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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 航空システム工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
航空システム専門実験・演習B
Aeronautics Major Lab/Exercises B
3 E130-01 2021年度
5期(前学期)
6期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.企画 2.実施 3.まとめ 4.発表 5.航空工学 専門実験・演習では、実験・演習を通して、専門基礎科目、専門コア科目で取り上げられる 理論や手法を学び、より深い理解力と応用力を身につける。さらに、実験方法や実験レポー トの書き方を学ぶとともに、実験内容、実験結果、考察などを発表する方法について学ぶ。
授業の概要および学習上の助言
専門実験・演習Bでは、以下の3つの実験テーマを実施する。実施回数は、1テーマにつき5回である。 (1)風洞実験 この実験では、まず、円柱を対象として、円柱周りの圧力分布や流速分布、円柱に働く空気力を計測するとともに、円柱周り の流れの可視化を行い、物体周りの流れの基本的性質を確認する。次に、翼周りの流れの可視化を行うとともに、翼に作用す る空気力の計測を行い、翼の形状と翼性能の関係について実験的に考察し、翼周りの流れの様子や翼の失速特性など、翼の基 礎的空力性能についての理解を深める。また、円柱や翼の空力性能を理論的に解析することによって、流れ学や航空流体力学 といった専門科目への理解を深めるとともに、翼性能解析法についても学習する。 (2)ジェットエンジン性能試験 航空用ジェットエンジンの作動原理、基本構造、作動特性を理解するため、小型ターボジェットエンジンを用いて、空気・燃 料・潤滑油などエンジン作動時の流量・温度・圧力や、エンジンスラストの計測を行い、ジェットエンジンの基本的な性能評 価を通して、計測・データ処理に関する概念とその方法・まとめ方などについて学習する。 (3)航空機の飛行挙動解析 航空機の翼がどのように揚力を発生するのか。また航空機がどのような原理で安定に飛行機できるのかを正しく理解すること を目的とし、吸い込み型簡易風洞を利用した飛行挙動解析装置により、実際に風洞の中で模型飛行機を飛ばせて飛行模擬デー タを取得する。得られたデータを基に、実機の飛行と実験との違いを考察しレポートにまとめ成果を発表する。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:航空システム専門実験・演習AB[金沢工業大学] 参考書:指定なし リザーブドブック:飛行機設計入門―飛行機はどのように設計するのか[日刊工業新聞社]、飛行機設計入門2<安定飛行理論>-飛行        機を安定に飛ばすコツ[日刊工業新聞社]
履修に必要な予備知識や技能
実験の前に必ず実験テキストを読み、どのような実験を行うか、実験の内容を理解し、実験手順をイメージしておくこと。ま た、実験に関連した科目の教科書・ノートなどを事前に復習し、それらを実験に持参すること。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
F,M 工学設計科目や専門科目で学んだ知識に基づき、主体的に実験を計画・立案し、それを実施することができる。
F,M 実験装置や計測装置の原理を理解し、それらを正しく用いて安全に実験を行うことができる。
F,M,L コンピュータなどを用いて実験結果が整理できるとともに、そのキーポイントや問題点を適切に説明できる。
F,M,D 実験で得られた現象を専門知識に基づいて正しく解釈あるいはモデル化でき、実験結果の妥当性評価を行うことができる。
F,M 実験結果を解析解や数値解と比較することにより、得られた結果を合理的に説明し、的確に考察することができる。
F 実験結果を最終的にレポートとしてまとめ、指定された期限内に提出することができ、その内容を説明できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 0 0 50 40 0 0 10 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 0 50 40 0 0 10 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 0 25 0 0 0 0 25
思考・推論・創造する力 0 0 25 0 0 0 0 25
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 20 0 0 0 20
発表・表現・伝達する力 0 0 0 20 0 0 0 20
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 10 10
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験
クイズ
小テスト
レポート 実験データをわかりやすく図表に整理できているか.実験条件がしっかり記入されているか.使用する理 論式の内容が示されているか.理論と実験結果の違いが検討されているか.また,実験データの誤差も含 め,理論値および実機データとの違いが定量的に考察されているか.
成果発表
(口頭・実技)
実験の目的,内容,成果がわかりやすくまとめられているか.問題点について的確に考察されているか. 本実験で明らかとなったことがわかりやすくまとめられているか.実機現象と異なることについて説明で き,実験装置の限界を十分に把握できたか.本実験における物理現象が,得られたデータから明確になっ たか.
作品
ポートフォリオ
その他 各実験を積極的に実施した場合,グループで実施する場合は率先して実験を行った場合はプラスに評価す る.レポートの提出遅れ,授業を妨げる行動を注意してもやめない場合はマイナスに評価する場合がある .
