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.

O presente trabalho tem o objetivo de desenvolver um programa para o controle e aquisição de dados do novo banco de testes de 50 à 100kgf de empuxo de um motor foguete a propelente líquido e prover meios para que o motor funcione de acordo com os parâmetros de projeto. O software LabVIEW foi escolhido para o desenvolvimento do programa devido a sua facilidade de utilização, sua fácil interface com o usuário e pelo fato do laboratório de propulsão líquida do IAE já utilizá-lo no controle e monitoramento do Banco de Testes BT02T . O controle e a aquisição de dados dos ensaios serão feitos automaticamente, e para que o programa atenda aos requisitos de operação do motor foi desenvolvido o sequenciamento de operações do banco de testes para garantir que os vários componentes do sistema operem de forma esperada através do estabelecimento da cronologia dos eventos e de forma segura.

Este trabalho apresenta um estudo de caso sobre a absorção tecnológica na pesquisa e desenvolvimento de acelerômetros microfabricados em sistemas micro-eletro-mecânicos (MEMS) realizada no âmbito do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) por meio de transferência internacional de tecnologia entre Suíça e Brasil. O referencial teórico adotado para a observação do fenômeno da mudança tecnológica realizado entre um país de economia industrializada e um país de economia de industrialização tardia é a teoria da economia da inovação. Modelos de desenvolvimento tecnológico são revisados e um modelo analítico de absorção tecnológica é proposto para analisar a capacitação tecnológica realizada pelo projeto AcelerAD. Utilizou-se o estudo de caso como procedimento técnico principal da metodologia de pesquisa proposta, pois ele permite um estudo profundo de um ou poucas unidades de análise. Ao final deste trabalho conclui-se que o projeto AcelerAD realiza capacitação em tecnologia de microfabricação de sensores acelerômetros MEMS, contribuindo assim para a competitividade do setor aeroespacial brasileiro e para a ampliação do conhecimento científico e o domínio de tecnologias estratégicas para fortalecer o poder aeroespacial brasileiro e, consequentemente, a manutenção da soberania nacional.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma proposta de metodologia de ensaio para motores foguete à propulsão líquida. Como Objetivo complementar sugerir quais ensaios preliminares devem ser realizados, cada qual com sua particularidade e importância, antes da realização do ensaio final. O trabalho apresenta para entendimento, considerações sobre a propulsão líquida e ao final realiza um teste a quente aplicando a metodologia proposta. São realizadas simulações com o uso de etanol com adições de água nas proporções 99,5%, 85% e 70% e são apresentados dados coletados necessários para se determinar o ciclograma de funcionamento do motor.

Foi desenvolvido um modelo para projetos de controle térmico de satélites, onde se busca a acurácia nas predições de temperaturas e demais parâmetros inerentes ao projeto térmico. Tal modelo abrange análises experimentais e processos de otimização, sendo estes baseados no desenvolvimento de uma nova plataforma. A aplicação do modelo foi realizada em um satélite com controle de atitude estabilizado em três eixos e, no caso em estudo, o satélite Amazonia-1 foi tomado como referência. Em relação às análises experimentais, a determinação das propriedades efetivas de mantas térmicas compostas por isolantes de múltiplas camadas (MLI) e, também, a determinação da condutância térmica transversal de painéis estruturais compostos do tipo honeycomb foram realizadas. Com base nos resultados do teste do honeycomb, avaliou-se qual modelo analítico melhor se ajusta aos resultados experimentais, assim como qual a melhor estratégia de se modelar um painel deste tipo. Os resultados experimentais serviram como dados de entrada na elaboração do modelo térmico matemático do satélite, modelo este em que a configuração do projeto térmico do satélite foi avaliada e definida. Após a definição do projeto térmico, trabalhou-se na otimização do mesmo, visando reduzir, ou até mesmo eliminar, o consumo de potência elétrica por parte dos aquecedores, sendo que este recurso é extremamente valioso em missões espaciais. O processo de otimização foi fundamentado na utilização do algoritmo M-GEO, integrado com os softwares de análise térmica ThermalDesktopTM, RadCAD e SINDA/FLUINT através da interface de controle estabelecida no aplicativo MS Excel. Nas análises visando à otimização, a utilização de aletas como coletores solares foi considerada, assim como a determinação dos melhores revestimentos e áreas para os radiadores. Com base nos resultados obtidos, demonstrou-se que o consumo de potência elétrica pode reduzir-se consideravelmente ou, até mesmo, ser eliminado em alguns casos, tendo como ferramenta de trabalho a nova plataforma.

