Cálculo da dispersão de pontos de impacto de foguetes não controlados

Abstract

O objetivo principal desse trabalho consiste em comparar a eficácia entre os métodos de Monte Carlo e RSS (Root Sum Squared) quanto à geração de uma área de dispersão de pontos de impacto perturbados de foguetes não controlados, ou seja, pontos de impacto que diferem do nominal por influência de fatores tais como: variação no arrasto, empuxo, massa e desvio do vetor empuxo, vento, imprecisão do lançador entre outros. O método RSS considera cada fator perturbador isoladamente, ou seja, é especificado um valor de desvio para cada um deles em cada simulação, enquanto o método de Monte Carlo considera um conjunto de fatores perturbados simultaneamente, sendo variados a partir de uso aleatório de valores para variação dos parâmetros. Nos lançamentos de foguetes, um dos requisitos da missão é a delimitação de uma área de dispersão, pois influencia na segurança e nos custos de resgaste da carga útil. No processo de simulação de trajetória de voo os dois métodos geraram elipses de dispersão similares. Entretanto, o número de simulações necessárias no método de Monte Carlo é consideravelmente maior. Este trabalho apresenta, também, o desenvolvimento de uma ferramenta computacional, denominada de UROCKS, que determina o comportamento do foguete em voo via numérica do sistema de equações diferenciais ordinárias não-lineares que representam os modelos matemáticos, dinâmico e cinemático, do foguete, cujo resultado principal da simulação é o ponto de impacto nominal, ou seja, sem desvio, resultante da trajetória do foguete não controlado. A validação dos dados obtidos é realizada por meio de comparação com outro software, reconhecido para tal função, denominado ROSI. Os resultados dos parâmetros de voo tais como altitude, velocidade angular e linear, número de Mach e pressão dinâmica obtidos pelo uso das duas ferramentas, supracitadas, foram bastante próximos, com pequenas variações em razão da diferença de modelos ambientas e propulsivos implementados. De maneira geral, os resultados de dispersão são satisfatórios, pois mostram que ambos os métodos, implementados computacionalmente nos softwares DAMCURS e DAIPRSS respectivamente, para os métodos de Monte Carlo e RSS, podem ser utilizados para cálculo de dispersão de pontos de impacto, mesmo considerando que o método de Monte Carlo é uma ferramenta estocástica enquanto o RSS, é determinístico.