Cada vez mais os métodos, técnicas e ferramentas de Engenharia de Software têm sido aplicados para criação, manutenção e adaptação de sistemas de software aeroespaciais. A técnica de orientação a objetos tem provido o reuso de componentes de software, reduzindo o esforço para desenvolver aplicações similares num domínio específico. Este trabalho de pesquisa propõe um Framework para a Simulação de Trajetórias de Foguetes de Sondagem. Este Framework define um modelo abstrato para a construção de simuladores de trajetórias. Um Estudo de Caso e um Protótipo de Simulador foram desenvolvidos para avaliar a reusabilidade do Framework proposto. O protótipo provê cálculos de movimento de um foguete com um, três e seis graus de liberdade. Neste trabalho, também é avaliado o esforço necessário de incorporação da arquitetura de simulação distribuída definida no padrão IEEE Std 1516 - High Level Architecture - HLA. Uma análise dos principais resultados desta pesquisa propicia uma verificação do Framework proposto, quanto a reutilização significativa de código para a construção de modelos de simuladores de trajetórias. Esta análise também propicia uma avaliação do padrão HLA para a criação de simulações distribuídas, visando uma melhor padronização, interação e reusabilidade dos sistemas.

Como um aprimoramento ao processo de AIV (Montagem, Integração e Verificação, do inglês, Assembly, Integration and Verification), fundamental e tendencioso a erros, este trabalho apresenta novos método e linguagem de modelagem. Esta linguagem foi criada sobre uma ontologia construída especificamente para essa finalidade e é particularmente aplicável ao caso dos veículos de sondagem espacial. Após a introdução dos problemas intrínsecos de aplicações espaciais, fundamentações teóricas sobre AIV e técnicas de modelagem são apresentadas e examinadas. Então, uma ontologia é construída, seguindo uma abordagem sistemática, e sua evolução para uma linguagem de notação visual é proposta, assim como um método de modelagem. Os resultados dessa proposta são então apresentados. Por fim, o trabalho monta um estudo de caso como exemplo, utilizando o método e a notação propostos na modelagem do processo de AIV de um veículo de sondagem espacial real. Explicações iniciais são dadas na introdução de termos de diferentes áreas.

Sistemas espaciais geralmente possuem custos de pesquisa e desenvolvimento excepcionalmente elevados em comparação aos custos de produção e operação, principalmente devido ao baixo volume de produção e ao ciclo de projeto extenso e com vários ensaios. Nesta categoria se incluem as cargas úteis para veículos de sondagem. Uma alternativa para diminuir esses custos é utilizar equipamentos comuns para realizar mais de uma função, ao invés de equipamentos especializados. Equipamentos multifunção são especificados através da análise de comunalidade do sistema, que pode ser estendida para abranger diferentes missões do veículo. A comunalidade reduz esforços de P&D, mas resulta em perda de desempenho e excesso de funcionalidade. Neste trabalho, é proposto um método para auxiliar o projetista do sistema na escolha da melhor solução de compromisso entre esses dois aspectos. É apresentado um modelo matemático para descrever o problema dos equipamentos multimissão e multifunção que pode ser adaptado ao nível de detalhamento desejado para análise. O problema foi modelado de forma a não ser necessário atribuir pesos relativos entre os objetivos conflitantes, representados por aspectos monetários e técnicos. Restrições são incluídas no modelo para melhor representar os problemas reais, que dificilmente são irrestritos. Para otimizar os objetivos do modelo, é utilizado um algoritmo genético multiobjetivo com restrições. Ele é aplicado a problemas exemplo, com diferentes níveis de detalhamento. O algoritmo é capaz de encontrar a frente de Pareto com as soluções não dominadas, fornecendo ao projetista um conjunto de alternativas de projeto. Cabe a ele a decisão final sobre qual solução utilizar, baseado em informações de alto nível, muitas vezes advindas da experiência e difíceis de serem modeladas.

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 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.

