@MastersThesis{Silveira:2014:DeFeCo,
author = "Silveira, Guilherme da",
title = "Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para
simula{\c{c}}{\~a}o de voo de ve{\'{\i}}culos
lan{\c{c}}adores",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2014",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2014-07-29",
keywords = "simula{\c{c}}{\~a}o, trajet{\'o}ria, din{\^a}mica de voo,
foguetes, ve{\'{\i}}culos lan{\c{c}}adores, simulation,
trajectory, flight dynamics, rockets, launch vehicles.",
abstract = "A crescente capacidade computacional dos atuais computadores tem
permitido cada vez mais a utiliza{\c{c}}{\~a}o da t{\'e}cnica
de simula{\c{c}}{\~a}o digital nos processos de desenvolvimento
de produtos de engenharia. A simula{\c{c}}{\~a}o computacional
de sistemas complexos como avi{\~o}es, foguetes ou sat{\'e}lites
possibilita a redu{\c{c}}{\~a}o de riscos e de custos associados
a esses projetos. Al{\'e}m disso, muitas vezes a
simula{\c{c}}{\~a}o {\'e} o {\'u}nico meio de investigar
aspectos relacionados a esses sistemas que n{\~a}o podem ser
reproduzidos em laborat{\'o}rio. Durante o desenvolvimento e a
utiliza{\c{c}}{\~a}o de ve{\'{\i}}culos lan{\c{c}}adores, ou
foguetes, uma importante {\'a}rea que deve ser investigada {\'e}
a chamada din{\^a}mica de voo do ve{\'{\i}}culo, a qual analisa
o movimento do ve{\'{\i}}culo, sujeito a for{\c{c}}as e
momentos, no espa{\c{c}}o tridimensional. A ferramenta de
simula{\c{c}}{\~a}o que possibilita o estudo dos fen{\^o}menos
associados com a din{\^a}mica de voo de um foguete {\'e} o
simulador de voo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma
ferramenta computacional para simula{\c{c}}{\~a}o de voo de
ve{\'{\i}}culos lan{\c{c}}adores. Tal ferramenta permite, por
meio da determina{\c{c}}{\~a}o de diversos par{\^a}metros de
voo como a posi{\c{c}}{\~a}o, a velocidade e a
acelera{\c{c}}{\~a}o do ve{\'{\i}}culo, a
realiza{\c{c}}{\~a}o de an{\'a}lises relacionadas {\`a}
din{\^a}mica de voo do ve{\'{\i}}culo. Levando-se em
considera{\c{c}}{\~a}o requisitos de flexibilidade, a ferramenta
foi desenvolvida de modo a permitir a simula{\c{c}}{\~a}o do
movimento de diversos tipos de ve{\'{\i}}culos
lan{\c{c}}adores, controlados ou n{\~a}o controlados, em seis
graus de liberdade. Utilizando a t{\'e}cnica de
programa{\c{c}}{\~a}o modular, a flexibilidade foi garantida por
meio de uma biblioteca de modelos din{\^a}micos, dos subsistemas
do ve{\'{\i}}culo e ambientais, cuja combina{\c{c}}{\~a}o pode
dar origem a modelos de voo de diferentes ve{\'{\i}}culos
lan{\c{c}}adores. Al{\'e}m da biblioteca, fazem parte ainda do
simulador o m{\'o}dulo principal, cuja fun{\c{c}}{\~a}o {\'e}
realizar a integra{\c{c}}{\~a}o da trajet{\'o}ria de acordo com
o modelo de voo do ve{\'{\i}}culo, e uma interface gr{\'a}fica,
que facilita a cria{\c{c}}{\~a}o do modelo de voo. Os resultados
obtidos com o simulador desenvolvido nesse trabalho s{\~a}o
verificados por meio de compara{\c{c}}{\~a}o com resultados de
outras ferramentas de simula{\c{c}}{\~a}o. Foram realizados
tr{\^e}s estudos de caso, de forma que as diversas
funcionalidades do simulador pudessem ser testadas. De maneira
geral, os resultados obtidos s{\~a}o bastante semelhantes aos
resultados das ferramentas utilizadas para compara{\c{c}}{\~a}o.
Algumas diferen{\c{c}}as observadas puderam ser explicadas em
virtude dos diferentes modelos utilizados em cada ferramenta.
ABSTRACT: The growing of the eomputational power in modem
eomputers allowed the ever inereasing use of the digital
simulation teehniques in the development proeess of engineering
produets. The simulation proeess of eomplex systems sueh as
aireraft, roekets or satellites enables risk and eost reduetion
assoeiated with these projeets. Furthermore, the simulation is
often the only way of investigating some aspeets related to these
systems that ean not be reprodueed in laborataries. During the
development phase and operation of launeh vehicles, ar roekets, an
important area that should be investigated is the vehide flight
dynamics, which analyzcs thc vchiclc motion subject to forces and
torques in a three-dimensional spaee. The simulation tool that
enables the study of the phenomena associated with the flight
dynamics of a rocket is thc flight simulator. This work presents
the development of a computational tool to simulate a launch
vehicle flight. This tool provides, through the determination of
various flight parameters sueh as vehicle position, velocity and
acceleration, methods and means to analyze the vehicle trajectory
and the dynamics of flight. Considering requirements like
flexibility, the tool was developed aiming to allow motion
simulation of several types of launch vehicles, guided or
unguided, in six degrees of freedom. Using the teehnique of
modular programming, flexibility is ensured by a library of
dynamie models, vehicle subsystems models and environment models
that together produce different flight paths or launch vehicle
configurations. Besides the library, the simulator has a main
module, whose function is to integrate the trajectory aceording to
the vehicle flight model, and a user graphical interface to create
the fiight model easily, The results obtained with the developed
sirnulator were compared with results eorning frorn other
simulation tools. Three different flight seenarios were ernployed
in order to test the simulator features. In overall, the results
are quite similar to the ones resulting from the tools used for
comparison. Some differences in the results were found, but they
can be explained by the different mo dels used on each tool.",
committee = "Kuga, H{\'e}lio Koiti (presidente) and Carrara, Valdemir
(orientador) and Fonseca, Ijar Milagre da and Garcia, Alexandre",
englishtitle = "Development of a computational tool for flight simulation of
launch vehicles",
language = "pt",
pages = "149",
ibi = "8JMKD3MGP5W34M/3GJGRS2",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP5W34M/3GJGRS2",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}