Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para simulação de voo de veículos lançadores

• Autor(a) principal: Guilherme da Silveira
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/07.02.21.27

A crescente capacidade computacional dos atuais computadores tem permitido cada vez mais a utilização da técnica de simulação digital nos processos de desenvolvimento de produtos de engenharia. A simulação computacional de sistemas complexos como aviões, foguetes ou satélites possibilita a redução de riscos e de custos associados a esses projetos. Além disso, muitas vezes a simulação é o único meio de investigar aspectos relacionados a esses sistemas que não podem ser reproduzidos em laboratório. Durante o desenvolvimento e a utilização de veículos lançadores, ou foguetes, uma importante área que deve ser investigada é a chamada dinâmica de voo do veículo, a qual analisa o movimento do veículo, sujeito a forças e momentos, no espaço tridimensional. A ferramenta de simulação que possibilita o estudo dos fenômenos associados com a dinâmica de voo de um foguete é o simulador de voo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para simulação de voo de veículos lançadores. Tal ferramenta permite, por meio da determinação de diversos parâmetros de voo como a posição, a velocidade e a aceleração do veículo, a realização de análises relacionadas à dinâmica de voo do veículo. Levando-se em consideração requisitos de flexibilidade, a ferramenta foi desenvolvida de modo a permitir a simulação do movimento de diversos tipos de veículos lançadores, controlados ou não controlados, em seis graus de liberdade. Utilizando a técnica de programação modular, a flexibilidade foi garantida por meio de uma biblioteca de modelos dinâmicos, dos subsistemas do veículo e ambientais, cuja combinação pode dar origem a modelos de voo de diferentes veículos lançadores. Além da biblioteca, fazem parte ainda do simulador o módulo principal, cuja função é realizar a integração da trajetória de acordo com o modelo de voo do veículo, e uma interface gráfica, que facilita a criação do modelo de voo. Os resultados obtidos com o simulador desenvolvido nesse trabalho são verificados por meio de comparação com resultados de outras ferramentas de simulação. Foram realizados três estudos de caso, de forma que as diversas funcionalidades do simulador pudessem ser testadas. De maneira geral, os resultados obtidos são bastante semelhantes aos resultados das ferramentas utilizadas para comparação. Algumas diferenças observadas puderam ser explicadas em virtude dos diferentes modelos utilizados em cada ferramenta.