Ementa FQ-102 Engenharia Aplicada em Armamento e Munições

Transcrição

CURSO DE EXTENSÃO EM ENGENHARIA DE ARMAMENTO
AÉREO 2016
O Curso de Extensão em Engenharia de Armamento Aéreo é um curso de formação com
duração de 1 ano, oferecido pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) em convênio com o
Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). É aberto para militares e civis com formação superior em
Engenharia.
O CEEAA é o único curso de Pós-Graduação no Brasil, com mais de 35 anos de experiência,
que oferece uma formação complementar de aplicação de tópicos da Engenharia em sistemas de
armas aéreas. Desde a primeira turma, 1977, foram formados 137 especialistas em armamento aéreo.
Anualmente são admitidas turmas com menos de 15 alunos, o que garante um acompanhamento
mais individualizado e eficaz no processo de aprendizagem.
A admissão no CEEAA é limitada a profissionais com formação em Engenharia, pois já na
fase inicial do curso, são ministradas disciplinas que exploram conhecimento de Matemática
Aplicada, das principais Leis Físicas e de fenômenos Químicos. Tratam-se de tópicos de
Aerodinâmica, Explosivos, Probabilidade e Estatística, Pesquisa Operacional, Controle Automático
de Sistemas, Propulsão Sólida, Letalidade e Ótica Aplicada. Além desses assuntos, serão ministradas
disciplinas que envolvem conhecimento de alguma linguagem de programação, especialmente
MATLAB.
Além de todo conteúdo a ser ministrado no curso, está prevista uma fase zero do CEEAA
para reciclagem e elevação de nível dos candidatos. Essa fase é imprescindível, especialmente, para
aqueles candidatos que, há mais tempo, encontram-se fora do contexto acadêmico e dessa forma já
não dominam a Matemática Básica necessária para o bom acompanhamento do curso. Nesse período
de elevação de nível serão estudados tópicos de Matemática e Física do Ensino Médio, bem como
Cálculo Diferencial Integral básico e uma introdução à programação em MATLAB. Todas as
disciplinas do CEEAA somam uma carga horária de aproximadamente 700 horas, dessa forma, é
importante que os candidatos a esse curso possuam base teórica necessária para acompanhar todo o
conteúdo ministrado. Ao fim do curso é exigido ao aluno a entrega de um Trabalho de Conclusão de
Curso, que será desenvolvido em áreas de seu interesse.
O objetivo do CEEAA é capacitar engenheiros de modo que tenham o conhecimento
preliminar para pesquisa e desenvolvimento de sistemas de armamentos aéreos. Inscrições em que o
candidato não possui diploma de Graduação em Engenharia podem, eventualmente, serem deferidas,
no entanto, é necessário contato prévio com a coordenação do CEEAA para que o caso seja
estudado.
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Coordenadores do CEEAA
Coordenador do CEEAA no ITA:
Alexandre Camacho Coelho, Maj Esp Com.
E-mail: [email protected]
Tel: (12) 3947-6934
Coordenador do CEEAA no IAE:
Filipe Rodrigues de Souza Moreira, 1º Ten Eng.
E-mail: [email protected]
Telefone: (12) 3947-4716
Página do CEEAA
www.ita.br/especializacao/ceeaa
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Previsão de Calendário para o CEEAA-2016
Disciplina
AA-801
AA-802
AA-809
AA-804
AA-805
AA-810
AA-806
AA-803
AA-807
AA-808
AA-811
AA-812
Nome da Disciplina
Semana de Nivelamento
Armamento e Munições Aéreas
60 Horas-aula
Explosivos Militares, Propelentes e Pirotécnicos
60 Horas-aula
Tecnologias de Sensores e Atuadores em Armamento
Guiado
60 Horas-aula
Introdução ao Controle Clássico
60 Horas-aula
Semana de Recuperação
Aerodinâmica de Artefatos Bélicos
60 Horas-aula
Letalidade
60 Horas-aula
Fundamentos de Ótica aplicados em Armamento
Aéreo
40 Horas-aula
Engenharia de Sistemas
40 Horas-aula
Férias
Motor Foguete
60 Horas-aula
Tópicos de Pesquisa Operacional aplicados em
Defesa
60 Horas-aula
Simulação e Controle de Artefatos Bélicos
80 Horas-aula
Introdução ao Projeto Conceitual de Armamento
Aéreo
80 Horas-aula
Apresentação dos TCC’s
Formatura do CEEAA-2015
Data
22/fev - 26/fev
Horário
9:00 às 17:00
29/fev - 01/abr
13:30 às 17:30
29/fev - 01/abr
8:00 às 12:00
04/abr - 06/mai
8:00 às 12:00
04/abr - 06/mai 13:30 às 17:30
09/abr - 13/mai
16/mai - 17/jun
8:00 às 12:00
16/mai - 17/jun 13:30 às 17:30
20/jun - 08/jul
8:00 às 12:00
20/jun - 08/jul
13:30 às 17:30
01/ago - 02/set
13:30 às 17:30
01/ago - 02/set
8:00 às 12:00
05/set - 23/set
8:00 às 17:30
26/set - 07/out
8:00 às 17:30
23-24-25/nov
07/dez
Total: 720 Horas-aula.
