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Título: Cálculo da dispersão de pontos de impacto de foguetes não controlados
Título(s) alternativo(s): Calculation of the impact point dispersion of unguided rockets
Autor(es): Ferreira, Ighor Caetano Silva
Orientador: Amaral, Henrique Mariano Costa do
Membro da Banca: Almeida Neto, Areolino de
Membro da Banca: Fonseca, Luís Carlos Costa
Membro da Banca: Abreu, Ivanildo Silva
Data do documento: 2019-04-26
Editor: Universidade Estadual do Maranhão
Resumo: 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.
Resumo: The main goal of this work is to compare the effectiveness between Monte Carlo and RSS (Root Sum Squared) methods about the generation of a dispersion area of disturbed impact points of uncontrolled rockets, meaning, impact points that differ from nominal by influence of factors such as: trawl variation, buoyancy, mass and deviation of the buoyant vector, wind, inaccuracy of the launcher among others. The RSS method considers each disturbance factor in isolation, that is, a deviation value is specified for each of them in each simulation, while the Monte Carlo method considers a set of factors disturbed simultaneously, being varied from random use of values for the variation of the parameters. In rocket launches, one of the mission's requirements is the delimitation of a dispersion area, as it influences the safety and payback costs of the payload. In the flight trajectory simulation process the two methods generated similar dispersion ellipses. However, the number of simulations required in the Monte Carlo method is considerably higher. This work also presents the development of a computational tool, called UROCKS, that determines the behavior of the rocket in flight via the numerical system of nonlinear ordinary differential equations that represent the dynamical and kinematic mathematical models of the rocket, what makes the main result of the simulation to be the point of nominal impact, that is, without deviation, resulting from the trajectory of the uncontrolled rocket. The validation of the data obtained is performed by comparison with another software, recognized for such function, called ROSI. The results of the flight parameters, such as altitude, angular and linear velocity, Mach number and dynamic pressure obtained by the use of the aforementioned two tools were very close, with small variations due to the difference of environmental and propulsive models implemented. In general, the dispersion results are satisfactory, since they show that both methods, computationally implemented in the software DAMCURS and DAIPRSS respectively, for the Monte Carlo and RSS methods, can be used to calculate the impact point dispersion, even considering that the Monte Carlo method is a stochastic tool while RSS, is deterministic.
Palavras-chave: Foguetes não-controlados
Dispersão - pontos de impactos
Root Sum Squared
Método de Monte Carlo
Lançamento de foguetes
Software DAMCURS
Software DAIPRSS
Foguete utilizado nas simulações de trajetória e dispersão
Veículos de sondagem
Cinemática
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Engenharia de Computação e Sistemas - CCT - Dissertações

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