A utilização de softwares computacionais para análises de engenharia é comum. A redução de custos de projeto e a hodierna facilidade de se conseguir computadores com razoável capacidade de cálculo são fatores que incentivam a pesquisa na área de simuladores. Os estudos na área de geração de energia necessitam de uma análise termodinâmica e cinética acurada, o que envolve também aspectos relacionados às limitações da representação numérica computacional. Nesta dissertação, faz-se uma apresentação do desenvolvimento de um software computacional com a finalidade de simular um reator de ordem zero, ou seja, desconsiderando as dimensões espaciais. Utilizando-se de dados de entrada termodinâmicos e cinéticos, o programa é capaz de apresentar resultados como variações de pressão, temperatura e a potência máxima associada ao processo de geração energética. Este seria um primeiro passo para um projeto de desenvolvimento de simuladores de motores-foguete, turbinas e geradores de energia de um, dois e três dimensões no espaço.

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia de cálculo com critérios estabelecidos para dimensionamento e projeto de um dispositivo yo-yo, sistema redutor de velocidade angular para foguetes. Dois dispositivos compatíveis com a família de propulsores S-40 e S-43 ( 1 m) são propostos, um aplicável ao veículo VLS-1 e outro ao VS-40 (SARA), além de uma descrição sumária dos respectivos ensaios de qualificação. Um método é desenvolvido, acompanhado de critérios estabelecidos, para a elaboração do envelope de atuação de um dispositivo yo-yo. Este método é aplicado aos dois casos referidos, onde é apresentado um ábaco para consulta com respeito aos limites operacionais dos projetos propostos. Uma análise de sensibilidade é apresentada em relação aos principais parâmetros envolvidos, que são o momento de inércia de rolamento e a velocidade angular inicial do corpo girante. Esta análise é sintetizada em outro ábaco para consulta, onde é demonstrada a parcela de influência de cada uma destas variáveis na velocidade angular final.

O objetivo deste trabalho é propor a concepção de um Módulo de Interface utilizando dispositivos lógicos reconfiguráveis para executar comandos de monitoração e comutação de relés em módulos internos do foguete de sondagem. O Módulo de Interface foi elaborado de modo a permitir que o Banco de Controle comande remotamente os módulos da Rede Elétrica do veículo via comunicação serial. Este Módulo é de fundamental importância para implementação do novo Banco de Controle de Foguetes de Sondagem que substituirá os painéis de controle por um sistema computadorizado. Este sistema facilitará a reconfiguração do Banco de Controle para cada nova missão de lançamento, permitirá um melhor registro de eventos, possibilitará a geração de alertas em caso de anomalias ou de seqüências indevidas de comando e reduzirá o número de condutores do cabo umbilical. Para a concepção deste trabalho foram criados componentes escritos em VHDL (VHSIC Hardware Description Language) necessários para o funcionamento do Módulo de Interface. Estes componentes foram testados utilizando o dispositivo lógico programável "EPF10K20" da placa educacional "UP 1" da Altera. Neste trabalho também foram elaborados e testados os circuitos que realizam interface com o dispositivo lógico reconfigurável.

O Veículo Lançador de Satélites, desenvolvido atualmente no Brasil, necessita que suas partes sejam integradas em uma unidade especializada do centro de lançamento que é denominada Torre Móvel de Integração. Na estrutura dessa torre são instalados os seguintes equipamentos: ponte rolante, elevador, plataformas de trabalho (fixas e móveis), portas, truques para movimentação e outros equipamentos que auxiliam especialmente a execução das tarefas de integração, testes e lançamento desse veículo. O atendimento dos procedimentos previstos nessas tarefas expõe seus realizadores aos riscos inerentes do setor espacial, configurando uma situação na qual é estratégico para o aumento da segurança que cada um dos mencionados equipamentos seja submetido a um conjunto de testes operacionais, antes da sua efetiva utilização pelo sistema de controle principal da referida torre. Nesse contexto, este trabalho apresenta o modelo elaborado para representar uma proposta de algoritmo destinado ao autoteste dos sensores e atuadores utilizados pelos principais equipamentos previstos na torre de integração do aludido veículo, por meio das Redes de Petri. São realizadas simulações computacionais nesse modelo, com a meta de avaliar as propriedades de desempenho da Rede de Petri que estão relacionadas principalmente com a conservação, a vivacidade e os conflitos do tipo confusão e mortal. Os resultados positivos obtidos nessas simulações indicam que o algoritmo proposto será capaz de detectar não-conformidades durante a execução do autoteste nos equipamentos previstos na mencionada torre.

