No presente trabalho foi estudada a influência do tipo e da quantidade de cargas nas propriedades mecânicas de elastômeros usados como isolantes térmicos em motores-foguetes. Foram selecionados seis tipos de cargas: sílica, caulim, talco, óxido de ferro, asbestos e negro de fumo. A quantidade de carga adicionada foi variada de acordo com a carga utilizada, quantidades estas que possibilitaram fácil processamento e confecção de corpos de prova. Os corpos de prova foram cortados conforme com as normas para medidas de dureza, resistências à tração e alongamento. Verificou-se que algumas cargas, como a sílica, o talco e o caulim não influenciam as propriedades mecânicas do Polibutadieno Hidroxilado. Estes tipos de cargas, não são considerados cargas reforçantes, mas são usados para baratear o custo do composto, pois não alteram as propriedades mecânicas do Polibutaieno Hidroxilado. Com relação aos Asbestos, Negro de Fumo e Óxido de Ferro, foi verificado que os mesmos melhoram a resistência à tração do Polibutadieno Hidroxilado sem alterar o alongamento do mesmo. Das três cargas, o Negro de Fumo é a mais utilizada nos "liners" à base de PBLH de motores-foguetes de pequeno, médio e grande porte, pois apresenta fácil processamento e melhores propriedades mecânicas. No caso de elastômeros sólido tipo NBR, só a sílica e o negro de fumo têm influência na propriedade mecânica deste polímero.

O circuito de segurança e atuação, utilizado tanto em foguetes de sondagem como em lançadores de satélite, é um dispositivo eletrônico responsável pelo acionamento dos elementos pirotécnicos de bordo desde o pré-lançamento até a fase de vôo. Tais circuitos consistem, atualmente, de um temporizador e de relés mecânicos que apresentam, como principal vantagem, a baixa resistência elétrica dos contatos, e como principal desvantagem, problemas mecânicos inerentes às vibrações presentes no lançamento e durante o vôo. Uma análise das principais alternativas mostra existirem duas configurações com características que apresentam viabilidade de virem a substituí-la: uma delas usa um temporizador e transistores bipolares de porta isolada, IGBTs, enquanto a outra usa microcontrolador e IGBTs. Uma vez que o uso de apenas uma das ferramentas de análise provou-se ineficaz, foram utilizados, em conjunto, a Estimativa da Taxa de Falhas (FRD), a Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA) e a Análise pelo Diagrama de Blocos da Confiabilidade (RBD). Foi proposta uma forma de interpretar como solicitação reduzida (derating) em temperatura, uma solicitação reduzida (derating) em freqüência a que está submetido o microcontrolador. Comparados os desempenhos de confiabilidade dos três circuitos, a solução envolvendo temporizador e IGBTs mostrou-se a mais promissora.

Nesta tese de mestrado é mostrado o desenvolvimento de um método de extração de plastificantes em polímeros usados nos motores foguetes a propelente sólido compósito, para aplicação na sua quantificação através da cromatografia gasosa. Uma metodologia para análise da migração de plastificantes em adesivos, borrachas e propelente usados nos motores foguetes foi desenvolvida avaliando-se os principais parâmetros de validação: sensibilidade, linearidade, faixa linear, exatidão, precisão e limite de detecção. O método foi aplicado para estudar a migração a 50 e 80C em corpos de prova contendo propelente aderido à borracha por meio de um adesivo conhecido como liner. A migração foi confirmada, atingindo todos os polímeros que compõem o motor-foguete. A migração, através de um novo adesivo foi avaliada, a 80C pelo método desenvolvido, onde corpos de prova contendo diferentes adesivos foram comparados. A partir dos resultados deste trabalho foi possível testar um método matemático capaz de simular a migração e calcular o coeficiente difusão.

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.

A massa é uma propriedade bastante significativa para diversos cálculos do projeto de um foguete. O custo da massa de um satélite é muito alto e uma diminuição da massa de 1 % pode significar uma economia de milhares de dólares. Então, para se obter um resultado confiável é necessário conhecer as fontes de incerteza que podem influenciar este resultado. Neste trabalho, as principais fontes de incerteza são avaliadas e discutidas, para uma melhor compreensão da complexidade de uma medição de massa de um foguete. Para se obter o resultado com a menor incerteza foi desenvolvido um método de escolha, dentre vários parques de balanças, daquele parque do qual resulta a estimativa da menor incerteza da massa total de um foguete, a partir da medição das massas de seus componentes. O método foi implementado com o uso de planilhas Excel , que podem ser adaptadas para tantas balanças, parques e faixas de massas quantas sejam necessárias, funcionando como ferramenta de auxílio à decisão da estimativa incerteza final do foguete, e norteando decisões como novas aquisições de balanças e contratação de fornecedores de serviço de pesagem.

