O presente trabalho trata do desenvolvimento de um programa para aquisição e processamento de dados aplicados a um banco de testes de propulsão líquida. O banco é constituído de Câmara de Elemento Único (CEU) e utiliza álcool como combustível um oxidante criogênico, o oxigênio líquido LOx, pressurizado. O programa foi elaborado em linguagem de programação gráfica G, utilizando o software LabVIEW. A interface gráfica do programa permite ao usuário configurar diferentes opções de ensaios ao mesmo tempo em que se verificam as condições de segurança para a execução dos mesmos. Realizou-se levantamento e descrição de toda a instrumentação da bancada bem como os erros potenciais a ela associados, considerando-se sempre o alto risco presente na operação deste tipo de banco.

A inserção do Brasil no competitivo mercado espacial se tornou possível após o domínio do desenvolvimento da tecnologia de foguetes de sondagem alcançada nas décadas de 1970 e 1980, com o projeto Sonda IV. Entretanto, os foguetes de sondagem não permitiam a inserção de satélites em órbita, o que levou o país ao desenvolvimento do Veículo Lançador de Satélite (VLS-1). O Brasil é detentor da melhor localização geográfica para lançamentos comerciais equatoriais, dada a economia de energia alcançada durante os lançamentos. Para atingir plena autonomia na área espacial um país precisa ser detentor de tecnologia na área de produção e lançamento de lançadores, satélites e ter seu campo de lançamento. Assim, este trabalho tem por objetivo o estudo sobre os meios de solo, voltado à fase final de integração no campo de lançamento, para a montagem de veículos de médio e grande porte, englobando a forma de montagem dos mesmos, pré-dimensionamento de prédios e instalações. Explana-se a logística no que se refere a transporte, armazenagem e suprimentos, usada durante a campanha de lançamento para o veículo. Discorre-se sobre o Centro de Lançamento de Alcântara e os veículos de médio e grande porte do Programa Nacional de Atividades Espaciais (PNAE). Aborda-se sobre a interação entre as edificações, para que se possa atingir o sucesso da missão, incluindo requisitos mínimos de segurança durante o lançamento. Comenta-se sobre planejamento e coordenação de campanhas de lançamento de veículo de médio e grande porte. E, finaliza-se, com a apresentação das considerações finais, expondo sugestão para futuros trabalhos e as contribuições deste estudo.

Neste trabalho são apresentados estudos acerca de defeitos tipo porosidade encontrados em grão propelente de motor foguete e sua possível influência no comportamento da queima deste motor. Discute alguns dos principais tipos de defeitos que podem ser encontrados e as inspeções e ensaios que são realizados para detectá-los e dimensioná-los. Também descreve alguns tipos e formas com que esses defeitos podem se apresentar e, com base em suas características geométricas, propõe uma classificação para análise e modelagem da evolução de queima. Finalmente, é feita uma avaliação do estado de tensão do grão propelente de um motor S-30, para situações de operação, quando o motor apresenta falhas, e os resultados são comparados com aqueles do motor íntegro. Este estudo pode ser generalizado para outros motores.

O principal objetivo dessa dissertação é investigar o mecanismo físico de funcionamento do ignitor gás dinâmico para possibilitar uma partida suave do motor L15 e também conhecer as propriedades da chama gerada pelo ignitor, o que possibilirá alteração de parâmetros de operação do ignitor para outros motores. Será apresentada nesse trabalho uma investigação teórica do mecanismo de aquecimento do gás injetado no ressonador do ignitor gás dinâmico, um modelamento matemático para esse mecanismo, incluindo uma rotina de cálculo e ainda, a comparação com os resultados de ensaios. Serão investigados experimentalmente o tempo de ressonância, e como diminuí-lo e a razão de mistura da chama gerada pelo ignitor, de forma que uma chama rica em combustível seja alcançada.

O propulsor S-30 é utilizado nos veículos de sondagem VSB-30, VS-30 e Sonda III, do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), é alimentado com propelente sólido e possui envelope-motor fabricado em aço SAE 4140. O presente trabalho tem por objetivo analisar a bobinagem filamentar e as proteções térmicas internas e externas de um envelope-motor S-30 em compósito, para poder ser utilizado nos veículos VSB-30 e VS-30 do IAE. O envelope-motor em compósito visa manter as interfaces com partes já qualificadas dos veículos, como porta-empenas, ignitor, tubeira e dispositivos de carregamento de propelente, com o objetivo de substituir o envelope-motor metálico, mantendo as características propulsivas do propulsor S-30. Neste trabalho, foram realizados os dimensionamentos da geometria e das espessuras dos domos e da parte cilíndrica, análises de bobinagem filamentar usando o software CadWind e análises das proteções térmicas internas e externas. Foram realizadas análises para duas configurações: a primeira para um envelope-motor com aberturas polares iguais, por bobinagem helicoidal geodésica isotensoidal, e a segunda para um envelope-motor com aberturas polares diferentes por bobinagem não-geodésica. A conclusão principal baseada nas análises realizadas para as duas configurações estudadas, proporciona um propulsor S-30 bobinado com melhor desempenho que o S-30 com envelope-motor metálico, em razão da sua menor massa, ou seja, proporciona um maior apogeu para uma mesma carga útil ou uma maior carga útil para o mesmo apogeu.

