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Caderno de Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento do IEAv - Vol. 5 - 2012

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ISSN 1983-1544 Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento Instituto de Estudos Avançados – IEAv Volume 5 São José dos Campos – SP 2012 ISSN 1983-1544 Atividades…
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ISSN 1983-1544 Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento Instituto de Estudos Avançados – IEAv Volume 5 São José dos Campos – SP 2012 ISSN 1983-1544 Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento Instituto de Estudos Avançados – IEAv São José dos Campos – SP 2012 Volume 5 – mar/2011-fev/2012 Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 1-136, mar. /2011-fev. /2012 © 2012 Instituto de Estudos Avançados – IEAv Qualquer parte desta publicação pode ser reproduzida, desde que citada a fonte. A publicação inclui os trabalhos apresentados no XII Workshop Anual de Pesquisa e Desenvolvimento do IEAv Publicado por: Instituto de Estudos Avançados Endereço: Trevo Coronel Aviador José Alberto Albano do Amarante, n o 1, Putim CEP - 12. 228-001, São José dos Campos, São Paulo, Brasil Tel. (12) 3947-5360 Tel. (12) 3944-1177 www. ieav. cta. br Informações adicionais sobre o IEAv podem ser obtidos com a Coordenadoria de Comunicação Social – CCS. Tel. (12) 3947-5360. ccs@ieav. cta. br Editores: Alvaro José Damião Luis Carlos Ogando Dacal Rafael Lemos Paes Rosilene Maria de Mendonça Todas as imagens utilizadas na ilustração desta publicação foram gentilmente cedidas pelos seus autores. Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento – Instituto de Estudos Avançados – IEAv. -- vol. 5 (mar/2011-fev2012). -- São José dos Campos : IEAv, 2008Anual ISSN 1983-1544 Inclui: Anais do XII Workshop Anual de Pesquisa e Desenvolvimento do IEAv 1. Pesquisa e Desenvolvimento. 2. Sensores. 3. Hipersônica. 4. Engenharia Nuclear. 5. Física Aplicada. 6. Lasers e Óptica. 7. Geointeligência. Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 1-136, mar. /2011-fev. /2012 Instituto de Estudos Avançados – IEAv Direção Cel Av Vilson Rosa de Almeida Diretor Ten Cel Av Mauricio Pozzobon Martins Vice-Diretor Ten Cel Av Mauricio Pozzobon Martins Subdiretoria de Administração Dr. Artur da Cunha Menezes Filho Subdiretoria Técnica Comissão Assessora de Pesquisa e Desenvolvimento – CAPD Dr. Angelo Passaro (EFA) Dr. Abel Antonio da Silva (ENU) Dr. Antônio Carlos da Cunha Migliano (EFA) - Presidente Dra. Carla Simone Tafuri Marques (EAH) Dr. Francisco Dias Rocamora Jr. (EAH) - Relator Dr. Hugo Leonardo Rocha de Lira, Cap Eng (EFO) Dr. João José de Farias Neto (EGI) MSc. João Marcos Salvi Sakamoto (EFO) Dr. Luiz Henrique Claro (ENU) MSc. Rafael Lemos Paes, Cap. Av. (EGI) Comissão Organizadora do WAI Cap Av Rafael Lemos Paes - Coordenador Dr. Alvaro José Damião Dr. Luis Carlos Ogando Dacal Dr. Francisco Dias Rocamora Junior Luciano Rodrigues do Prado Revisores Científicos Dr. Alexandre David Caldeira Dr. Luiz Gilberto Barreta Dr. Marcelo Geraldo Destro Dra. Maria Esther Sbampato Dra. Maria José Pinto Lamosa Dra. Mônica Maria De Marchi Dra. Nancy Mieko Abe Dr. Orlando Roberto Neto Dra. Vera Lúcia Othero de Brito Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 1-136, mar. /2011-fev. /2012 Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento Instituto de Estudos Avançados – IEAv Sumário Volume 5 – mar/2011 - fev/2012 Apresentação 7 O Instituto de Estudos Avançados 9 Missão, Visão, Organograma 10 Atuação 11 Linhas de pesquisa por área de concentração 11 Infraestrutura laboratorial 14 Grupos de Pesquisa certificados pelo IEAv junto ao CNPq 25 Sistemas Eletromagnéticos 27 Óptica Aplicada 29 Fotônica Em Silício 31 Engenharia Virtual (LEV) 33 Lasers e Aplicações 35 Sensores a Fibra Óptica 37 Recursos Humanos 39 Quadro de funcionários 41 Pós-Graduação e Programa PIBIC 42 Indicadores de Pesquisa e Desenvolvimento 45 Introdução 47 Indicadores do WAI 47 Grupos de Trabalho 51 Desafios da Infraestrutura do IEAv 53 Integração Técnico-Administrativa 55 Atividades de