Um motor-foguete movido a propulsão química consiste basicamente de uma câmara cilíndrica na qual ocorre uma reação de combustão, gerando grandes quantidades de gases à altas temperaturas. Nestas condições, os gases ao serem expelidos através do bocal convergente-divergente, denominado tubeira, provocam propulsão do motor. A mistura do oxidante e do redutor utilizados como combustível pode ser líquida ou sólida, dando origem às tecnologias de motor-foguete à propulsão líquida ou motor-foguete a propulsão sólida, respectivamente . O propelente sólido é uma mistura heterogênea, estável, de espécies químicas oxidantes e redutoras. Os propelentes sólidos compósitos são constituídos basicamente por uma matriz polimérica (binder) contendo alta percentagem em massa de partículas sólidas, tais como oxidantes, aditivos metálicos, entre outros. Neste trabalho a modificação do binder constituiu-se na pesquisa de polióis alternativos produzidos na industria, de origem mineral e principalmente de origem vegetal como os polióis produzidos pela transformação do óleo de soja, de forma a oferecer um substituto ao poliol PBLH. O binder sintetizado foi constituído de um elastômero de poliuretano (PU), formado pela reação de policondensação entre um poliol e um diisocianato e para isso, foi utilizado o processo de pré-polímeros que consiste na reação do poliol com o isocianato estequiometricamente em excesso, sendo que isso foi feito em atmosfera sem umidade de N2 à temperatura de 60 C, sob agitação mecânica, produzindo uma estrutura com radicais isocianato (NCO). A adição de aditivos como o plastificante, ao pré-polímero sintetizado ocorreu quando se desejava alterar as propriedades mecânicas do PU final. Ao pré-polímero foi estendida a sua cadeia com um agente de cura sendo produzindo um PU com propriedades compatíveis ao PBLH. A identificação e caracterização do pré-polímero e PU obtidos foi realisada utilizando-se as técnicas Espectroscopia no Infravermelho Médio (FT-IR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), ASTM 5510-10 e Dureza.

O presente trabalho apresenta a comparação numérica entre dois tipos de radiadores de calor para aplicações espaciais: o radiador plano (convencional) e o radiador aletado. Projetados para atuar no controle térmico passivo de satélites, estes dispositivos rejeitam o calor gerado pelos componentes eletrônicos e minimizam a absorção de calor proveniente de fontes externas (especialmente do Sol) com o objetivo de manter a temperatura dos componentes do satélite dentro de suas respectivas faixas de operação. Com esta finalidade, foram desenvolvidos dois algoritmos em FORTRAN para a solução do sistema de equações não lineares que governam o acoplamento condutivo-radiativo presente em cada radiador. Estas equações foram discretizadas bidimensionalmente pelo Método dos Volumes Finitos e o sistema resultante foi resolvido com a aplicação do Tri-Diagonal Matrix Algorithm combinado com um processo iterativo. Os resultados numéricos obtidos demonstram que o radiador aletado possui maior capacidade de rejeição de calor em comparação com o radiador plano para as configurações dimensionais adotadas. As simulações realizadas também mostram que a degradação das propriedades termoópticas acentua o aumento das temperaturas no radiador. Por fim, são apresentados os perfis de temperaturas de ambos os radiadores estudados em condições críticas de operação.

Calculando quinze motores (variando a pressão de câmara e a razão de expansão dos gases) e mais cinco geradores de gás (variando apenas a pressão de funcionamento), propulsionados a LOX e álcool, foi selecionado um motor compatível com o atual motor russo RD109 (LOX e querosene) com os dados numéricos gerados por um algoritmo de cálculo. Uma vez escolhida à pressão de câmara, foi possível dimensionar um motor de 75kN com um gerador de gás que alimenta uma turbo bomba com funcionamento de ciclo aberto. Neste trabalho, foi estudado um novo tipo de gerador de gás alimentado por injetores de célula única, com duas regiões de queima, com o objetivo de reduzir a formação de fuligem. Com o modelo proposto de gerador de gás foi realizado um estudo estrutural estático, para verificar a espessura mínima da parede da câmara geradora de gás.

Este trabalho se direciona na construção de um modelo detalhado de elementos finitos da Câmara de empuxo do motor L15 a propulsão líquida. O sistema estrutural compõe-se das seguintes partes: tubeira, suporte, garganta, cinta de resfriamento e câmara de combustão. A pré-análise, apresentada neste trabalho, ajuda a compreender e prever a influência das deformações e respectivas tensões, antes da construção de um protótipo para ensaio reduzindo esforços, custos e permitindo uma visão com boa margem de segurança sobre os resultados que serão obtidos com os testes práticos. A análise teórica da estabilidade de um sistema, assim como também, a simulação de sua operação, requer a elaboração de um modelo matemático para descrever, sempre com algum nível de aproximação, os fenômenos mais importantes do sistema real. No presente trabalho, esta modelagem é feita pelo "software" MSC. "Patran/Nastran V.2004" através da criação de modelos geométricos e a geração de malha com materiais diversos. É possível por meio do "software" utilizado, prever as tensões em áreas críticas, melhorar a qualidade dos resultados através do refinamento de malha. O método proporciona uma redução significativa no tempo e no esforço necessário para a realização da análise estrutural. Os resultados foram comparados com valores obtidos para tensão de escoamento e ruptura dos materiais, e margens de segurança foram determinadas.