Este trabalho apresenta uma proposta de modelo destinado a representar o sistema elétrico de potência previsto para ser implantado no novo Sistema Plataforma de Lançamento, o qual atenderá essencialmente as operações de integração vertical, testes e lançamento de Veículos Lançadores de Satélites (VLS), localizado no Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) no estado do Maranhão. Nesse modelo são simuladas faltas, em pontos estratégicos, com o principal objetivo de estimar valores de corrente de curto-circuito e sobretensões, os quais servirão de referências para auxiliar a elaboração de especificação e dimensionamento de dispositivos de proteção e condutores elétricos destinados ao Projeto Executivo desse sistema de potência. Os resultados apresentados, nas simulações computacionais dessas faltas, são consistentes com o tipo de sistema de distribuição elétrico adotado para a mencionada plataforma, condição que ratifica o modelo proposto neste trabalho.

Esta dissertação, apresenta uma proposta de metodologia de gerenciamento de risco, destinada a projetos de desenvolvimento de veículos espaciais no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Por meio de pesquisa bibliográfica, foram identificadas as metodologias de gerenciamento de risco utilizadas nas principais agências espaciais estrangeiras e as especificidades do gerenciamento de risco aplicado ao desenvolvimento de veículos espaciais, ao gerenciamento de projetos e à Engenharia de Sistemas. A metodologia proposta visa orientar as atividades de planejamento, a elaboração do Plano de Gerenciamento de Risco, as atividades de identificação e análise dos riscos, a elaboração dos planos de resposta aos riscos e as atividades de acompanhamento e controle dos riscos ao projeto. Com a finalidade de verificar a eficácia da metodologia proposta, a mesma foi testada por meio de um estudo de caso, relativo ao desenvolvimento do foguete VS-15. Como resultado, a metodologia mostrou-se aplicável, por ser capaz de manter, de forma ordenada, o registro de diversas características dos riscos e de remover os efeitos adversos do desconhecimento dos riscos ao longo da vida do projeto. A metodologia proposta mostrou-se praticável, sendo, porém necessário um criterioso planejamento dos recursos do projeto, principalmente quanto à aplicação de pessoas dedicadas ao gerenciamento de risco, aos espaços físicos necessários ao arquivamento do material impresso, aos prazos estabelecidos para estas atividades e aos custos inerentes. A metodologia proposta foi considerada aceitável, dentro das limitações deste trabalho de pesquisa.

O projeto do sistema de controle de um veículo lançador de satélites é feito baseado em um algoritmo que leva em conta, dentre outros parâmetros, a propulsão produzida pelo motor foguete e o consumo de massa de propelente, dadas na forma de três curvas, chamadas de nominal, superior e inferior. A partir destas curvas, têm-se então limites, dentre os quais a curva de empuxo e massa real devem permanecer. Atualmente, o algoritmo usa um perfil de empuxo constante e um perfil de massa que depende da taxa de consumo de massa. Pelo fato do algoritmo utilizar estes dados, eles não condizem com o perfil de empuxo e massa reais, pois durante a queima do propulsor a propelente sólido, estes dados podem variar consideravelmente. As simulações do algoritmo levam em conta o perfil nominal de empuxo e massa. O ideal é ter um perfil real igual à nominal, mas isso não acontece devido às variações ocorridas no motor foguete. Por isso se faz necessário uma boa estimativa para o perfil de empuxo e de massa de tal forma que ela se aproxime o máximo possível do perfil real. Este trabalho apresenta uma Estimativa Online para, durante o voo do veículo, estimar os valores para o perfil de empuxo e de massa mais próximos dos valores reais, obtendo assim um algoritmo com resultados mais condizentes com a realidade.

Dentro do contexto de aquisição dos dados de testes, de preparação para lançamento e de vôo, para a verificação de funcionamento dos equipamentos e a validação de modelos matemáticos utilizados no projeto do Veículo Lançador de Satélites (VLS-1), este trabalho apresenta uma técnica para processamento de dados das medidas de sensores embarcados, a ser implementada em uma estação de solo. Nessa técnica, é verificado o desempenho de vários métodos utilizados na geração das curvas de ajustes. A avaliação do desempenho de um método é prejudicada em medidas com incertezas, devido ao valor verdadeiro ser desconhecido. Para tal, são realizadas simulações com medidas teóricas acrescidas de incertezas, considerando média nula e desvios padrões de sensores reais, obtidos através dos dados de calibração de laboratório. Desse modo, pode-se selecionar o método que apresenta melhor desempenho para os dados simulados. O desempenho é avaliado através do desvio padrão e do coeficiente de correlação, entre as medidas estimadas pelos métodos aplicados e as medidas verdadeiras teóricas. Os resultados são apresentados através de um benchmark. O método selecionado varia em função da configuração de monitoramento empregada e da característica do elemento sensor, denominadas padrão de monitoramento. Diante de inúmeros padrões de monitoramentos, este trabalho apresenta a aplicação dessa técnica em dois padrões de monitoramentos, sendo utilizados em casos reais para a avaliação dos resultados.

