Dissertação

Coupled Preliminary Design and Trajectory Optimization of Rockets using a Multidisciplinary Approach EVALUATED

Neste trabalho, foi criada uma ferramenta para a optimização do design preliminar de um foguete. Utilizando uma abordagem multidisciplinar acoplada, a ferramenta é capaz de rapidamente encontrar os parâmetros óptimos de design e trajectória para a missão especificada. A optimização do design é efectuada utilizando um algoritmo genético contínuo desenvolvido e testado no trabalho, com opção de processamento paralelo. Os modelos de massa e dimensionamento necessários para estimar a estrutura do foguete são criados a partir da regressão de dados históricos, ou retirados da literatura. A optimização da trajectória é efectuada utilizando o princípio minimo de Pontryagin. As equações de optimalidade são deduzidas e os valores óptimos são localizados utilizado o método de optimização por enxame de partículas. A curvatura da Terra e a contribuição da sua rotação são consideradas na simulação da trajectória. O modelo de arrasto é criado utilizando a data proveniente do software Missile Datcom, testando a influência da geometria do nariz com o número de Mach. Os modelos são validados utilizando foguetes reais e os parâmetros do algoritmo genético são afinados facilitar a convergência da solução. Finalmente, a ferramenta é testada através da optimização de um pequeno foguete e comparando-o com o melhor foguete actual. A ferramenta apresenta resultados promissores na optimização da trajectória e do design. Consegue lidar com os constrangimentos impostos e é capaz de realizar o desenho conceitual de um foguete e o cálculo da trajectória num espaço de tempo razoável.
Abordagem acoplada, Veículo de lançamento, Otimização de trajectória, Algoritmo genético, Enxame de partículas.

Junho 17, 2019, 14:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

André Calado Marta

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Paulo Jorge Soares Gil

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar