצגת תכונות‬
‫הודפי נוזליי‬
‫ הגדרה‬
‫ חד הודפי‬
‫ מחמצני ודלקי נוזליי‬
‫ דו הודפי‬
‫ מערכות תלת הודפי‬
‫מערכות כלאיי‬
‫הודפי מוצקי‪:‬‬
‫ הגדרה‪ ,‬סוגי הודפי מוצקי‪ ,‬אנרגטיות‬
‫ הדלק‬
‫ מחמצני מוצקי‬
‫ הרכבי וביצועי‬
‫‪ 1914‬רקטות הוד מוצק‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‬
‫‪6‬‬
‫מבנה ותיאור כללי‬
‫יתרונות וחסרונות‬
‫שימושי ודוגמאות‬
‫אופייני פעולה של הוד מוצק‪ :‬הגדרות‪ ,‬נתוני פעולה כלליי‬
‫וקצב בעירה‬
‫בליסטיקה פנימית‬
‫‪ 2420‬רקטות הוד נוזלי‬
‫‬
‫שעות‬
‫‪5‬‬
‫מבנה ותיאור כללי‬
‫יתרונות וחסרונות‬
‫שימושי ודוגמאות‬
‫תא השרפה ומערכות הזרקה‬
‫תהלי הבעירה‬
‫בליסטיקה פנימית של תא שרפה‬
‫‪ 2625‬סביבת החלל ואיפיוניה‬
‫‪2‬‬
‫‪5‬‬
‫ לימודי התנסותיי – כיתה י"ד‬
‫טרימסטר ד‪ 1 :‬ש"ש‬
‫טרימסטר ה‪ 1 :‬ש"ש‬
‫ראשי פרקי‬
‫נושאי הלימוד‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫שעות‬
‫בניית טילי וכ שיגור פשוטי‬
‫שיגור הטילי והערכת הגובה המרבי‬
‫סיור במכו מחקר )כגו רפא"ל(‬
‫‪12‬‬
‫‪4‬‬
‫‪8‬‬
‫סה"כ‬
‫‪24‬‬
‫פירוט התכני )הנושאי(‬
‫נושאי הלימוד‬
‫‪1‬‬
‫תקיפה ותנע‬
‫שעות‬
‫‪4‬‬
‫‪ .1‬מדידת זמ פעולת כוח ברווח זמ ובחישוב תקיפה על גו‬
‫‪ .2‬מדידת מהירות הגו‪ ,‬לאחר התקיפה‪ ,‬וחישוב תנע הגו‬
‫‪ .3‬אימות משוואת המתק – תנע‬
‫‪2‬‬
‫שימור התנע‬
‫‪4‬‬
‫‪ .1‬קרונית ע "פייה" ליציאת אוויר בכיוו מקביל למסלול תנועה‬
‫)הדמיה של רקטה( על מסילת אוויר‬
‫‪ .2‬אימות "שימור התנע" על מערכת ע מסה משתנה‬
‫‪3‬‬
‫רקטת אוויר דחוס‬
‫‪4‬‬
‫‪ .1‬בניית "רקטה"‪ ,‬העשויה מחומרי ממוחזרי‪ ,‬ממולאת בלח‬
‫אוויר‬
‫‪ .2‬שיגור ה"רקטה"‬
‫‪ .3‬הערכת הגובה שאליו מגיעה ה"רקטה"‬
‫‪4‬‬
‫סימולציות מחשב של מנוע רקטי‬
‫‪4‬‬
‫תכנו והערכת ביצועי של מנועי רקטיי באמצעות סימולציות‬
‫מחשב‬
‫‪6‬‬
‫נושאי הלימוד‬
‫‪5‬‬
‫שעות‬
‫‪8‬‬
‫סיור במכו מחקר‬
‫סיור במכו מחקר העוסק בתחו ההנעה הרקטית )כגו רפא"ל‪,‬‬
‫הטכניו(‪:‬‬
‫‪ .1‬ביקור במעבדות המחקר‬
‫‪ .2‬הכרת הודפי ומנועי רקטיי‬
‫‪ .3‬מבט בניסוי שרפת הוד‬
‫סה"כ‬
‫‪24‬‬
‫ד‪ .‬דרכי הוראה‬
‫המקצוע הוא מקצוע המשלב לימוד תיאורטי המלווה בהתנסות מעשית במעבדות‪ .‬במסגרת‬
‫הפעילות המעבדתית יהיה אפשר להמחיש‪ ,‬להציג ולהראות דגמי‪ ,‬תופעות ומוצגי המאפשרי‬