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1) Objetivo
Formar profissionais com amplo conhecimento de sistemas e subsistemas contidos em
projetos de armamentos aéreos. Espera-se que, ao final do curso, o aluno seja capaz de fazer um
projeto conceitual de um armamento aéreo adequado para uma missão pré-estabelecida.
2) Panorama atual do CEEAA
 Curso em nível de Extensão com duração de 01 ano;
 Ministrado desde 1977;
 Número de formados: 142;
 Público Alvo: Civis e Oficiais Militares com formação em Engenharia;
 Único curso do Brasil em Pós graduação com formação específica para Armamento Aéreo;
 Trabalhos de Conclusão de Curso de alto nível: Nos últimos 6 anos, mais de 90% dos TCC’s
obtiveram grau maior ou igual a 85;
 Carga horária prevista para 2016: 720 Horas-aula;
 Corpo Docente formado por: Doutores, Mestres e Especialistas;
 Porcentagem atual de Mestres e Doutores no Corpo Docente previsto para 2016: 78 %;
 Porcentagem (em Julho de 2016) de Mestres e Doutores no Corpo Docente previsto para
2016: 85% (excluindo os professores doutores que vão ministrar palestras e aulas de assuntos
específicos); e,
 Número de disciplinas previstas para 2016: 12.
3) Motivação para determinação das disciplinas do CEEAA-2016
O objetivo do CEEAA é formar especialistas em Engenharia de Armamento Aéreo capazes
de participar de pesquisa e desenvolvimento de projetos de Defesa, com ênfase em artefatos aéreos.
O objeto de estudo principal é o artefato do tipo míssil. Dessa forma, considera-se fundamental que
o especialista formado no CEEAA conheça os principais conceitos presentes em todos os sistemas
dos quais os mísseis são compostos. A figura 1 ilustra quais são esses sistemas.
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Figura 1. Esquema de um míssil genético e seus sistemas
Com base no conjunto de sistemas apontados na figura 1, considerou-se importante uma
estrutura com as seguintes disciplinas:
a) AA-801: Armamento e Munições Aéreas;
o Fundamental, pois o especialista em armamento precisa conhecer as nomenclaturas,
os principais conceitos, as hipóteses e equações básicas que determinam os modelos
de armamentos aéreos. Nessa disciplina também são abordados os processos de
fabricação dos principais artefatos bélicos nacionais, produzidos na Divisão de
Sistemas de Defesa do IAE;
b) AA-802: Explosivos Militares, Propelente e Pirotécnicos;
o O especialista em armamento precisa conhecer as possibilidades de escolha de
propelentes e explosivos adequados, que atendam requisitos de letalidade sobre alvos.
Nessa disciplina o foco está no conhecimento dos explosivos e propelentes bem como
nas principais características que precisam ser levadas em conta para projeto de
armamento aéreo.
c) AA-803: Engenharia de Sistemas;
o Durante o desenvolvimento do armamento o especialista precisa ter noção dos
processos envolvidos em todas as fases. Essa disciplina prepara o profissional para
atuar inclusive na atividade de gerência de projetos.
d) AA-804: Introdução ao Controle Clássico;
o Considera-se importante que o especialista entenda os principais conceitos envolvidos
na Teoria de Controle, pois ela é quem faz a ligação entre vários sistemas do míssil.
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A disciplina tem caráter quantitativo e qualitativo, porém o foco se dá no
entendimento dos conceitos que impactam diretamente no desempenho do míssil.
e) AA-805: Aerodinâmica de Artefatos Bélicos;
o Considera-se necessário que o especialista em armamento aéreo saiba decidir o
formato do artefato e os impactos que essa escolha causa na qualidade do voo. Além
disso, é fundamental que se tenha uma noção sobre arrasto e sustentação que serão
gerados pelas superfícies aerodinâmicas escolhidas para o projeto.
f) AA-806: Fundamentos de Ótica aplicados em Armamento Aéreo;
o No desenvolvimento de armamento inteligente, a forma como o alvo é enxergado
deve ser modelada com cuidado. Essa disciplina foca no estudo de tipos de sistemas
óticos que podem ser usados para projetos de mísseis. O estudo se estende para
escolha de materiais que vão compor sistemas como espoletas e sensores óticos.
g) AA-807: Motor Foguete
o Disciplina fundamental para determinação do perfil de empuxo, necessário em
qualquer armamento aéreo.
h) AA-808: Tópicos de Pesquisa Operacional aplicados em Defesa;
o Considera-se desejável que o especialista saiba realizar estudos estatísticos para
verificação de atendimento de requisitos. Adicionalmente, considera-se importante
que problemas de tomada de decisão sejam bem modelados e resolvidos, logo essa
disciplina traz métodos de estruturação de problemas, além de tópicos de aplicação de
metodologia científica para apoio em tomada de decisão.
