Otimização de empuxo de um foguete movendo-se na atmosfera

• Ano de defesa: 2005
• Autor(a) principal: Maxime Koffi
• Orientador(a): Jerzy Tadeusz Sielawa
• Banca de defesa: Fernando de Souza Costa, Márcio da Silveira Luz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e Propulsão
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this work the thrust is considered as a control variable in order to maximize the altitude attained by a rocket. Initially, the Earth Surface is taken as an inertial reference frame. The rocket is launched vertically into the atmosphere with a given quantity of fuel. It is shown how optimal control can be applied from the initial launch point up to the burn-out. An example with a numerical solution is presented for a hypothetical rocket. The rocket trajectory launched vertically is also analyzed, considering the effects of the Earth rotation. The present study makes possible the analysis of a rocket trajectory from a mathematical point of view, using Variational Calculus, with thrust as a control variable; obviously the method can be applied using other control variables.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/MTC-m13@80/2005/08.24.18.50

O empuxo é tratado como uma variável de controle na otimização da altitude de um foguete movendo-se na atmosfera. São determinadas as características de empuxo para obter a altitude máxima de um foguete lançado verticalmente na atmosfera, com uma dada quantidade de combustível. Neste trabalho é mostrada passo a passo, a seqüência de controle ótima a ser aplicada desde o instante inicial do lançamento do foguete até o fim da queima, considerando-se a superfície da Terra como um sistema de referência inercial. Em seguida é feita também uma análise do alcance máximo do foguete, quando a superfície da Terra é considerada curvada, ou seja, admitindo-se os efeitos da rotação da Terra. Ao final, apresenta-se um exemplo de resolução numérica para um foguete hipotético. O presente estudo utiliza o cálculo variacional para a análise da trajetória de um foguete usando o empuxo como variável de controle, no entanto, o método pode ser aplicado a outros tipos de problemas, considerando outras variáveis de controle.