Arquitectura de un sistema cohete sonda para mediciones experimentales en la mesosfera (50 a 70 km).

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Date

2025

Authors

Haase Santana, Kharla Soffia

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Publisher

Universidad de Concepción

Abstract

En la presente memoria de título se aborda el diseño conceptual de un sistema cohete sonda capaz de transportar una carga útil experimental a la mesosfera (50-70 km). En el marco del convenio entre la Armada de Chile y la Universidad de Concepción, y respaldado por el proyecto ANID 13220074, se plantea como objetivo principal evaluar arquitecturas conceptuales utilizando los procesos técnicos definidos por INCOSE. Este enfoque busca contribuir al desarrollo aeroespacial de Chile mediante una propuesta que integre las necesidades del país con estándares internacionales en diseño de sistemas complejos. Para cumplir con este objetivo, se definieron cuatro metas específicas: desarrollar un modelo conceptual para un sistema cohete sonda, describir el estado actual de los sistemas de este tipo en Sudamérica, diseñar y aplicar dos arquitecturas en Valispace y, finalmente, comparar las propuestas respecto a los requisitos de misión. La metodología utilizada se basa en los procesos técnicos de INCOSE, definición de necesidades de los stakeholders, transformación de estas en requisitos y diseño de arquitecturas funcionales. Se empleó Valispace como herramienta clave para centralizar datos, realizar cálculos y optimizar recursos. Los principales aportes de este trabajo incluyen la generación de un modelo conceptual robusto que permite calcular parámetros de desempeño como el sistema propulsivo, la trayectoria, las dimensiones del sistema y las áreas de seguridad. Asimismo, se compararon las arquitecturas propuestas en este trabajo con la desarrollada previamente por Ignacio Rocha, identificando fortalezas y oportunidades de mejora en cada diseño. Además, se realizó un análisis del estado del arte de los sistemas cohete sonda en Sudamérica, posicionando esta iniciativa como un paso relevante para fortalecer la capacidad aeroespacial nacional. Se concluye que las arquitecturas propuestas cumplen con los requisitos y restricciones definidos, demostrando su viabilidad para cumplir con la misión planteada. Este proyecto no solo establece una base metodológica sólida para futuros desarrollos en cohetería, sino que también destaca el impacto positivo que esta tecnología puede tener en el avance científico y tecnológico de Chile.
This thesis addresses the conceptual design of a sounding rocket system capable of transporting an experimental payload to the mesosphere (50-70 km). Within the framework of the agreement between the Chilean Navy and the University of Concepción, and supported by the ANID 13220074 project, the main objective is to evaluate conceptual architectures using the technical processes defined by INCOSE. This approach seeks to contribute to the aerospace development of Chile through a proposal that integrates the country's needs with international standards in the design of complex systems. To meet this objective, four specific goals were defined: to develop a conceptual model for a sounding rocket system, to describe the current state of systems of this type in South America, to design and apply two architectures in Valispace and, finally, to compare the proposals with respect to mission requirements. The methodology used is based on the INCOSE technical processes, definition of stakeholder needs, transformation of these into requirements and design of functional architectures. Valispace was used as a key tool to centralize data, perform calculations and optimize resources. The main contributions of this work include the generation of a robust conceptual model that allows calculating performance parameters such as the propulsion system, trajectory, system dimensions and safety areas. Likewise, the architecture proposed in this work were compared with the one previously developed by Ignacio Rocha, identifying strengths and opportunities for improvement in each design. In addition, an analysis of the state of the art of sounding rocket systems in South America was carried out, positioning this initiative as a relevant step to strengthen national aerospace capacity. It is concluded that the proposed architecture meets the defined requirements and restrictions, demonstrating their viability to fulfill the proposed mission. This project not only establishes a solid methodological basis for future developments in rocketry, but also highlights the positive impact that this technology can have on the scientific and technological advancement of Chile.

Description

Tesis presentada para optar al título de Ingeniera Civil Aeroespacial

Keywords

Cohetes (Aeronáutica), Mesósfera, Vehículos espaciales Sistemas de propulsión

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