‫הבנה טובה יותר של החומר הנלמד‪ .‬הלימוד העיוני הוא פרונטלי‪ ,‬בכיתת לימוד במתכונת של‬
‫הרצאה‪ ,‬מלווה בשקפי‪ .‬כחלק מ הלימוד יש לחלק ללומדי דפי עזר‪ ,‬דפי נוסחאות‪ ,‬טבלאות‪,‬‬
‫תמונות וחומרי כתובי נוספי שעשויי לעזור‪.‬‬
‫סביבה התנסותית‬
‫המעבדות צריכות להיות מאובזרות ומצוידות בציוד הנדרש כדי לאפשר את הניסויי והתצוגות‬
‫הנדרשות‪ .‬אפשר לשלב ביקור באחד ממכוני המחקר העוסקי בתחו כדי לראות ולהתנסות‪.‬‬
‫ה‪ .‬מטלות עיקריות‬
‫מטלות ביצוע )תרגילי לעבודה עצמית(‬
‫באמצעות תרגילי אלו יהיה אפשר להערי את מידת הפנמת החומר אצל הסטודנטי ויהיה‬
‫אפשר לבחו א שיטת הלימוד הייתה יעילה או שמא החומר לא הוב והמטרות לא הושגו‪.‬‬
‫בעזרת המטלות יהיה אפשר לבחו את היכולת של הסטודנטי לייש את החומר הנלמד תו‬
‫הפעלת מיומנויות חשיבה כמו‪ :‬תכנו‪ ,‬הסקת מסקנות‪ ,‬ביקורתיות‪ .‬יש לתת תרגילי בית ועבודות‬
‫באופ שוט כדי לוודא שהחומר הנלמד אכ מתורגל על ידי הסטודנטי‪.‬‬
‫בחני ומבחני‬
‫מטרת לבדוק ולבחו הפנמת מידע אצל הסטודנטי וכ את יכולת להשתמש במידע שקיבלו‬
‫כדי לפתור בעיות ברמה דומה או ברמה גבוהה יותר‪ .‬באמצעות הבחני והמבחני יהיה אפשר‬
‫להערי א הושגו מטרות הלמידה‪ ,‬קרי‪ :‬הבנת עובדות‪ ,‬מושגי ועקרונות‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫יש לערו לפחות שני בחני במהל סמסטר ובה לשלב שאלות מ הנושאי העיוניי שנלמדו‬
‫ותורגלו‪ .‬מבח סמסטר יינת פע אחת במהל הסמסטר‪ .‬משקלו יהיה לא פחות מ‪ 50%‬ויכלול‬
‫שאלות מתומצתות בנושאי שוני שנלמדו‪.‬‬
‫ו‪ .‬רשימת מושגי ומילות מפתח‬
‫– רקטה‬
‫– מערכת תגובה טהורה‬
‫– מערכות תגובה ישירה‬
‫– מערכות תגובה עקיפה‬
‫– הוד מוצק‬
‫– הוד נוזלי‬
‫– מהירות אפקטיבית‬
‫– תקיפה כללית‬
‫– תקיפה סגולית‬
‫– תצרוכת דלק סגולית‬
‫– יחס מסות‬
‫– טווח‬
‫– רקטה חד שלבית‬
‫– רקטה רב שלבית‬
‫– מהירות אופיינית‬
‫– מקד הדח‬
‫– תרמוכימיה‬
‫– חו שריפה‬
‫– חו היווצרות‬
‫– תהלי בעירה‬
‫ז‪ .‬ספרי לימוד מומלצי‬
‫‪ .1‬הנעה רקטית‪ ,‬פרופ' אלו גני‪ ,‬הוצאת הטכניו‪.‬‬
‫ח‪ .‬ביבליוגרפיה )מקורות נוספי(‬
‫‪1. Rocket Propulsion Elements, George p. Sutton‬‬
‫‪2. Mechanics and Thermodynamics of Propulsion; Hill , P.G. and Peterson‬‬
‫‪ .3‬אינטרנט‬
‫‪8‬‬