Propulsores paralelos (strap-on boosters) são geralmente utilizados com a finalidade de obter uma maior capacidade de satelização em veículos lançadores de satélites. Devido aos vínculos geométricos e estruturais, os boosters são geralmente posicionados, simetricamente ou não, em torno de um corpo central (estágio principal). Após seu fim de queima, estes boosters são simultaneamente separados. Para assegurar uma separação limpa, a realização de várias simulações é necessária a fim de estabelecer os parâmetros ótimos para o evento. Como resultado das simulações obtém-se a energia necessária do sistema de separação, bem como as perturbações induzidas pelo sistema durante a ocorrência do evento. Critérios e requisitos de separação foram estabelecidos a fim de assegurar a ocorrência de uma separação limpa e, por outro lado, limitar as perturbações resultantes no estágio principal. O presente trabalho contém a formulação e solução das equações do movimento (6 GDL) que descrevem a posição e a atitude dos corpos (boosters e corpo central) e seus movimentos relativos em função do tempo; análise do comportamento dinâmico do estágio principal considerando a ocorrência do evento sob a influência de perturbações.

A fase do vôo do conjunto superior (último estágio + satélite) está entre as mais critícas nas missôes de veículos satelizadores, porque é estabilizada por rotação e compreende vários eventos, tais como: fim de basculamento; indução de rotação; separação de estágio ou baía de equipamentos; ignição do último estágio. Na efetivação destes eventos e no decorrer desta fase do vôo, diversas perturbações podem atuar sobre o conjunto superior e comprometer o objetivo da missão. Por isso, o objetivo deste trabalho é a obtenção de um modelo matemático para implementação em computador, para realizar um estudo paramétrico da dispersão da atitude no instante que antecede à separação do satálite, considerando todos os eventos e perturbações inerentes a esta fase de vôo. Os resultados obtidos com o programa de computador desenvolvido são comparados com resultados obtidos através de método analítico simplificado para validação.

O objetivo deste trabalho é propor um processo baseado na Engenharia de Sistemas que possa ser aplicado à concepção de veículos lançadores de pequeno porte. A motivação para este trabalho deriva da real necessidade de se ter um processo robusto quando se lida com o desenvolvimento de produtos complexos ou críticos no aspecto da segurança, como é o caso dos veículos lançadores. Para isso, foi realizada uma síntese das técnicas e práticas encontradas nas normas e manuais de Engenharia de Sistemas usados como referência num processo composto de sub-processos e atividades com escopo e precedências definidos. A essência da contribuição deste trabalho está na proposta de um processo de Engenharia de Sistemas e também na discussão da base conceitual e dos exemplos de aplicação necessários para sua adequada compreensão e aplicação. Para o estudo de caso, este trabalho desenvolve considerações sobre o processo de concepção de veículos lançadores, incluindo tópicos sobre os principais fatores de desempenho desses sistemas, e, por fim, ilustra com materiais extraídos da bibliografia disponível exemplos de aplicação do processo proposto no projeto conceitual dos veículos lançadores. Com os resultados obtidos, discute-se sobre as contribuições específicas deste trabalho fazendo correlação com os processos de Engenharia de Sistemas usados como referência. Esta também será uma oportunidade para apresentar e discutir melhor os fundamentos e suposições que estão na base do processo de Engenharia de Sistemas proposto. Como conclusão, foi observado que o processo proposto possui as qualidades necessárias para servir de referência ao projeto conceitual de veículos lançadores bem como ao de projeto conceitual de produtos e serviços em geral.

This work focuses on tracking launch vehicles with multiple radar sites and proposes a data fusion strategy based on the Covariance Intersection (CI) method. At each site, multiple models are embedded in a Kalman filter or locally estimate position, velocity, and acceleration using a de-biased measurement transformation from spherical to cartesian coordinates. The estimation of position, velocity, and acceleration of moving object based on radar measurements is critical in applications such as air traffic control, surveillance systems, and orbital vehicles launching among many others. However, this work will focus on the conditions observed at Alcântara Launch Center, where two radars located at distinct sites provide the trajectory coverage. All simulations presented herein make use of actual data obtained from a VS30 sounding rocket launch at Alcântara Launch Center in February, 2000. Impact point prediction is also assessed, and considers uncertainties inferred form the computed covariance matrix, culminating in an ellipsoidal impact area with a given impact probability.

A interação entre o Veículo Lançador de Satélites, VLS, e um micro-satélite embarcado é estudada. Procura-se determinar o envelope de acelerações que este micro-satélite irá suportar desde a ignição do lançador até a injeção final em órbita. O problema é estudado segundo a técnica de condensação e aproximação modal. Utiliza-se a base de Craig e Bampton para descrever o comportamento dinâmico de subestruturas de um veículo lançador de satélites. O interesse do trabalho está na determinação do envelope de acelerações que a base da Carga Útil embarcada no veículo lançador está sujeita desde a fase de lançamento, vôo atmosférico e injeção em órbita. Adota-se como resposta para a interação dinâmica entre o veículo lançador e a Carga Útil duas soluções que se superpõem: uma parte estática representando o movimento de conjunto como corpo rígido e uma parte dinâmica representando o movemento elástico relativo entre o veículo lançador e a Carga Útil. Como Carga Útil é proposto um modelo estrutural de um micro-satélite. Esse modelo servirá como referência para análises dinâmicas de quaisquer outros satélites que venham a ser lançados pelo veículo em pauta. Obtém-se como resultado final uma redução considerável da análise do problema quando comparado a uma análise completa através da técnica de elementos finitos em instantes específicos de vôo. Essa redução é particularmente evidenciada quando busca-se determinar a dinâmica de qualquer outro satélite através da similaridade com o satélite de referência proposto. Nesse caso somente operações matriciais simples e rápidas serão necessárias, evitando-se um novo estudo particular completo.

Esse trabalho apresenta um procedimento para determinar trajetórias otimizadas que maximizem a massa do satálite de um Veículo Lançador de Satélites (VLS) sujeito a restriçoes dinâmicas e geométricas. Isso foi conseguido através de abordagem subótima utilizando-se programação linear para implementar um procedimento de busca direta baseado em um método de parametrização da função de controle; e determinando sua solução numérica por perturbação linear. São apresentados resultados de testes a partir de simulação digital, fazendo uso de dados disponíveis de uma versão de um VLS da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB). Comparações preliminares, com os dados disponíveis, sugerem que o procedimento é uma boa opção para esse problema de otimização.

No presente trabalho uma nova técnica de programação não-linear, um método da projeção estocástica do gradiente, é aplicada para guiagem e controle não-linear em três dimensões de veículos lançadores de satélites, utilizando um modelo massa-ponto para o veículo. A validade do procedimento numérico é testada pela resolução de um problema de transferência orbital com baixo empuxo. Soluções sub-ótimas são obtidas para a trajetória ascendente do Veículo Lançador de Satélites pela prametrização da história de controle. Os vínculos são precisamente satisfeitos e a capacidade de satelização obtida pelo procedimento é comparável à solução ótima, obtida por procedimentos indiretos. Um procedimento de guiagem e controle em malha fechada é proposto, visando minimizar os efeitos das incertezas e perturbações típicas nas quais está sujeito o veículo durante o vôo. É testada a operação de mudança de objetivo durante o vôo e a utilização de tempo de queima livre para o último estágio. É mostrada a viabilidade da operação em tempo real pela implementação da técnica de processamento paralelo.

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.

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.

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.