i) AA-809: Tecnologia de Sensores e Atuadores em Armamento Guiado;
o Essa disciplina junta conceitos absorvidos nas disciplinas de Controle, Ótica e
Pesquisa Operacional e propõe soluções tecnológicas para efetivar a comunicação do
míssil com sua plataforma de lançamento, para enxergar o alvo e estimar sua posição
e velocidade. Trata-se de uma disciplina aplicada, com importantes tópicos que
devem ser considerados no desenvolvimento de armamentos aéreos.
j) AA-810: Letalidade;
o O especialista precisa ter noção sobre o efeito do seu armamento contra um possível
alvo. Estudos como esses vão mostrar a viabilidade do projeto de determinado
armamento. Nessa disciplina terá o foco na seguinte pergunta: Qual a estimativa da
probabilidade de que a missão do meu armamento seja cumprida?
k) AA-811: Simulações e Controle de Artefatos Bélicos;
o Há muitas situações onde a estimativa da probabilidade de um determinado evento,
em qualquer fase do voo de um armamento é muito difícil de ser calculada. Essa
disciplina vai trazer todo o modelamento dinâmico de um míssil em 3 e 6 graus de
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liberdade, bem como várias ferramentas computacionais para que sejam feitas
simulações e dessa forma, se tenha uma primeira estimativa do comportamento do
armamento, antes mesmo da construção de um protótipo ou da fase de ensaios em
voo. É primordial que o especialista saiba gerar uma simulação, ou pelo menos
entender tudo que foi passado para o computador, em termos de algoritmo, pois em
geral soluções tecnológicas de armamentos aéreos possuem custos elevados e através
de uma boa simulação erros que poderiam ser fatais para o desenvolvimento da
missão do armamento serão observados na fase conceitual do projeto.
l) AA-812: Introdução ao Projeto Conceitual de Armamento Aéreo;
o Essa disciplina foi inspirada na fase 3 do curso de mestrado de Sistemas de Armas
Guiadas, da Cranfield University. É uma disciplina nova no CEEAA e o objetivo é
que o especialista seja capaz de unir todo o conhecimento adquirido no curso para
propor uma solução de armamento aéreo baseado em uma missão prevista. Essa
solução deve englobar todos os sistemas estudados no curso, bem como sua
integração. O conhecimento adquirido em AA-812 vai tornar o especialista apto para
gerar requisitos de projeto na fase conceitual.
4) Estrutura proposta para o CEEAA-2016
a) Divisão do calendário em fases: Estão previstas 3 fases durante o CEEAA.
o
Na fase 1 serão ministradas as disciplinas de AA-801 até AA-811. Essa é a fase de
absorção dos conceitos e particularidades envolvidas em todos os sistemas de um
míssil.
o Na fase 2 será ministrada a disciplina AA-812 e será a oportunidade de o aluno
aplicar todo o conhecimento adquirido em problemas reais de combate. O aluno terá
que entender amplamente o cenário que será dado e com base nas características do
alvo, das ameaças, do nível de segurança, das condições atmosféricas, etc, propor um
armamento que atenda aquela necessidade. O fim da fase 2 será marcado com uma
avaliação oral, em que cada aluno vai apresentar sua solução de armamento para uma
banca composta por todo o corpo docente.
o A fase 3 é o tempo exclusivo para o TCC. Nessa fase não haverá aulas, no entanto, os
alunos terão que fazer, pelo menos 2 seminários para apresentar o andamento do seu
trabalho. As datas desses seminários serão marcadas, durante o curso, em conjunto
com os alunos.
b) Disciplinas ministradas em semanas: Esse formato foi extraído também do curso de mestrado
em Sistemas de Armas Guiadas da Cranfield University. A ideia é que sempre ocorram duas
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disciplinas ao mesmo tempo: uma na parte da manhã e outra na parte da tarde. Cada
disciplina será integralmente ministrada em 2 ou 3 semanas. Em cada período (manhã ou
tarde) será composto de 4 Horas-aula, sendo 3 deles de exposição da teoria e 1 de resolução
de exercícios sobre o assunto. Ao fim do período de aulas, começa o período de atividades.
Os alunos terão 1 ou 2 semanas livres, sem nenhuma atividade de aulas expositivas,
especificamente para resolução de listas de exercícios, produção de papers, produção de
trabalhos ou para serem submetidos à avaliações orais ou escritas.
c) Visitas técnicas: estão previstas algumas visitas técnicas para que os alunos tenham contato
com o ambiente de indústria e de desenvolvimento de armamentos ou de sistemas que farão
parte de armamento.