Divulgação de Ciência 59 A Física da Luz e das Cores 61 Churrasqueira a luz solar: Anicê aran 62 Miniventilador 63 Projeto de Geradores Simples de Energia (Modelo didático) 63 Aquecedor de água à energia solar 64 Anais do XI WAI 65 Abordagem racional das necessidades de defesa 67 Acelerômetro Angular Opto-Mecânico Baseado em Grades de Bragg a Fibra Óptica 68 Agregados de alumínio e rede de spins 69 Análise de cobertura num contexto de gerenciamento de crise 70 Análise de Emissão Radiada em Equipamentos Eletrônicos aplicados na Área Médica 71 Análise de redes sociais em uma situação de gerenciamento de crise 72 Aplicação de Simulação Monte Carlo na Reentrada de Veículos Espaciais 73 Aplicação e Desenvolvimento de Técnicas de Visão Computacional e de Processamento Digital de Imagens 74 Atuação da Força Aérea Brasileira em situações de crise - uma análise sob o ponto de vista de planejamento baseado em capacidades 75 Balança de Precisão Empregando Grades de Bragg Em Fibras Ópticas 76 Biocorrosão em aço aeronáutico tratado termoquímicamente 77 Blindagem eletromagn�tica � base de l�mina de filamentos com carregamento central em matriz de ferrita 78 Breve analise critica do metodo de Darwin-Fowler 79 Cálculo ab initio do band-offset do GaP/AlP com o método LDA-1/2 80 Cálculo ab initio do desalinhamento das bandas de energia na interface InP wurtzita / InP blenda de zinco 81 Caracterização da magnetostricção de ferritas de cobalto: resultados preliminares e perspectivas do projeto 82 Caracterização da permissividade de uma cerâmica à base de titanato de bário 83 Caracterização das ferritas de Ni-Zn e Ni-Co para aplicação em blindagens eletromagnéticas a base lâminas de filamentos 84 Caracterização Elétrica de Sensores de Infravermelho 85 Caracterização eletro-óptica de sensores 86 Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 1-136, mar. /2011-fev. /2012 Caracterização microestrutural do aço inoxidável F138 nitretado 87 Caracterização Microestrutural e Mecânica de Juntas Estruturais de Alumínio 6013 Soldadas a Laser 88 Desenvolvimento de Sensores de Infravermelho Nanoestruturados 89 Efeitos da radiação ionizante em memórias SRAM e Flash 90 Efeitos da radiação ionizante em um Field Programmable Analog Array (FPAA) 91 Elemento combustivel carregado com microesferas embebidas em metal líquido para os reatores do projeto TERRA 92 Espalhamento Brillouin-Rayleigh em fibra óptica monomodo. 93 Espectroscopia de Emissão e Optogalvânica de Ti utilizando uma Lâmpada de Catodo Oco Desmontável com Ne e Ar como gás tampão 94 Estimação automática da posição de uma aeronave através de reconhecimento e rastreamento de objetos em imagens 95 Estudo da Detonação Pulsada: Aplicação das Técnicas de Emissão e de Impressão em Folha de Fuligem 96 Estudo da fusão do urânio utilizado no enriquecimento isotópico a laser 97 Estudo das condições do escoamento na câmara de combustão do modelo de SCRAMJET ensaiado no túnel de choque T3 98 Estudo dos efeitos de dose total de radiação ionizante em FPGA 99 Estudo Introdutório de Efeitos de Poling Termoelétrico em Substratos de Vidro 100 Estudo numérico de adição de energia contínua a escoamentos uniformes de altas velocidades 101 Estudo numérico de redução de arrasto em corpos rombudos por adição contínua de energia a escoamentos de altas velocidades 102 Estudo para o desenvolvimento de um sensor de umidade com aplicações aeroespaciais 103 Estudos sobre os parâmetros de soldagem a laser em um aço maraging 18Ni300 e seus efeitos na dureza da região afetada pela soldagem 104 Fabricação e Caracterização de Chips Ópticos para Aplicação em Sensores Inerciais 105 Ferritas Co-Cu microestruturadas para aplicações em sensores e atuadores espaciais 106 Geração de hélio em ligas metálicas de interesse do projeto TERRA 107 Influência dos Parâmetros de Sinterização nas Propriedades Eletromagnéticas em Ferritas de Co 108 Laboratório de Medição de Superfícies Ópticas - LMSO 109 Manufatura de laminado híbrido metal-fibra com adesivo metal/polímero otimizada por microescultura a laser da superfície 110 Medições de nêutrons oriundos de radiação cósmica em Puno (Peru) uma participação