O problema de manobras ótimas de atitude de um satélite artificial com simetria cilíndrica ou esférica é analisado, considerando um sistema de propulsão a baixo empuxo e potência limitada. O problema de Mayer, com o sistema dinâmico descrito pelas equações do movimento rotacional do satélite, na forma canônica estendida, nas variáveis de Andoyer, é considerado. Um modelo analítico para manobras de atitude de pequena amplitude, considerando a atitude de referência descrita pelo movimento rotacional livre de torques externos do satélite, é apresentado. Uma solução analítica de primeira ordem para as correções ótimas de atitude de satélite, é obtida por simples quadraturas, e representada por um sistema linear algébrico, envolvendo os valores iniciais das variáveis adjuntas. Os efeitos do torque de gradiente de gravidade no controle ótimo de atitude do satálite, são incluídos. O problema de manobras ótimas de atitude do satélite, formulado em termos dos ângulos de Euler, também é analisado. Aplicando o Princípio de Máximo de Pontryagin ao problema de otimização, nas variáveis ângulos de Euler, um problema não-linear de valor de contorno em dois pontos, é determinado. Uma solução numérica é obtida resolvendo-se o problema não-linear pelo método do shooting. A comparação dos resultados numéricos e anlíticos mostram que as soluções analíticas fornecem uma boa aproximação da solução numérica, para o intervalo de tempo considerado.Os resultados obtidos mostram que é possível propor uma lei de controle ótimo, na forma explícita, para a atitude do satélite artificial.

O processo de avaliação e seleção de um modelo de processo para desenvolvimento de software não é uma tarefa simples. Envolve experiências dos desenvolvedores, identificação das reais necessidades, conhecimento suficiente do modelo de processo e estudo das alternativas para tomar uma decisão. A elaboração deste trabalho tem por objetivo proporcionar alguma forma de ajuda aos desenvolvedores na tarefa de avaliar e selecionar um modelo de processo específico. A seguinte contribuição é alcançada: uma análise de informações a respeito dos modelos de processo, uma análise sobre as organizações que os utilizam e um esquema para seleção que possibilita a geração de alternativas, baseadas nas informações colhidas e analisadas, de introdução dos modelos de processo no desenvolvimento de softwares aeroespaciais. A criação de um esquema para seleção de modelos de processo de desenvolvimento de software envolve um conjunto extenso de informações, experiências e percepções. Este trabalho tratará parte deste universo, modelando essas informações, proporcionando um conjunto de alternativas e sugestões para dar subsídios aos desenvolvedores de softwares aeroespaciais, para a decisão final sobre o uso dos modelos de processo selecionados.

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento do método do gradiente de segunda ordem para a resolução de problemas de otimização de sistemas dinâmicos. O método é aplicado, em particular, a problemas de otimização de trajetórias espaciais: transferência entre a Terra e Marte e transferência entre órbitas circulares. Visando mostrar a sua eficiência e aplicabilidade, são resolvidos, primeniramente, problemas clássicos em teoria do controle ótimo como: distância entre dois pontos no plano; distância entre ponto e reta; problema de Zermelo; problema da brachistócrona e perfil aerodinâmico de arrasto mínimo.

Este trabalho trata do estudo das tranferências espaciais ótimas (consumo mínimo de combustível) entre órbitas elípticas quaisquer realizadas através de sistemas propulsivos de baixo empuxo e potência limitada, e livremente orientável em um campo de força central Newtoniano. As tranferências entre órbitas elípticas próximas (correção de órbitas), as transferências entre órbitas coplanares coaxiais diretas, tranferências entre órbitas coplanares não coaxiais diretas e transferências entre não-coplanares coaxiais diretas são estudadas em detalhes.

The stability of a liquid rocket engine (LRE) has long been extensively studied in foreign space programs, mainly because the combustion chamber, by itself, is a source of unstable process. The next phase of the Brazilian space program requires a reliable engine to fulfill the mission goal. Thus, understanding and predicting the influence of self-oscillating process ia a necessity. The theoretical analysis of system stability, as wel as, the simulation of its operation requires the elaboration of the mathematical model to describe, approximately, the most important phenomena of an actual system. In the present work, the calculation of the model parameters is based on a gesidned LRE, which is able to be part of the second stage of the VLS-2. The combustion chamber, the injector head, he cooling jacket and the pipelines constitute a model that is simulated, and the influence of liquid compressibility effect, on its step and frequency responses, is considered. Afterwards, the stability of the system is analyzed using the Routh-Hurwitz criterion. Undoubtedly, the most interesting task in the study of system stabiblity is the definition of how a given parameter of the system influences on its stability. Here, the stated problem is solved by the construction of a region of stability, using three criteria, Mikhailov, Routh-Hurwitz and Hermite-Biehler, to find out the stability limits. The Hermite-Biehler (Interlacing) Theorem succeds in providing this region when more than one parameter is being analyzed. In the last chapter is introduced a new approach for the study of dynamic characteristics of system, the Kharitonov's Theorem, where a parameter is considered with uncertainties. For LRE this is very important, specially when it is treated in the combustion processes.