d) Aulas práticas: Algumas disciplinas possuem conteúdo que serão melhores absorvidos
através de atividades práticas. É o caso das disciplinas:
o Explosivos: está previsto preparação e detonação de carga explosiva (HMX ou
equivalente) na arena de detonação do IAE;
o Engenharia de Sistemas: A professora responsável por essa disciplina vai expor os
alunos numa situação real de avaliação de projeto de armamento. Isso será feito com
o apoio do IFI;
o Simulação e Controle: essa disciplina será ministrada numa sala de computadores, em
que os alunos vão fazer, em tempo real, a simulação de um míssil, durante as aulas e
em conjunto com os professores;
o Motor Foguete: Está previsto um laboratório onde será feito o acompanhamento de
uma queima de motor foguete, no banco de provas do IAE;
o
Aerodinâmica: Está previsto um laboratório envolvendo ensaio em túnel de vento; e,
o Pesquisa Operacional: Estão previstas atividades que englobarão o uso de algoritmos
computacionais na resolução de problemas que serão modelados pelos próprios
alunos.
e) Entrega de Paper na formatação de periódico com avaliação mínima B4, para posterior
submissão, envolvendo o aluno como 1º autor e o orientador como 2º autor. Esse paper será
sobre o assunto abordado no TCC;
f) Avaliações das disciplinas na forma de trabalhos científicos (papers, relatórios, etc) de modo
que possam ser reescritos no formato aceito por simpósios tais como SIGE, SPOLM,
COBEM, etc; e,
g) Semana zero: Trata-se de uma semana de nivelamento ou reciclagem, em que serão
ministrados tópicos de Matemática do Ensino Médio e Cálculo 1 (integrais de derivadas).
Além disso, será dado um rápido curso de MATLAB que vai deixar o aluno com ferramental
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para fazer os trabalhos que exijam simulação. Outro conteúdo ministrado nessa semana será
a formalística necessária para produção de papers, relatórios e TCC.
5) Público Alvo
O CEEAA é destinado a qualquer Civil ou Oficial Militar do efetivo do Ministério da Defesa
que tenha formação em Engenharia. A portaria que regulamenta o curso deixa a cargo do diretor do
DCTA decidir sobre o deferimento de inscrições de Civis e Militares de outros Comandos, bem
como de civis da iniciativa privada.
Conforme foi colocado acima, é requisito primordial que o candidato ao CEEAA seja
portador de diploma de graduação em Engenharia, no entanto, já foram aceitos no CEEAA militares
que não tinham essa formação. A portaria que regulamenta o curso deixa a cargo do diretor do
DCTA casos omissos, não abordados em seu texto, e, devido a esse fato, o diretor do DCTA pode
deferir a inscrição de um candidato que não tenha a formação em Engenharia. Esses casos precisam
ser estudados individualmente pelas coordenações do CEEAA, antes de serem enviados à apreciação
do DCTA.
6) Áreas de Expertise
O Corpo Docente do CEEAA, atualmente, tem condições de orientar trabalhos nas seguintes
áreas:
o Controle de Sistemas Dinâmicos;
o Motor Foguete (Propulsão Sólida);
o Aerodinâmica;
o Radar;
o Armamento;
o Explosivos;
o Cabeça de Guerra;
o Ótica;
o Processamento de Imagens;
o Probabilidade e Estatística; e
o Pesquisa Operacional.
Caso o aluno do CEEAA tenha interesse em realizar pesquisa em outras áreas não listadas
acima, ele pode buscar outros orientadores do Corpo Docente do ITA e que não ministram no
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CEEAA. A única exigência feita sobre o TCC é que o objeto de estudo seja baseado em sistemas ou
subsistemas de armamentos aéreos.
7) Custo do Curso
o Para Candidato militar da ativa ou servidor público civil pertencente ao efetivo do Ministério
da Defesa não cabe pagamento para cursar o CEEAA, no entanto, cabe indenização à Força
Aérea Brasileira, caso haja exclusão do curso, a pedido do aluno.
o Para qualquer candidato civil ou militar não pertencente ao efetivo do Ministério da Defesa
cabe pagamento do valor do curso, com valor informado pelo ITA.
o O procedimento para inscrições de candidatos não pertencentes ao efetivo do Ministério da
Defesa está sendo estudado pelo ITA.
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EMENTAS DAS MATÉRIAS
AA-801: Armamentos e Munições Aéreas
1) Bombas de Fins Gerais; Constituição das bombas de fins gerais; Perfil aerodinâmico; Materiais e
Processos de Fabricação de BFG; Funcionamento de BFG; Emprego de BFG x Efeito Terminal;
2) Modelos de Previsão de Fragmentação: Velocidade dos Fragmentos; Distribuição em massa e
quantidade de fragmentos; Envelope de Fragmentação; Técnicas de avaliação de efeito terminal:
ensaios de arena; medida de velocidade dos fragmentos, coleta de fragmentos e avaliação do efeito
de sopro de BFG;
3) Espoletas para bombas: conceito de trem explosivo; componentes de um trem explosivo;
requisitos de segurança; mecanismo de funcionamento; processos de fabricação e materiais; ensaios
de avaliação;
4) Bombas de alto arrasto; tecnologias de freio aerodinâmico; requisitos de espoletas;
5) Características das bombas de exercício;
6) Características das bombas incendiárias; processos de fabricação; emprego;
7) Constituição das bombas lança-granadas; constituição; materiais e processos de fabricação;
funcionamento; técnicas de espalhamento de submunições; tipos de submunições
8) Bombas de penetração e antipista; materiais; funcionamento; modelos de previsão de penetração;
9) Tecnologias de guiamento em bombas de aviação; bombas com guiamento laser; guiamento por
GPS;
10) Foguetes de aviação: constituição; visão geral sobre foguetes; modelos de dimensionamento e
previsão de desempenho; materiais e processos de fabricação componentes; cabeças-de-guerra;
espoletas e mecânica de funcionamento das espoletas para foguetes; emprego e precisão.