no projeto HARMLESS 111 Medições de radiação cósmica em aeronaves na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul 112 Medida dos efeitos da radiação ionizante no desempenho do conversor de tensão DC/DC LM2596 com cargas variáveis 113 Medidas eletromagnéticas de filmes e placas utilizando o novo porta-amostra semicilíndrico na faixa de RF e micro-ondas 114 Microesferas de combustivel para os reatores do projeto TERRA 115 Microfusão de superfícies metálicas utilizando laser pulsado 116 Nova câmara de deposição de filmes finos 117 Padrão de rugosidade de resina furfurílica polimerizada irradiada com laser de Nd-Yag. 118 Planejador de Missões Aéreas - PMA II 119 Processamento de Imagens SAR através de técnicas de Inteligência Computacional e de Reconhecimento de Padrões 120 Processo de esmerilhamento, polimento e caracterização de um Shear Plate 121 Projeto HIPERVEL – medida de velocidade em escoamentos hipersônicos 122 Propriedade estabilizadora das equações de Riccati 123 Recuperação da focalização de sistemas ópticos aeroembarcados 124 Redução da Porosidade de Carbono Vítreo por Modificação no Catalisador 125 Segmentação de imagens aéreas voltada à navegação autônoma de veículos aéreos não tripulados. 126 Separação isotópica a lasers de terras-raras 127 Simulação termo-hidráulica de reatores e circuitos com o código RELAP 128 Tratamento de superfície a laser em aços 4340 e 300M 129 Uma plataforma de testes dos efeitos da radiação ionizante em diodos e transistores NPN e PNP 130 Uma plataforma de testes dos efeitos da radiação ionizante em dispositivos digitais 131 Utilização de chumbo enriquecido como refrigerante dos reatores do projeto TERRA 132 Utilização de fontes de nêutrons na área de Defesa 133 Índice de Autores 135 Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 1-136, mar. /2011-fev. /2012 Apresentação Este Caderno de Atividades é editado anualmente e está associado com as atividades realizadas no Workshop Anual de Pesquisa e Desenvolvimento do IEAv (WAI), que neste ano encontra-se em sua 12ª edição. O Caderno de Atividades do IEAv surgiu da iniciativa de pesquisadores interessados em agrupar e registrar, em uma única publicação, exemplos das pesquisas e dos desenvolvimentos que estão em andamento no Instituto. Também é objetivo deste Caderno contribuir para a divulgação de informações sobre o IEAv e as suas atividades para o público externo, aumentando a visibilidade do Instituto e facilitando futuras interações com outras instituições. Neste ano o tema do WAI é "Novas Dinâmicas para a Infraestrutura: Propostas para Consolidação de Metas do PDI". Uma nova abordagem foi realizada para a sua realização, que refletiu diretamente na edição deste Caderno. Os trabalhos com a participação de alunos foram dirigidos ao Simpósio de Ciência e Tecnologia do IEAv, especialmente naqueles trabalhos diretamente relacionados com a formação de alunos de Iniciação Científica ou Pós-Graduação. Daí ter havido grande migração de trabalhos do WAI para o SCTI. De certa maneira, isto permitiu agrupar melhor as atividades diretamente ligadas à formação de RH, deixando o registro das demais atividades para este Caderno. O Caderno está dividido em cinco seções: 1. Um panorama geral do IEAv, com destaque para sua capacidade laboratorial e com alguns indicadores institucionais, capazes de apontar as competências, possibilidades e necessidades do Instituto; 2. Os Grupos de Pesquisa e a Pós–Graduação recentemente iniciada; 3. O resultado das discussões de dois Grupos de Trabalho; 4. Uma atividade de divulgação de Ciência junto a alunos do Ensino Médio; e, por fim, 5. Os trabalhos técnico-científicos de uma página submetidos ao XII WAI. Nosso sincero obrigado a todos que colaboraram na produção desta quinta edição do Caderno de Atividades do IEAv. Os Editores Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 7, mar. /2011-fev. /2012 7 88 O Instituto de Estudos Avançados - IEAv Vista aérea do IEAv Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 9, mar. /2011-fev. /2012 9 1010 Missão Realizar pesquisa básica e aplicada, bem como desenvolver tecnologias experimentais e