@PhDThesis{Mota:2015:MoSiLa,
author = "Mota, F{\'a}bio Ant{\^o}nio da Silva",
title = "Modeling and simulation of launch vehicles using object-oriented
programming",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-12-22",
keywords = "launch vehicles, propulsion, liquid rocket engines, modeling,
simulation, optimization, ve{\'{\i}}culos lan{\c{c}}adores,
propuls{\~a}o, motores foguete a propelente l{\'{\i}}quido,
modelagem, simula{\c{c}}{\~a}o, otimiza{\c{c}}{\~a}o.",
abstract = "Due to the inherent complexity of a launch vehicle, its design is
traditionally divided into multiple disciplines, such as
trajectory optimization, propulsion, aerodynamics and mass budget.
Despite the large number of operational launch vehicles, they
usually consist of basic components. In other words, a launch
vehicle is an assembly of stages which in turn is divided into
propellant system and engine (for a liquid rocket stage), and the
engine is an assembly of basic components such as pumps, turbines,
combustion chamber, and nozzle. Then, in order to allow future
extension and reuse of the codes, it is reasonable that a modular
approach would be a suitable choice. In this work, this is
accomplished by object-oriented methodology. The UML (Unified
Modeling Language) tool was used to model the architecture of the
codes. UML diagrams help to visualize the structure of the codes
and communication between objects enabling a high degree of
abstraction. The purpose of this thesis is the development of a
versatile and easily extensible tool capable of analyzing multiple
configurations of liquid rocket engines and calculating the
performance of satellite launch vehicles. The verification of the
codes will be performed by the simulation of power cycle of liquid
rocket engines and by the trajectory optimization of the launch
vehicles VLS-1 and Ariane 5. In order to verify the applicability
of the tool concerning communication between propulsion system and
launcher performance, the VLS-Alfa will be simulated for a given
mission for diferent design parameters of the rocket engine upper
stage. RESUMO: Devido {\`a} inerente complexidade de um
ve{\'{\i}}culo lan{\c{c}}ador, o seu projeto {\'e}
tradicionalmente dividido em v{\'a}rias disciplinas, como
otimiza{\c{c}}{\~a}o da trajet{\'o}ria, propuls{\~a}o,
aerodin{\^a}mica e estima{\c{c}}{\~a}o da massa. Apesar do
grande n{\'u}mero de ve{\'{\i}}culos lan{\c{c}}adores
operacionais, eles consistem geralmente de componentes
b{\'a}sicos. Em outras palavras, um ve{\'{\i}}culo
lan{\c{c}}ador {\'e} um conjunto de est{\'a}gios que por sua
vez {\'e} dividido em sistema de propelente e motor (para um
est{\'a}gio a propuls{\~a}o l{\'{\i}}quida), e o motor {\'e}
um conjunto de componentes b{\'a}sicos, tais como bombas,
turbinas, c{\^a}mara de combust{\~a}o e bocal. Assim, a fim de
permitir futura extens{\~a}o e reutiliza{\c{c}}{\~a}o dos
c{\'o}digos, {\'e} razo{\'a}vel que uma abordagem modular seria
uma escolha apropriada. Neste trabalho, isso {\'e} realizado por
uma metodologia orientada a objeto. A ferramenta UML (Unified
Modeling Language) foi usada para modelar a arquitetura dos
c{\'o}digos. Diagramas UML ajudam a visualizar a estrutura dos
c{\'o}digos e comunica{\c{c}}{\~a}o entre objetos
proporcionando um elevado grau de abstra{\c{c}}{\~a}o. O
objetivo desta tese {\'e} o desenvolvimento de uma ferramenta
vers{\'a}til e facilmente extens{\'{\i}}vel capaz de analisar
v{\'a}rias configura{\c{c}}{\~o}es de motores foguetes a
propelente l{\'{\i}}quido e calcular o desempenho de
ve{\'{\i}}culos lan{\c{c}}adores de sat{\'e}lite. A
verifica{\c{c}}{\~a}o dos c{\'o}digos ser{\'a} realizada pela
simula{\c{c}}{\~a}o do ciclo de pot{\^e}ncia dos motores
foguete a propelente l{\'{\i}}quido e pela
otimiza{\c{c}}{\~a}o da trajet{\'o}ria dos ve{\'{\i}}culos
lan{\c{c}}adores VLS-1 e Ariane 5. Para verificar a
aplicabilidade da ferramenta em rela{\c{c}}{\~a}o {\`a}
comunica{\c{c}}{\~a}o entre o sistema de propuls{\~a}o e a
trajet{\'o}ria ascendente, ser{\'a} simulado o VLS-Alfa para uma
determinada miss{\~a}o para diferentes par{\^a}metros de projeto
do motor do est{\'a}gio superior.",
committee = "Rocco, Evandro Marconi (presidente/orientador) and Hinckel,
Jos{\'e} Nivaldo (orientador) and Savonov, Roman Ivanovitch and
Lacava, Pedro Teixeira and Almeida, Daniel Soares de",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Modelagem e simula{\c{c}}{\~a}o de ve{\'{\i}}culos
lan{\c{c}}adores usando programa{\c{c}}{\~a}o orientada a
objeto",
language = "en",
pages = "177",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3KT98DH",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3KT98DH",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}