11) Metralhadoras e canhões: munições 7,62 mm, .50”, 20 e 30 mm; emprego e precisão;
lançadores de foguetes;
12) Mísseis: tipos de mísseis; constituição; tipos de guiamento; leis de navegação; características
aerodinâmicas x emprego; espoletas de proximidade; cabeças-de-guerra.
Bibliografia
Documentação Técnica dos projetos desenvolvidos pela ASD
www.fas.org
www.globalsecurity.org
Lindsey, Gerald H., Redmon Dan R. Tactical Missile Design (Apostila da Naval Postgraduante
School).
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MIL-STD-709D – Ammunition Color
MIL-STD-810E – Environment Test Methods and Engineering Guidelines
MIL-STD-331C - Fuze and Fuze Components, Environmental and Performance Tests
Carga Horária: 60 Horas-aula
Professores
Paulo Cesar Miscow Ferreira, M.Sc.
Cap Eng João Paulo Dias, Mestre.
Visita Técnica Prevista
Indústria de Material Bélico do Brasil - IMBEL
Memorial Aeroespacial Brasileiro - MAB
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AA-802: Explosivos Militares, Propelentes e Pirotécnicos
1) Explosivos: Definições Gerais. Propriedades Físicas e Químicas. Propriedades Explosivas. Testes
de Avaliação e Principais Usos. Prática no Manuseio de Explosivo. Testes em Campo.
2) Propelentes: Definições Gerais. Propriedades Físicas e Químicas. Testes de Avaliação e Operação
de Fabricação de Propelentes para Armas de Cano: Base Simples, Base Dupla e Base Tripla.
Propelentes de Foguetes, Base Dupla, Estruturada e Moldada. Propelente Compósito. Pólvora
Negra. Visita à Usina de Propelente Compósito.
3) Pirotécnicos: Definições Gerais. Materiais Utilizados e Principais Usos dos Iniciadores.
Elementos de Retardo. Composições Fumígenas e Luminosas. Dispositivos Eletro-Explosivos.
Pirotécnicos para Foguetes. Aspectos de Segurança no Manuseio de Explosivos. Propelentes e
Pirotécnicos.
Bibliografia
Cook, Melvin A. "The Science of High Explosives". Editora Robert E. Krieger Publishing Co. Inc.,
Huntington, N. Y., 2a edição 1971
Calzia, J.. "Les Substances Explosives et Leurs Nuisances". Editora Dunod, Paris, 1a edição 1969;
TM-9-1300-214/TO Technical Manual. Department of the Army and the Air Force, Washington,
1967
AMCP-706-177 Engineering Design Handbook Explosives. US Army
MCA-135-2 Manual de Segurança de Explosivos, Ministério da Aeronáutica.
Carga horária: 60 Horas-aula
Professoras
1º Ten Eng Juliana Haas Lessa Tomm, M.Sc.
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AA-803: Engenharia de Sistemas
1) Conceito de ciclo de vida do produto
2) Conceito de ciclo de vida de desenvolvimento
3) Decomposição física e decomposição lógica
4) Diagrama de blocos funcionais
5) Especificação de requisitos.
6) Análise funcional
7) Arquitetura de produto
8) Verificação de requisitos
9) Revisão de projetos.
Bibliografia
B.S. Blanchard and W.J. Fabrycky, Scientific Systems Engineering and Analysis, Prentice Hall.
Third Edition. ISBN 0-13-135047-1.
Responsável pela Disciplina
1º Ten Andréa Silva Ferraz Carlos de Souza, Esp.
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AA-804: Introdução ao Controle Clássico
1) Conceitos fundamentais de controle: estado, sistema, planta, variável manipulada, variável
controlada, malha aberta e malha fechada; Definições; Fundamentos Históricos; Exemplos de
sistemas de controle; Conceito de Estados: Vetor de Estados e Representação por Espaço de
Estados; Linearização; Solução da Equação de Estados no domínio do tempo; Introdução ao Matlab.
2) Transformadas de Laplace: Transformadas das Funções Elementares (Rampa, Degrau, Impulso,
Senoidal); Resolução de equações diferenciais ordinárias; Teorema do Valor Final; Teorema do
Valor Inicial; Transformação Inversa; Função de Transferência; Polos e Zeros; Localização dos
Polos e Estabilidade; Cálculo da Matriz de Transferência.
3) Diagrama de Blocos e sua Álgebra; Cálculo da Função de Transferência em Malha Fechada;
Sistemas de 1º ordem, 2º ordem e ordens superiores: Resposta ao Degrau e Análises; Critério de
Estabilidade de Routh; Análise dos Tipos de Sistema; Simulações em Matlab e Simulink.