estudos avançados que lhe forem atribuídos em decorrência de Planos e Programas estabelecidos pelo Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Visão do IEAv O IEAv será nacional e internacionalmente reconhecido como instituto de excelência em pesquisa, que atua na fronteira do conhecimento de tecnologias avançadas no campo aeroespacial, de forma a atender e a exceder as expectativas da Força Aérea e da sociedade brasileira. Organograma DIREÇÃO VICE-DIREÇÃO SUBDIRETORIA DE ADMINISTRAÇÃO SUDIRETORIA TÉCNICA INFRAESTRUTURA RECURSOS HUMANOS DIVISÕES TÉCNICAS PROJETOS ESTRATÉGICOS FINANÇAS Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 11, mar. /2011-fev. /2012 11 Atuação O IEAv atua nos três setores decisivos para a defesa nacional: o espacial, o cibernético e o nuclear, visando promover o desenvolvimento de pesquisa para o acesso facilitado ao espaço, com a visão de longo prazo voltada para a independência tecnológica e autonomia do país nos setores aeroespacial e nuclear. Essa atuação se dá com base nas seguintes áreas de concentração: a) Laser, Óptica e Aplicações; b) Aerotermodinâmica e Hipersônica; c) Sensores e atuadores; d) Tecnologia Nuclear Aplicada; e e) Geointeligência. Linhas de pesquisa por área de concentração 1. Laser, Óptica e Aplicações  Processamento de Materiais com Laser: Texturização e estruturação de superfícies, Ablação a Laser, Carbonetação Assistida por Laser, Solda e Microssolda a Laser, Fratura controlada induzida por laser.  Separação Isotópica a Laser: Espectroscopia, Espectroscopia a Laser, Espectroscopia de Fotoionização, Evaporação de Metais, Coleta de Íons e Nêutrons.  Desenvolvimento de Lasers: Desenvolvimento de Lasers a Gás e de Corante; Desenvolvimento de Dispositivos de Caracterização e Manipulação de Feixes de Laser, Propagação de Feixes de Laser e Interação de Feixes de Laser com a Matéria.  Óptica Aplicada e não Linear: Desenvolvimento de Componentes e Dispositivos Ópticos, Filmes Finos, Metrologia Óptica, Espalhamentos não Lineares. 2. Aerotermodinâmica e Hipersônica  Aerotermodinâmica de Veículos Aeroespaciais em Velocidades Hipersônicas  Controle de Escoamento Aplicado em Veículos Aeroespaciais em Velocidades Hipersônicas  Adição de Energia por Radiação Eletromagnética  Propulsão Hipersônica Aspirada a Combustão Supersônica  Propulsão Hipersônica Aspirada a Laser  Técnicas de Diagnóstico em Escoamento Reativo  Mecânica dos Fluidos Computacional em Escoamento Hipersônico 3. Sensores e atuadores  Materiais Avançados para Sensores e Metamateriais;  Sensores à Fibra Óptica, a Óptica-Integrada, de Infravermelho, Magnéticos, Magnetomecânicos;  Condicionamento de Sinais e Técnicas de Medição;  Nanotecnologia e MEMS; Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 12-14, mar. /2011-fev. /2012 12  Modelagem Computacional de Fenômenos Físicos; e  Física de Dispositivos Semicondutores. 4. Tecnologia Nuclear Aplicada  Análise Computacional e Desenvolvimento de Ciclos Térmicos, Destacando-se: Brayton, Stirling e Rankine;  Termo-Hidráulica de Reatores: Análise Computacional de Núcleos de Microrreatores Nucleares para Aplicação Espacial e Locais de Difícil Acesso;  Análise Computacional e Desenvolvimento de Sistemas Passivos, Destacando-se os Tubos de Calor para Aplicação em Sistemas Nucleares Espaciais;  Simulação Computacional de Sistemas Nucleares Espaciais;  Análise de Segurança de Reatores Nucleares;  Controle Térmico de Satélites;  Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD);  Aplicação Espacial e Nuclear de Métodos de Inteligência Artificial;  Análise e Medição de Efeitos da Radiação Espacial e a Atmosfera Terrestre. 5. Geointeligência  Geomática: Sistemas de Navegação Automática por Satélite, Geoprocessamento e Fotogrametria Digital.  Inteligência com Imagens: Imagem de Radar de Abertura Sintética, Imagem de Sensores Ópticos, Interpretação Automática de Imagens.  Radiometria e Caracterização de Sensores Eletroópticos: Metodologias para Viabilizar a Utilização de Sensores Eletroópticos Imageadores para a Obtenção de Informações de Propriedades Físicas de Materiais da Superfície Terrestre: Temperatura, Reflectância, Transmitância e/ou Emissividade.  