Este trabalho concerne à aplicação de teoria LQ para pilotagem de foguetes de médio porte controlados por desvio de jato. No sistema de controle proposto, os parâmetros são estimados usando um algoritmo mínimos quadrados padrão, na forma recursiva. O ângulo de ataque é obtido a partir de um observador de ordem reduzida. As outras componentes do estado são medidas diretametne por sensores. O estado é então realimentado com ganhos calculados usando a teoria LQ, para gerar o valor do ângulo de desvio de jato. São propostas duas formas de implementação desta estratégia: uma adaptativa e outra em "gain scheduling", sem usar a estimação de parâmetros mas sim o valor nominal destes. Os esquemas propostos foram extensivamente testados através de simulação digital usando um modelo completo de validação, incluindo termos não lineares e perturbações devidas ao vento.

O objetivo deste trabalho é determinar perfis de temperatura ao longo da seção transversal da parede da tubeira de um motor-foguete a partir do conhecimento da distribuição de temperatura num ponto (ou estação) desta seção em função do tempo. Tanto a distribuição de temperatura como o fluxo de calor assim estabelecidos são mais próximos dos reais à medida em que o ponto de medição é escolhido mais próximo da parede quente. A principal vantagem deste método é evitar a utilização do coeficiente de transferência de calor por convecção calculando empiricamente através da fórmula de Bartz (1957). Os resultados obtidos podem ser aplicados na otimização de projetos de tubeira para motores-foguetes.

Esse trabalho apresenta o anteprojeto de uma unidade automatica para auxiliar duas importantes fases no atual processo de fabricacao de propulsores para foguetes desenvolvidos no Brasil: uma fase de inspecao e a outra de ativacao do propelente solido em seu estagio final de fabricacao. Na fase de inspecao, busca-se detectar fissura e/ou trincas na superficie do propelente que possamcomprometer o funcionamento do propulsor. A meta da ativacao e retirar da superficie do propelente os excesso de resina e anti-aderente que sao depositados durante o processo de frabricacao,para que este nao prejudiquem a ignicao do propulsor. Na composicao desta unidade automatica, destacaram-se o modulo do robo e o modulo de visao; o do robo por sua configuracao dedicada a aplicacao e o devisao, pelo metodo empregado na comparacao de imagens. A este ultimomodulo e dada maior enfase neste trabalho, pois o funcionamento adequado da unidade automatica depende principalmente do sucesso de operacao desse modulo.

Um modelo teórico de investigação de instabilidade de combustão é apresentado onde o mecanismo de instabilidade é o atraso na resposta da taxa de queima à perturbação da pressão junto a superfície de queima devido ao gradiente de temperatura junto a superfície de queima e sua interação com o fluxo que deixa a tubeira. Perturbações na taxa de queima e perturbações na pressão são relacionadas num sistema de malha fechada. Flutuações na taxa de queima provocam flutuações na pressão através da função de transferência na câmara. Estas flutuações na pressão são realimentadoras de flutuações na taxa de queima através da função de transferência da combustão. Expressões são derivadas para as duas funções de transferência, resultando uma correlação entre a pressão crítica, para um dado propelente e o comprimento característico L*. Os resultados são comparados com dados experimentais obtidos no Jet Propulsion Laboratory.

Este trabalho é uma continuação à pesquisa e desenvolvimento de materiais para aplicação em turbinas a gás e câmaras de combustão do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Diversas pesquisas já foram realizadas no DCTA permitindo desenvolver e caracterizar revestimentos, como forma de barreira térmica, para serem aplicados sobre componentes em superligas à base de níquel. Este trabalho tem como objetivo realizar a validação do banco de dados termodinâmicos do software ThermoCalc por meio da comparação de características microestruturais (como fases presentes, suas composições e quantidades) e ensaios experimentais, assim como inserir nessa plataforma dados complementares para que se possa empregar a termodinâmica computacional como ferramenta versátil, prática e de elevada confiança. Ressalta-se que as informações disponíveis nesses bancos darão subsídios para posterior seleção de revestimentos a serem utilizados na fabricação de turbinas de Motores-Foguete a Propelente Líquido (MFPL). Foram confeccionadas amostras contendo ZrO2-Nb2O5, Y2O3-Nb2O5, e ZrO2-Nb2O5-Y2O3. Realizou-se ensaios de massa específica e densidade, indentação, DTA e MEV, com os quais foi possível estabelecer a composição de 16% em mol de Y2O3 e 16% em mol de Nb2O5 como sendo as melhores concentrações de óxidos aditivos à zircônia, promovendo uma estabilização total da fase tetragonal à temperatura ambiente. A otimização dos binários ZrO2-Nb2O5 e Y2O3-Nb2O5 foi concluída, mostrando-se adequada e coerente com os resultados reportados na literatura. O trabalho é inovador e complexo, contudo, com o conhecimento adquirido até então, é possível realizar uma primeira seleção, com qualidade, dos materiais para revestimentos.