4) Projeto através de Lugar Geométrico das Raízes: análises usando Matlab.
5) Controle PID; Projeto de Controle por Realocação de Polos.
6) Resposta em Frequência; Diagramas de Bode: Interpretação e Traçado; Conceito de Margem de
Fase e Margem de Ganho.
7) Introdução ao controle ótimo: LQR.
8) Controle Discreto.
9) Laboratório.
Bibliografia
OGATA, K., Engenharia de Controle Moderno, 5º Edição, Pearson Prentice Hall, 2010
D’Azzo, J. J., HOUPIS,C. H. Análise e projeto de Sistemas de Controle Lineares, 2º ed., McGrawHill, 1966.
Professor
Cap Eng Filipe Rodrigues de Souza Moreira, M.Sc.
1º Ten Eng Caio Barbosa Amorim, Mestre.
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AA-805: Aerodinâmica de Artefatos Bélicos
1) Introdução às Equações Governantes da Mecânica dos Fluidos: Formulação de Navier Stokes;
Formulação de Euler; Formulação Potencial; Formulação Potencial Linear.
2) Considerações sobre Carregamento Aerodinâmico: Forças Aerodinâmicas Momentos
Aerodinâmicos; Centro de Pressão; Derivadas de Estabilidade.
3) Características Aerodinâmicas de Componentes de Airframes: Corpo; Asa; Strakes / Strakelets /
Shoes; Interferência Aerodinâmica
4) Características Aerodinâmicas da Configuração Completa: Forças e Momentos Resultantes;
Derivadas de Estabilidade; Modelo Aerodinâmico empregado em Mísseis e Bombas; Análise de
Estabilidade Dinâmica; Caracterização de Airframes (software Missile Datcom® x Teoria Linear)
5) Anteprojeto de um artefato bélico: Requisitos de Projeto; Baseline: Dados Históricos Baseline:
requisito Fator de Carga; Baseline: requisito Condições de Trimagem Anteprojeto do veículo do
curso VA-1
Bibliografia
CHIN, S.S., 1961, Missile Configuration Design, McGraw-Hill Book Company, Inc.
FLEEMAN, E.L., 2006, Tactical Missile Design, AIAA Education Series, American Institute of
Aeronautics and Astronautics, Inc.
ZARCHAN, P. , 2002, Tactical and Strategic Missile Guidance, Progress in Astronautics and
Aeronautics, Vol 199, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc
Professores
Maurício Guimarães Silva, Dr.
Cap Eng Guilherme Felipe Reis Duarte, M.Sc.
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AA-806: Fundamentos de Ótica Aplicados em Armamento Aéreo
Ementa a definir.
Professores
1° Ten Eng Marcio Vinícius Perassoli, M.Sc.
1º Ten Eng Luty Rodrigues Ribeiro, Esp.
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AA-807: Motor Foguete
1) Introdução à Dinâmica do Gás: Conservação de Energia, Conservação do Momento, Conservação
de Massa, Onda de choque Normal, Onda de Choque Obliqua, Outras Ondas de Choque, Interação
da Camada Limite, Escoamento em Difusores e Escoamento de Gás com Transferência de Calor.
2) Propulsão de Foguetes: História das Aplicações dos Foguetes Militares, Critérios de desempenho,
Desempenho Termodinâmico de Motores-foguetes, Balística de Propelente Sólido, Propelente
Sólido, Desenvolvimento de Motor a Propelente Sólido e o Sistema de Motor a Propelente Líquido.
3) Propulsão de Air-breather: Histórico, Consumos, o Ciclo Termodinâmico Ideal, Sistema Ramjet,
Sistema Turbojet, Sistema Turbofan.
4) Mecânica do Voo: Equações de Velocidades e Equações de Alcance.
Bibliografia
Barrere, M. e Jaumotte, A., Rocket Propulsion, London, Elsevier, 1960;
Sutton, G. P., Rocket Propulsion Elements, New York, John Willey, 1976;
Kuo, K. K. e Summerfield, M., Fundamentals of solid-propellant combustion, Washington, AIAA,
1984;
Professor Convidado
Cap Eng Rodrigo Roversi Rapozo, Mestre.
Visitas Técnicas Previstas
Usina de propelentes Coronel Abner
Avibrás
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AA-808: Tópicos de Pesquisa Operacional Aplicados em Defesa
1) Introdução à Probabilidade: Probabilidade, Álgebra de Eventos, Variáveis Aleatórias Discretas e
Contínuas: Teoria da Detecção, Modelo de Busca, Hit Probability, Avaliação de Dano.
2) Estatística Básica: Distribuições Amostrais, Teorema do Limite Central, Estimação Pontual,
Estimação por Intervalos, Testes de Hipóteses.
3) Simulação para problemas envolvendo aleatoriedades: Simulação de Monte Carlo.
4) Noções de Jogos de Guerra.