Sistemas Autônomos Aeroembarcados: Sistemas de Navegação com Estimação Automática de Posição Baseada em Imagens; Sistemas de Reconhecimento Automático de Alvos; Sistemas de Processamento de Imagens; Sistemas de Estereoscopia.  Sistemas Imageadores: Desenvolvimento e Caracterização de Sistemas Sensores de Imageamento e Interferométricos.  Capacidades e Métricas: Pesquisa, Desenvolvimento e Consolidação de Metodologias de Avaliação das Capacidades de Defesa Nacionais Atuais e Futuras.  Comando, Controle, Comunicação e Computação (C4): Estudo e Desenvolvimento de Arquitetura de Sistemas de C4 nos Quatro Domínios-Chaves Físico, da Informação, Cognitivo e Social/Organizacional. Aplicação de Concepção de Sistemas para Tratamento de Modelos Complexos.  Inteligência Artificial: Problemas Computacionais de Representação de Conhecimento, Planejamento Automático, Classificação de Padrões, Aprendizagem de Máquina, Tomada de Decisão e Percepção de Interesse da Defesa. Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 12-14, mar. /2011-fev. /2012 13  Pesquisa Operacional: Modelagem de Problemas e de Situações Voltadas Tanto para a Formulação de Propostas de Problemas (PO Soft) Bem Como de Uma Solução Específica (PO Hard) Que Resolvam Algumas Classes de Problemas de Interesse da Defesa e da Aeronáutica.  Sistemas de Apoio À Decisão: Desenvolvimento de Modelos e Ferramentas para Manipulação, Tratamento e Apresentação de Informações para Suportar as Atividades de Análise, Planejamento e Tomada de Decisão. Aplicação da Metodologia em Problemas de Consciência Situacional e Defesa Aeroespacial. Ativ. P&D IEAv, v. 5, p. 12-14, mar. /2011-fev. /2012 14 Infraestrutura laboratorial Divisão de Física Aplicada (EFA) Sua área de atuação envolve o estudo de fenômenos físicos complexos e a pesquisa e desenvolvimento de sistemas eletromagnéticos, materiais e dispositivos de uso aeroespacial. A Divisão tem sua infraestrutura compartilhada nos seguintes laboratórios: Laboratório de Sistemas Eletromagnéticos (LSE) e Laboratório de Materiais Eletromagnéticos (LME) espaço físico de 120 m 2 (LSE) + 40 m 2 (LME). Esses laboratórios apóiam as atividades de P&D nas áreas de projeto, desenvolvimento e caracterização eletromagnética de materiais e sistemas, sob o efeito de radiação não-ionizante. A infra-estrutura destes laboratórios vem apoiando pesquisas de sistemas eletromagnéticos embarcados – circuitos miniaturizados e sensores. São estudados os efeitos de um ambiente eletromagnético (E3) sobre equipamentos, sistemas e plataformas. Para isto, as seguintes subáreas do conhecimento são consideradas: compatibilidade eletromagnética (EMC), interferência eletromagnética (EMI), vulnerabilidade eletromagnética (EMV), pulso eletromagnético (EMP), proteção eletrônica, efeitos de descargas elétricas, e danos da radiação eletromagnética em humanos (HERP). Sem perder o foco na Análise Operacional da Defesa Nacional, também são desenvolvidas atividades para atender objetivos exclusivamente sociais e garantir a melhoria da qualidade de vida do cidadão. São oferecidos estágios no Laboratório para especialistas da área de eletromagnetismo, ministradas palestras sobre os efeitos da radiação eletromagnética em seres vivos e auxílio o poder público em normas e leis de regulamentação ambiental. Laboratório de Engenharia Virtual (LEV) - está instalado em uma área de, aproximadamente, 80 m 2 . Dentre suas principais atividades podem ser citadas a aplicação de métodos numéricos, de meta-heurísticas e processamento paralelo para solução de problemas complexos em Ciências e Engenharia. As recentes atividades do LEV envolvem o desenvolvimento de softwares para: simulação de plasmas, auxílio ao projeto otimizado de dispositivos e resolução de problemas inversos, simulação de espectros de emissão de moléculas diatômicas, auxílio ao projeto de dispositivos semicondutores nano-estruturados, desenvolvimento de frameworks para implementação de meta-heurísticas, e desenvolvimento de sistema de gerenciamento robusto de clusters heterogêneos e não dedi
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