Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-10-05T14:19:48Z No. of bitstreams: 1 2016_RodrigoQueirozNeiva.pdf: 7130497 bytes, checksum: e113e90caf4fdd323c036d7af21eab61 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-01T20:08:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RodrigoQueirozNeiva.pdf: 7130497 bytes, checksum: e113e90caf4fdd323c036d7af21eab61 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-01T20:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RodrigoQueirozNeiva.pdf: 7130497 bytes, checksum: e113e90caf4fdd323c036d7af21eab61 (MD5) / O projeto conceitual de mísseis táticos impõe o desafio de lidar com uma ampla gama de variáveis e parâmetros de projeto e atender a determinados requisitos operacionais. Além disso, a limitação de recursos e a competitividade estabelece que seja obtida não somente uma solução que atenda aos requisitos, mas uma concepção mais vantajosa. Nesse contexto surge a necessidade de uma ferramenta de auxilio ao projetista, na fase de projeto conceitual de mísseis táticos, que empregue técnica de otimização multiparamétrica e multiobjetiva. O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para auxílio no projeto conceitual de mísseis táticos, mediante a otimização da configuração geral do míssil. O programa desenvolvido, denominado Scorpio 1.0, incorpora modelos teóricos simplificados e de rápida avaliação nas áreas de aerodinâmica, propulsão, peso e trajetória de voo. Para o processo de otimização é empregada técnica de algoritmos genéticos. O Scorpio 1.0 foi avaliado em diferentes etapas. Inicialmente foi verificada sua capacidade de otimizar a solução de uma função de teste. Em seguida foi averiguada a precisão dos modelos teóricos utilizados ao se comparar a previsão de desempenho e características, dada pelo programa, com os valores reais de um míssil de cruzeiro existente. Os resultados indicados pelo programa apresentaram boa aproximação dos dados do míssil real. Posteriormente foi verificada a capacidade de repetibilidade de resultados em execuções com configurações idênticas, quando o programa indicou soluções próximas nos diferentes casos. Por fim, o programa foi utilizado demonstrativamente para otimização de um míssil em fase de desenvolvimento no Brasil. Os resultados obtidos indicaram um míssil com massa de lançamento de aproximadamente 68% da previsão inicial dos participantes do projeto, atendendo aos requisitos e restrições de projeto, demonstrando assim a viabilidade do uso do programa Scorpio 1.0 para otimização de mísseis táticos em fase de projeto conceitual. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Conceptual design of tactical missiles imposes the challenge of dealing with a wide range of design variables and parameters and fulfilling certain operational requirements. In addition , limited resources and competitiveness requires not only a solution that meets the requirements , but a more advantageous design. In this context, the need for a tool to aid the designer in the conceptual design of tactical missiles arises, making use of multiparametric and multiobjective optimization techniques. The objective of this work is to develop a computational tool to assist in the conceptual design of tactical missiles, by the optimization of the general configuration of the missile. The developed program, called Scorpio 1.0, incorporates simplified theoretical models and rapid assessment in areas such aerodynamics, propulsion, weight and flight trajectory. For the optimization process is employed technique of genetic algorithms. The Scorpio 1.0 was evaluated in difentes steps. Initially it was verified its ability to optimize the solution of a test function. Then has been investigated the accuracy of the theoretical models used comparing the prediction of performance and features, foreseen by the program, with the data of an existing cruise missile. The results indicated by the program showed good approximation to the reference missile data. It was later verified the program‟s results repeatability capacity at different executions with identical configurations, when the program indicated close solutions in different cases. Finally, the program was used demonstratively for optimization of a missile under development at Brazil. The results indicated a missile with launch mass of approximately 68% of the initial value, foreseen by the project participants, while still meeting the requirements and restrictions, thus demonstrating the feasibility of using the Scorpio 1.0 for optimization of tactical missiles in conceptual design phase.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Este trabalho apresenta uma metodologia quer permite realizar o projeto básico (preliminar) de um míssil tático. Especificamente, o projeto aborda mísseis táticos cujo sistema propulsivo é baseado em estatorreatores a combustível sólido. A parafina sólida tem-se mostrado uma alternativa importante para motores foguete a propelentes híbridos. Os parâmetros relevantes da equação da taxa de regressão da parafina em motores a propelente híbridos foram determinados com diversos tipos de oxidante. Inúmeros estudos indicam que a parafina tem se mostrado um combustível de alto desempenho para motores foguete. Não se tem notícia, contudo, do estudo da parafina como combustível para estatorreatores. Desta forma, neste trabalho, construiu-se uma bancada experimental para avaliar combustíveis sólidos operando com ar viciado (oxidante). Um conjunto de ensaios permitiu definir uma equação para a taxas de regressão da parafina operando com ar viciado que simula um míssil operando a 10000 m de altitude a velocidade de Mach 2,5. Com base nesta equação, projetou-se um míssil da classe ar-ar cujo sistema propulsivo é baseado em estatorretaor a combustível sólido com parafina. Os resultados indicaram que a metodologia proposta permite definir as dimensões preliminares de um míssil tático, propulsado por um estatorreator com combustível totalmente a base de parafina sólida. / This work presents a methodology, which allows conducting preliminary design of tactical missiles. Specifically, the research addresses tactical missiles whose propulsive system was based on solid fuel ramjet. Solid paraffin has been one important alternative for hybrid rocket engines. The relevant parameters of the solid-fuel regression rate had been determined for a diversity of oxidizers. Many studies show that paraffin gives good engine performance in hybrid rocket engines. A literature survey indicated an absence of work on paraffin as an alternative fuel for ramjets. In this work, a test bench was constructed in order to evaluate solid fuels combustion with vitiated air (oxidizer). A set of firings allowed the definition of a regression equation for the paraffin and vitiated air that simulates a missile operating at 10000 m altitude and at Mach 2.5 velocity. Based on the proposed equation for the solid fuel regression rate, it was designed an air to air missile, relying on a solid fuel ramjet operating with paraffin. The results showed that the proposed methodology allows defining the preliminary dimensions of an air to air tactical missile whose propulsive system is entirely based on solid fuel paraffin.