5) Problemas de Otimização: Problema do Mix de Armas, Problema do Envio de Armas, Problema
da Alocação de Bombas contra o Alvo, Problema do Transporte, Problema da distribuição de
Tarefas; Programação Linear, Programação Multi Objetivo e Programação Dinâmica.
6) Decisão Multicritério: Métodos Ordinais, AHP (Analytic Hierarchy Process) e ANP (Analytic
Network Process).
7) Otimização Heurística: Algoritmo “Best First Search” (Busca Gulosa) e Algoritmo A*.
Bibliografia
VIEIRA, W. J., Exercícios de Simulação Monte Carlo, Apostila, Circulação interna, 2008.
MEYER, P. L., Probabilidade: Aplicações à Estatística. Livros Técnicos e Científicos, Rio de
Janeiro, 1976.
JAISWAL, N. K., Military Operations Research: Quantitative Decision Making. Kluwer Academic
Publishers, Norwell, Massachusetts, USA, 2003. ISBN 0-7923-9858-0.
Professor
Professoras Convidadas
Mischel Carmen Neyra Belderrain, Dra.
1º Ten Eng Amanda Cecília Simões da Silva, Dra.
19
AA-809: Tecnologias de Sensores e Atuadores em Armamento Guiado
1) Introdução a Microondas: Principais conceitos; Introdução à antenas; Receptores de microondas:
Principais parâmetros, tipos, aplicações e projeto; Noções de radar aplicados em projetos de defesa:
Definição dos parâmetros do radar com vistas á missão; Radar de vigilância; Radar milimétrico;
Radar diretor de tiro; Técnicas de processamento de sinal radar.
2) Sensores da faixa de freqüência do Infra-vermelho: Radiação do Corpo Negro; Lei de Plank e
Stefan-Boltzmann; Lei de kirchhoff da Radiação Termal; Infravermelho (IR): Definição, Bandas de
Interesse, Atenuação atmosférica na faixa IR, Transmitância. Sensores IR: Conceituação, Principais
elementos, Redução de dados.
3) Sensores Inerciais e sua integração com GPS; Navegação inercial.
4) Atuadores: Principais conceitos; Conceito de dispositivo mecatrônico; Tipos de atuadores de
armamentos guiados: Mecânicos, Elétricos e Pneumáticos.
5) Atuador eletromecânico: Tipos de conversores de movimento, Tipos de Motores e principais
características - AC, DC (convencional e brushless) e motor de passo; Motor DC Convencional:
Modelagem matemática convencional e por bond graphs e tipos de acionamento e controle dos
motores e características; Eletrônica do atuador elétrico: de potência e digital, ponte H e
microcontrolador; Computação do atuador elétrico: funções primárias e secundárias, malhas de
controle e Aspectos Gerais de Projeto de Malha de Controle. Exemplos de atuadores
eletromecânicos de superfícies de controle de artefatos e guiados de mísseis da FAB.
6) Sensores de atuadores de armamentos guiados: Girômetros, acelerômetros, potenciômetros,
encoders óptico (absoluto e incremental) e magnético, sensores de efeito hall.
7) Atuador pneumático: Tipos (a gás frio e gás quente), Válvulas: Tipos, Válvulas Direcionais:
Representação por diagrama de quadrados, Modelagem matemática de atuador a gás quente,
Exemplos de atuadores pneumáticos de superfícies de controle de artefatos e guiados de mísseis da
FAB.
8) Aspectos gerais de requisitos e especificações de Projetos de atuadores de superfícies de controle
de armamentos guiados
Bibliografia
Microwave Receivers, New York, NY: McGraw-Hill, 1948.
Infrared Detectors and Systems, Dereniak e Boreman, Wiley Interscience, 1996
Estudo dos sistemas de guiamento e pilotagem para bombas guiadas com sensores inerciais e
GPS. Schmaedecke, André Luiz, Tese de mestrado. Instituto Tecnológico de Aeronáutica. Área de
Mecânica e Controle do Voo. Curso de Engenharia Aeronáutica e Mecânica. Defesa em 05/12/2005.
Orientador: Pedro Paglione; co-orientador: Waldemar de Castro Leite Filho.
Documentação Técnica dos Projetos MAA1-B, MAR e A-Darter.
Mecatrônica, Sabri Cetinkunt, LTC, 2008.
20
Apostila do Curso de Armamento – Modelagem Matemática e Simulação, Paulo Roberto de Souza –
Cap Eng, 1990.
Apostila de Atuador a gás quente para míssil, Paulo Roberto de Souza – Maj Eng, 1980.
Professores
1º Ten Eng Caio Barbosa Amorim, Esp.
1º Ten Eng Jozias Del Rios Vieira Granado Santos, Esp.
21
AA-810: Letalidade
1) Probabilidade de acertar o alvo (Ph); Probabilidade de acertar alvos circulares, retangulares e
elípticos. Probabilidade de neutralizar um alvo; “Single-shot Kill Probability” (SSKP); Avaliação da
SSKP utilizando a área letal; Avaliação da SSKP utilizando a área vulnerável; Probabilidade de
neutralizar acumulada. Exemplos
2) Conceitos gerais sobre a letalidade do armamento; relação cabeça-de-guerra/espoleta/mecanismo
de segurança e armar (SAU); erros de guiamento.