O desenvolvimento econômico e social de uma nação não pode ser sustentado, a longo prazo, se não for baseado no desenvolvimento científico e tecnológico. Entre as diversas áreas de P&D que são implementadas pela iniciativa humana, uma das que vêm incorporando quantidade significante de benefícios a humanidade é certamente a Espacial. Mesmo programas espaciais relativamente modestos, como o brasileiro, têm-se mostrado capazes de contribuir para a capacitação tecnológica e o fortalecimento dos setores industriais participantes do programa. Um projeto espacial é bastante complexo e, normalmente, encerra grandes dificuldades em sua implementação. No IAE, desde o início de suas atividades, pôde-se constatar a preocupação de se criar uma gerência de alto nível para a administração dos complexos projetos espaciais, com um padrão adequado, de forma a permitir soluções ágeis e eficientes, e a utilização de uma estrutura organizacional compatível com o dinâmico processo de inovação tecnológica verificado nesta área. O objetivo principal dessa tese é identificar, diagnosticar, e analisar o Modelo Organizacional de Gestão de Tecnologia Espacial (MOGTE) utilizado ao longo do ciclo de vida do Projeto VLS-1, além da proposição de mudanças organizacionais decorrentes dos principais problemas detectados e coerentes com a realidade dos projetos espaciais a serem implantados no futuro. O trabalho tem caráter exploratório, em função da ausência de uma bibliografia sistematizada e da grande dispersão das informações sobre o assunto. Entretanto, foi possível realizar uma análise completa da Estrutura Organizacional do Instituto e uma descrição detalhada do projeto, tanto em termos técnicos como gerenciais.

Este trabalho foi realizado para avaliar o desempenho de composições pirotécnicas para a ignição de propelente sólido. Para esta avaliação foram realizados ensaios na Bomba de Pastilha (Bomba manométrica) e ensaios funcionais de ignitores em micropropulsores com propelente inerte e real. Estes micropropulsores são usados no foguete Veículo Lançador de Satélite (VLS) projetado no Centro Técnico Aeroespacial - Instituto de Aeronáutica e Espaço, CTA/IAE. Quatro destes micropropulsores são instalados no VLS e os funcionamentos devem ocorrer simultaneamente com uma dispersão de no máximo 50 milissegundo, entre eles, para que os propulsores atinjam 75% da pressão de trabalho no estado permanente de combustão. As composições pirotécnicas avaliadas foram: 1- Pólvora negra (PN); 2- Magnésio, Teflon, Viton B (MTV); 3- Magnésio, Perclorato de Potássio e ligante (Mg/KClO4); 4- Boro, Nitrato de Potássio e ligante (B/KNO3); 5- Alumínio, Perclorato de Potássio e ligante (Al/KClO4 ou Alclo). No experimento mais importante realizado neste trabalho, o ensaio de queima no banco de prova com quatro micropropulsores, os ignitores carregados com granulados de B/KNO3 e pastilhas de Al/KClO4 apresentaram o melhor desempenho entre todas as amostras ensaiadas, com dispersão na ordem de 35 ms.

O objetivo deste trabalho foi obter formulações de propelente à base de AP/PBLH/Al, na qual as quantidades de sólidos fossem maiores do que as utilizadas atualmente. O aumento da fração de sólidos acarreta um aumento do impulso do motor-foguete. Entretanto, ele deve seguir um conjunto de critérios que também foi objeto de estudo neste trabalho. Esses critérios foram baseados nas teorias de empacotamento de partículas, as quais têm sido utilizadas como uma ferramenta para a definição da modalidade, distribuição, granulometria e carga de sólidos. Alguns ensaios também foram realizados para verificar a aplicabilidade de um modelo de empacotamento linear. O modelo testado se mostrou aplicável e as predições teóricas apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. Um modelo de correlação foi ainda proposto neste trabalho para correlacionar os dados de viscosidade da mistura final a 50, 55 e 60C sob pressão atmosférica. Um outro modelo de correlação também foi proposto para correlacionar dados experimentais do módulo de Young a 25C. Ambos os modelos foram bem sucedidos na correlação dos pontos experimentais. As propriedades balísticas foram ainda determinadas para uma faixa de pressões variando de 4 a 10 MPa. Os efeitos da ordem de adição do agente de ligação e do Alumínio também foram avaliados. Os melhores resultados foram obtidos quando o Alumínio e o agente de ligação foram adicionados ao PBLH no início do processo de mistura. O catalisador de cura também foi substituído por DBTDL nos ensaios seguintes a fim de acelerar o processo de cura. Os testes conduzidos com 5 ppm de DBTDL apresentaram os melhores resultados para a viscosidade da mistura final e para as demais propriedades do propelente. A utilização de sistemas de partículas com alto empacotamento, associados com a utilização de 5 ppm de DBTDL como agente de cura, permitiu elevar a carga sólidos até 88%, muito superior aos 84% em uso no propelente do VLS. Além disso, as propriedades mecânicas e balísticas deste propelente produzido em escala de laboratório são apropriadas para os projetos em andamento no IAE.