Este trabalho se propõe a apresentar um estudo sobre duas abordagens para a compensação das dispersões propulsivas de um lançador de satélites através do sistema de controle de atitude, mais especificamente para o Veículo Lançador de Satélites Brasileiro, VLS. Primeiramente, é proposto que se realize uma correção de atitude pela realimentação da diferença da velocidade aparente (não-gravitacional) na atitude de referência, gerando assim um ângulo de atitude em função da velocidade. A outra proposta de correção, diz respeito à criação de uma tabela da atitude pré-programada baseada na atitude de referência em função da velocidade aparente. Para a implementação destas técnicas, utilizou-se um software para simulações que cria vários cenários de voo para o VLS, o ADAGA. Este software está "habilitado" ao Estudo de Monte Carlo (EMC) para criar efeitos dispersivos observados durante um voo real, como dispersões no arrasto e na propulsão. Estas estratégias de controle objetivam tornar o foguete menos sensível às dispersões de empuxo e às influências da fase atmosférica, diminuindo as dispersões no decorrer da trajetória e nas dispersões da quantidade de acertos em órbita.

O Instituto de Aeronáutica e Espaço do Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial desenvolve foguetes de sondagem que transportam cargas úteis científicas e tecnológicas. Visando a segurança e o sucesso da operação de lançamento desses foguetes, diversos procedimentos são executados por operadores na fase pré-lançamento. Dentre eles, um operador atua em um painel de comando e monitoramento para testar e comutar o suprimento de energia elétrica das fontes externas para as baterias a bordo do foguete, antes de sua ignição. A função do operador consiste no chaveamento, leitura e verificação das tensões fornecidas pelas baterias a bordo. O monitoramento dessas tensões é de extrema importância, pois uma falha na detecção de possíveis defeitos nas baterias pode comprometer a segurança e o sucesso da missão. Caso um defeito seja detectado, o operador aciona uma sinalização de alarme que impede o lançamento. A conexão do painel é feita por um cabo umbilical que se estende da casamata até o foguete. A exposição do cabo umbilical dentro da casamata configura uma situação de perigo, pois acidentes que envolvam esse cabo podem causar danos nos sistemas elétricos do foguete. A extensão do cabo implica em atenuações das tensões fornecidas e exposição a ruídos de origem elétrica. O presente trabalho tem como objetivo eliminar a situação de perigo citada e reduzir falhas de monitoramento do operador. Desenvolveu-se uma unidade de aquisição e atuação que recebe comandos remotos de uma estação de trabalho já existente na configuração atual formando um sistema computacional. A utilização desse sistema substitui o painel de comando e monitoramento com vantagens, pois alivia a carga de trabalho do operador através da execução rápida e automática dos procedimentos efetuados nos testes pré-lançamento. A possibilidade de instalação da unidade de aquisição e atuação em local remoto promove confinamento do cabo umbilical, reduzindo as situações de perigo, a atenuação das tensões fornecidas e a exposição a ruídos. Este trabalho apresenta um hardware microcontrolado e interfaces associadas, bem como o estudo e a especificação de um protocolo de comunicação confiável para aplicação no sistema proposto. Serão apresentados os resultados obtidos com a implementação desse protótipo de testes.

Este trabalho apresenta um procedimento de ensaios visando a caracterização de um sensor inercial do tipo bloco girométrico através do seu modelo de erro. Para tanto, utiliza-se a linguagem de programação gráfica LabVIEWTM (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench) e o simulador de movimentos CONTRAVESTM / ACUTROL 2000 (com três graus de liberdade). O desenvolvimento do trabalho tem por finalidade a automação do ambiente de teste, tendo-se em vista, a importância que este sensor inercial representa no contexto da engenharia aeroespacial, já que se constitui como um dos elementos fundamentais do sistema de controle de um míssil e de um veículo lançador. Espera-se, desta forma, obter um procedimento sistemático para realizar ensaios com sensores no intuito de montar um banco de dados com as principais características, objetivando selecionar o melhor sensor. Colocou-se como requisito a criação de um ambiente de ensaios preparado para receber qualquer tipo de sensor inercial visando atender os projetos atuais e futuros do Instituto e Aeronáutica e Espaço. Os resultados obtidos para o procedimento proposto são apresentados na forma gráfica e tabelas.