3) Medidas de neutralização; hierarquização dos efeitos destrutivos do armamento e da missão.
4) Conceitos de defesa aérea; Susceptibilidade, Vulnerabilidade e Capacidade de sobrevivência.
5) Mecanismos e Processos de Danos. Tipos de cabeças de guerra e seus efeitos terminais;
6) Modelos de previsão de fragmentação e velocidade inicial dos fragmentos e métodos
experimentais; Modelos de previsão do efeito de sopro; Conceitos da perfuração de chapas metálicas
por jato metálico (efeito Monroe) e estimativas de perfuração; variáveis envolvidas no desempenho
do jato metálico. Modelos de previsão de efeito de cratera e penetração em solo.
7) Projeto de cabeças de guerra.
Bibliografia
Robert E. Ball, The Fundamentals of Aircraft Survivability Analysis and Design, 2e, AIAA.
J.S. Przemieniecki, Mathematical Methods in Defense Analyses, 3e, AIAA.
N.K. Jaiswal, Military Operations Research Quantitative Decision Making, Kluer Academic
Publishers.
R. W. Shephard, D. A. Hartley, P. J. Haysman a L. Thorpe, Applied Operations Research Examples
from Defense Assessment, Plenum Press.
Philip M. Morse, George E. Kimball, Methods of Operations Research, Dover Publications
Richard B. Dow, Fundamentals of Advanced Missiles, John Wiley&Sons.
Grayson Merrill, Principle of Guided Missile Design, D. Van Nostrand Company, Inc,
Paul Zarchan, Conventional Warhead Systems Physics and Engineering Design, AIAA.
Joseph Carleone, Tactical Missile Warheads, AIAA.
AMCP 706-160, Engineering Design Handbook, Elements of Terminal Ballistics, Part One,
Introduction, Kill Mechanisms and Vulnerability, U.S. Materiel Command.
AMCP 706-160, Engineering Design Handbook, Elements of Terminal Ballistics, Part Two,
Introduction, Collection and Analysis of Data Concerning Targets, U.S. Materiel Command.
AMCP 706-160, Engineering Design Handbook, Ammunitions Series, Section 2, Design form
Terminal Effects, U.S. Materiel Command.
22
Professores
23
AA-811: Simulação e Controle de Artefatos Bélicos
1) Noções de cálculo numérico: Método de Runge-Kutta e Método de Euler.
2) Estudo de Atmosfera Padrão Internacional.
3) Aerodinâmica básica.
4) Balística em meio denso.
5) Envelopes de fragmentação; Análise dos parâmetros balísticos.
6) Simulações numéricas de trajetórias de artefatos bélicos, com 2, 3 e 6 graus de
liberdade. Efeito do vento.
7) Análise de erros. Erro Circular Provável.
8) Modelagem matemática de coeficientes aerodinâmicos a partir de lançamentos
experimentais.
9) Sistemas de tiro convencional e moderno.
10) Cálculo de tabela balística.
11) Modelamento matemático da dinâmica de um míssil.
12) Controle LQR e PID.
13) Implementação do guiamento de um míssil de cruzeiro. Navegação por waypoints (Dubins
path).
14) Modelamento dos Autopilotos de um míssil.
15) Implementação de simulação em ambiente Simulink do modelo completo de um míssil
(dinâmica, guiamento e controle).
Bibliografia
TEUKOLSKY, S.A., Press, W.H. Numerical Recipes in Fortran: The Art of Scientific Computing.
Cambridge, MA, 1992.
TEUKOLSKY, S.A., Press, W.H. Numerical Recipes Example Book. Cambridge, MA, 1992.
OGATA, K. Engenharia de Controle Moderno. 5º Edição. São Paulo: Prentice-Hall do Brasil, 2010.
Notas de Aula da Disciplina AB-266 do ITA.
24
Professores
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AA-812: Introdução ao Projeto Conceitual de Armamento Aéreo
1) Tutorial para Design de Mísseis em Geral.
2) Mísseis do tipo “Gun Launched”.
3) Mísseis Anti Navio (MAN).
4) Míssil de Cruzeiro.
5) Naval Air Defence.
6) Mísseis Balísticos.
7) Mísseis Ar-Ar.
8) Munição Guiada Lançada de Canhão.
9) Mísseis AntiRadiação.
10) Armas Guiadas AntiTanque.
11) UAV’s e UCAV’s.
12) Stand-Off Weapons.
13) Mísseis do tipo "Air Launched Stand-Off – Land Attack.
Bibliografia
Notas de Aula do Programa de Mestrado em Sistemas de Armas Guiadas da Cranfield University.
Professores
Maurício Guimarães Silva, Dr.
26
1º Ten Andréa Silva Ferraz Carlos de Souza, Esp.
27

Ementa FQ-102 Engenharia Aplicada em Armamento e Munições

Transcrição

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