Parmi les objets nanométriques les plus importants figurent les nanofils, qui peuvent<br />être utilisés soit comme coeur d'un dispositif, soit comme élément d'adressage d'un autre<br />nano-objet. Cette thèse explore deux voies de fabrication de nanofils.<br />La première concerne un procédé d'écriture directe de motifs d'or de dimension<br />nanométrique, par transfert d'atomes depuis une pointe STM vers la surface. Des lignes d'or<br />de largeur 15 nm, d'épaisseur 3 nm et de longueur 300 nm ont pu être tracées sur une surface<br />de silicium.<br />La seconde voie concerne un procédé de fabrication de nanofils de silicium (SiNWs)<br />par décomposition thermique du silane (SiH4) sur une surface recouverte d'agrégats d'or, par<br />la technique VLS (Vapor Liquid Solid). Deux moyens de chauffage ont été utilisés pour<br />forcer la croissance horizontale des fils à partir d'une électrode prédéposée sur une surface<br />isolante. Dans un premier temps, la surface a été chauffée sous l'impact d'un faisceau laser<br />continu focalisé, pour induire localement un fort gradient thermique latéral sur une zone de<br />diamètre 3 μm. Dans un second temps, la croissance des nanofils de Si a été forcée à partir de<br />lignes de tungstène sub-microniques chauffées par effet Joule, par passage d'un courant de<br />forte densité.<br />Les mécanismes de croissance sont discutés.

Les cellules photovoltaiques proposent une solution au problème énergétique en raison de leur source inépuisable: le soleil. Plusieurs types de cellules, qu'elle soient inorganiques ou organiques, sont étudiées, avec comme objectif d'obtenir de hauts rendements pour de faibles coûts. Dans ce contexte, ce travail de thèse se propose d'étudier des cellules solaires hybrides nanostructurées à base de nanofils de silicium et de matériaux organiques afin de bénéficier des avantages de ces différents matériaux. La morphologie controlée de la croissance des nanofils de silicium par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) via un procédé Vapeur-Liquide-Solide est présentée. Le mélange de matériaux organiques est ensuite déposé sur les nanofils de silicium par un procédé d'enduction par centrifugation. Dans ce type de cellules hybrides, les nanofils de silicium jouent le rôles de matériaux accepteurs ou aident à l'absorption de la lumière. Pour améliorer les performance de ces cellules, il est nécessaire d'optimiser la qualité du réseau de nanofils par une gravure chimique visant à éliminer les traces de catalyseur résiduelles ainsi que l'oxyde natif du silicium. Cet effet de la gravure a été largement étudié et discuté. De plus les propriétés d'accepteur d'électrons des nanofils de silicium à base de catalyseurs de Bismuth ont été étudiées. Les résultats montrent clairement le potentiel de ce type de cellules, notamment 1) l'augmentation de la conversion de lumière par l'amélioration de l'efficacité du rendement quantique pour les grandes longueurs d'onde, 2) l'utilisation d'une grande variété de nanofils avec des morphologies et propriétés électriques finement controlées.

This work details the synthesis and growth mechanisms of 1D magnetic and semiconducting nanostructures. Specifically, magnetic iron oxide and ZnS-SiO2 nanowires are examined. These materials are chosen due to their promise for biomedical and electronic applications and the perceived need to both create these structures as tools for these applications and to understand their formation processes so that they can be manufactured at a scale and efficiency suitable for commercialization. The current state and impact of nanotechnology is discussed through the lens of continuing technological advances and environmental factors, and the term is defined according to a specific set of criterion involving size, utility, and uniqueness. Details of synthesis and characterization of Fe3O4, ε-Fe2O3, and ZnS-SiO2 core-shell nanowires are presented. Observations regarding the growth of these structures are paired with additional experiments, simple simulations, and other literature to discuss the classical VLS growth process in general, and its applicability to these structures in particular. Finally, some exciting future applications are discussed, with details for initial experimental work presented in the appendix.