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
<風洞実験> 円柱の圧力分布を流れと関連させて説明できる 。円柱の抗力について計測方法の違いによる差を的確に説明で きる。翼に働く揚力・抗力の迎え角による変化を把握し、その 性質や理論値との違いを流れと対比させて説明できる。 <ジェットエンジン性能試験> ジェットエンジンの作動原理 、基本構造、作動特性が説明できる。ジェットエンジンの性能 試験結果を整理し、性能を作動特性と関連付けて説明できる。 <航空機の飛行挙動解析> 航空機の翼がどのように揚力を発 生するのか、また航空機がどのような原理で安定して飛行でき るのかを的確に説明できる。安定な飛行模擬を実現し、実験デ ータを的確に取得できる。得られたデータを基に、実機の飛行 と実験との違いを説明できる。 <風洞実験> 円柱の圧力分布と円柱周りの流れについて説明 でき、円柱に働く抵抗を求めることができる。翼に働く揚力・ 抗力の迎角に対する変化の様子を説明できる。 <ジェットエンジン性能試験> ジェットエンジンの作動原理 を理解し、性能試験結果を正しく整理できる。また作動特性か ら性能トレンドを理解・説明できる。 <航空機の飛行挙動解析> 航空機の翼がどのように揚力を発 生するのか、また航空機がどのような原理で得安定に飛行でき るのか、その概要を説明できる。必要な実験データを取得でき 、得られたデータを基に、理論との違いを説明できる。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1回、6回、11回 シラバス、授業の行動目標、獲得すべきスキル、達成 度基準等の説明を行う。この科目が航空システム工学 科の教育目標のどの部分を担っているか、具体的な達 成レベルの目安を理解する。 安全に対する注意 ○実験装置・計測機器の説明 ○実験に関する予備知識の確認 ○風速検定 ○円柱表面の圧力分布測定 ○圧力積分による円柱に作用する抵抗の推定 ○円柱周りの流れの観察 ●エンジンの基本構造、作動原理、計測システムにつ て学ぶ ●カットエンジンでの構造の確認と主要部寸法の計測 ●エンジン性能試験と計測項目、計測方法の確認 ◎飛行挙動解析実験①(翼特性)の実施 本実験は、風洞実験とジェッ トエンジン性能試験の2つの 実験を、それぞれ5週づつ、 行う。授業明細の文中、○印 は風洞実験での内容に、●印 はジェットエンジン性能試験 での内容に対応する。 ○講義と実験 ●講義と演習 ◎講義と実験 各授業回毎に10分間の自己点 検を行う。 航空システム工学科の教育目標と 本科目との関連を理解する。 予習・復習・課題を行う。 ○円柱の圧力分布について予習・ 復習を行う。 ○数値積分について理解する ●ガスタービンサイクルのT-S線 図と状態変化過程の予習・復習を 行う。 ◎航空機の飛行や振動について予 習・復習を行う。 120
2回、7回、12回 ○実験に関する予備知識の確認 ○円柱後流の流速測定 ○運動量の法則による円柱に作用する抵抗の推定 ○円柱に働く抵抗の直接計測 ○円柱の実験に関する中間レポートの作成 ●エンジン性能実験の実施 ●実験結果の整理 ◎飛行挙動解析実験②(トリム曲線と縦安定中性点) の実施 ○実験と演習 ●実験 ◎実験と演習 各授業回毎に10分間の自己点 検を行う。 予習・復習・課題を行う ○運動量理論について予習・復習 を行う ○中間レポートに必要なデータを 整理し、レポートにまとめる ●前回の実施内容の復習しまとめ る。 ●ロードセルの原理理解する。レ ポートを作成する。 ◎飛行中の機体の釣り合いについ て予習・復習を行う。 120
3回、8回、13回 予習・復習・課題を行う ○翼型周りの流れの観察 ○ジューコフスキー変換(円柱→翼型) ○ジューコフスキー翼周りの流速と圧力の計算 ○ジューコフスキー翼に作用する揚力の推定 ●実験結果性能解析の実施 ●解析結果のまとめ ◎飛行挙動解析実験③(短周期縦揺れ振動) ◎④(フゴイド振動)の実施 共通:中間振り返り ○実験と演習 ●講義と演習 ◎実験と演習 出席状況・課題等の確認 各授業回毎に10分間の自己点 検を行う。 予習・復習・課題を行う ○2次元ポテンシャル理論につい て予習・復習を行う。 ●解析結果の見直しを行う。 ◎エレベータ操舵による運動現象 について予習・復習を行う。 120
4回、9回、14回 ○翼型に働く力の計測 ○揚力曲線の作成(実験値、ポテンシャル理論) ○抗力曲線の作成(実験値) ○モーメント曲線の作成(実験値) ○極曲線(ポーラーカーブ)の作成(実験値) ●性能解析結果の発表 ●発表に対する指摘事項の整理 ●報告レポートの作成 ◎飛行挙動解析実験⑤(失速)の実施 ○実験と演習 ●発表と演習 ◎実験と演習 各授業回毎に10分間の自己点 検を行う。 予習・復習・課題を行う ○翼の揚力・抗力について予習・ 復習を行う。 ●報告レポートを作成する。 ◎飛行中の迎角が大きい場合の空 気流れについて予習・復習を行う 。 120
5回、10回、15回 総合力ラーニング 共通 実験に関係する課題についてそれぞれが発表を行い、 全員で討議する 発表と討議 各授業回毎に10分間の自己点 検を行う。 これまでの予習・復習・課題を行 う レポートを作成する 発表課題についてプレゼンの準備 をする 180