A gestão de projetos tem evoluído rapidamente, no Brasil e no mundo, passando por um processo de fortes mudanças do ponto de vista teórico/conceitual para fazer frente à crescente velocidade da geração de inovações e à globalização dos negócios. A nova forma de gerenciamento de projetos (GP) passa, necessariamente por uma visão sistêmica e multifuncional; com fortes interações organizacionais, investimentos significantes em capital intelectual, nos relacionamentos interpessoais e nos processos de formação/consolidação de redes cooperativas (nacionais e internacionais) de inovação. Nos centros de pesquisa e desenvolvimento, públicos ou privados, esta característica é acentuada pelo ambiente de trabalho inovador, dinâmico e complexo, encontrados no setor espacial mundial. A caracterização de um ambiente propício à realização de trabalhos conjuntos entre as instituições de P&D é reconhecida através de oportunidades geradas nos relacionamentos interorganizacionais, com foco no realinhamento das atividades institucionais e direcionadas aos objetivos estratégicos destas organizações. No caso do IAE, a parceria tecnológica internacional realizada entre o CTA/IAE (Comando Geral de Tecnologia Aeroespacial / Instituto de Aeronáutica e Espaço) e o DLR/MORABA (Centro Aeroespacial Alemão - Base Móvel de Foguetes), pode servir para ilustrar a nova forma de desenvolvimento e de gerenciamento de projetos que está sendo adotada no IAE. Um gerenciamento de projetos eficiente e eficaz é reconhecido, mundialmente, como um fator essencial de integração do plano estratégico organizacional às operações das instituições de P&D. Este trabalho utiliza uma análise de gerenciamento de projeto aplicada a um estudo de caso no contexto do desenvolvimento das parcerias tecnológicas na realização do projeto de sistemas elétricos dos foguetes de sondagem e das plataformas espaciais com experimentos de microgravidade. Inicialmente, é examinado o contexto organizacional do projeto e das parcerias, logo depois é feito uma revisão de literatura acadêmica no esboço metodológico e conceitual que tem servido como base para GP no IAE. A partir desta revisão, é realizada uma análise crítica de GP do projeto dos sistemas elétricos, sobre o estudo de caso, tentando extrair lições úteis para a organização. Finalmente, são apresentadas as conclusões e as sugestões de trabalhos de futuros.

A caracterização aerodinâmica de foguetes de sondagem é requisito fundamental para o projeto e operação destes veículos. O conhecimento das forças atuantes determina o carregamento a que sua estrutura estará submetida e assim orientará o seu projeto estrutural. Da mesma forma, para se determinar a sua trajetória, faz-se necessário o conhecimento das características aerodinâmicas em todas as fases do vôo. Uma das maneiras de se obter as características aerodinâmicas de um foguete é por meio de simulações numéricas do escoamento sobre o foguete. Para isso, a região em torno do foguete é discretizada sob a forma de uma malha computacional que será então empregada para a solução numérica das equações de governo do escoamento. Os objetivos da presente dissertação consistem em gerar malhas computacionais sobre configurações de foguetes, e avaliar a sua adequação para a simulação do escoamento nos diferentes regimes de velocidade. Estas simulações serão feitas empregando-se o programa de cálculo NS3D da subdivisão de Aerodinâmica da ASE, que resolve numericamente as equações de Navier-Stokes 3D de escoamentos turbulentos. Estas simulações serão validadas pela comparação dos resultados dos cálculos com dados experimentais.

Simulações dos escoamentos aerodinâmicos sobre um foguete de sondagem típico são apresentadas. Freqüentemente, os foguetes de sondagem utilizam mais de um conjunto de empenas e necessitam que essas empenas possuam um tamanho razoável. A fim de lidar com esse tipo de configuração, o presente trabalho faz uso de uma nova metodologia, que combina simultaneamente malhas multibloco Chimera e justapostas na discretização do domínio computacional. Os escoamentos de interesse são modelados utilizando as equações de Euler em três dimensões e o trabalho descreve os detalhes dos procedimentos de discretização, os quais utilizam uma abordagem de diferenças finitas para malhas estruturadas multibloco que se conformam ao corpo simulado. O método é utilizado para calcular a aerodinâmica de um veículo de sondagem atualmente em desenvolvimento. Os resultados indicam que a presente metodologia pode ser uma ferramenta poderosa de análise aerodinâmica e de projeto.