No lançamento dos primeiros protótipos do Veículo Lançador de Satélites (VLS-1), diferentes falhas impediram o cumprimento da missão. Tais falhas geraram uma profunda reflexão por parte das equipes técnica e de gerenciamento. Em 2005, foi decidido realizar ensaios em vôo, denominados vôos tecnológicos com os veículos denominados VLS-1 XVT01 e XVT02. A finalidade do XVT01 será a de testar: a ação simultânea dos 04 (quatro) propulsores do primeiro estágio; a separação do primeiro estágio; a queima do segundo estágio; e, executar uma grande quantidade de medições de parâmetros do primeiro e segundo estágios principalmente. O XVT02 testará todos os sistemas do veículo, até atingir a órbita desejada, incluindo medições adicionais. No presente trabalho será avaliada a decisão de realização do XVT02. A decisão pela realização do XVT02 é um problema complexo que envolve múltiplos critérios quantitativos e qualitativos conflitantes. A dissertação apresenta um procedimento para estruturar a decisão, que possibilite uma avaliação, baseado em um método multicritério de apoio à decisão denominado Método de Análise Hierárquica (Analytic Hierarchy Process - AHP) considerando a abordagem BOCR - Benefícios, Oportunidades, Custos e Riscos. Adicionalmente, foi aplicado um processo de decisório em grupo, onde os especialistas da alta gerência do projeto utilizaram o consenso para estabelecer os critérios para a avaliação. Para a avaliação final, os decisores efetuaram o julgamento com as suas preferências. Os enfoques Agregação Individual de Julgamentos (AIJ) e Agregação Individual de Prioridades (AIP) permitiram sintetizar a decisão em grupo. O resultado obtido pelo estudo de caso mostrou que o procedimento proposto é válido e a estruturação do problema auxilia no entendimento dos decisores e conseqüentemente na escolha da melhor alternativa para solução do problema. O resultado da síntese do grupo de decisores comprovou a decisão que já havia sido tomada, de realizar o ensaio em vôo do XVT02.

The main aim of this work is to present the specification of an experimental firing test stand of liquid rocket engine (LRE), comprising the main design, the instrumentation of measurement system, the data acquisition system, the operating manual, as well as the methodology to perform laboratory work for determination of a LRE thrust characteristics in atmospheric conditions. Initially it is presented a theoretical basement of LRE in general and concerning the laboratory work. After that it is proposed a methodology for execution of laboratory work using resources of information technology, which will allow the automatic and remote functioning of the test stand, and it will give to the users the inputs necessaries to realization of tests and attainment of reliable results. The specification of the test stand is result of calculations implemented in MathCAD program in way of algorithms presented in appendix of this work. The control of mass flow rates of propellant by automatic pressure regulators and valves, as well as the data acquisition of test stand is carried out by Labview program in a NI PXI platform. The instrumentation of measurement system will make possible online measurements of temperatures, pressures, mass flow rates and thrust force related to the tests. It is presented also a preliminary analysis of type B uncertainties of test stand system, and a comparative analysis between designed LRE with similar rocket engine of a test stand in operation.

O injetor é considerado um dos principais componentes de um motor foguete a propelente líquido (MFPL), sendo o responsável pela atomização e qualidade da mistura dos propelentes na câmara de combustão de um MFPL. O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de cálculo com a finalidade de se obter um modelo de injetor gás líqüido. Através de equações, obtêm-se os parâmetros principais do injetor, tais como: diâmetros dos orificios de entrada de propelente no injetor, coeficientes de perdas hidráulicas do propelente durante a passagem pelo injetor, números e comprimento dos canais de injeção, entre outros. Com análises em laboratório, conseguiu-se obter os principais parâmetros de desempenho do injetor tais como: distribuição de massa na câmara de combustão, vazão mássica e ângulo do cone de saída do fluido atomizado e, assim, analisar experimentalmente os resultados obtidos. Tendo como conclusão principal, que o modelo de injetor proposto nesta dissertação se encontra dentro do esperado, ou seja, o atomizador é eficiente para gerar um spray que atenda satisfatoriamente uma situação de combustão. Caso o leitor opte por trabalhar com injetores gás líqüido, este trabalho poderá ser utilizado como referência bibliográfica.