La modelización y simulación precisa de la dinámica de vehículos es un requisito fundamental para el diseño y las pruebas de vuelo experimentales de vehículos aeroespaciales. En el caso de cohetes sondeos supersónicos de gran altitud, es críticamente importante producir predicciones de trayectoria realistas en un rango representativo de condiciones operativas y ambientales, así como generar distribuciones de probabilidad confiables de ubicaciones terminales. Este artículo propone una metodología para desarrollar modelos de dinámica de vuelo de alta fidelidad que capturen con precisión los efectos aeroelásticos, de turbulencia, atmosféricos y otros relevantes para los cohetes sondeos. Se discute la importancia de establecer un modelo de alta fidelidad y de abordar tal problema en el contexto del desarrollo de un gemelo digital, junto con las herramientas clave utilizadas en el análisis. Además de los métodos computacionales de vanguardia para determinar las fuerzas aerodinámicas, momentos y cambios de masa en varios regímenes de vuelo (incluida la liberación del paracaídas), se presenta una metodología detallada para incorporar la respuesta aeroelástica dinámica del cohete. La validez del método propuesto se demuestra a través de un estudio de caso de simulación, que utiliza datos de un prototipo de cohete existente. Los resultados corroboran la correcta implementación de los algoritmos propuestos y proporcionan bases para futuras investigaciones sobre sensores virtuales y gemelos digitales para navegación y guía autónomas.