1. A kutatás célja

Olyan modellek, vizsgálati és szimulációs eljárások kidolgozása, melyek alkalmasak a járművek, hajtóművek külső és belső hő- és áramlástechnikai viszonyainak a kutatására optimálására, ezzel növelve a járművek hatékonyabb, környezetkímélő, biztonságos üzemeltetésének a színvonalát.

A járművek szintjén a kutatás-fejlesztés mindig cél és objektum függő. Ezért jelen kutatási projektben a megfogalmazott céllal összhangban a következő részfeladatok megoldásával foglalkozunk:

• áramlástechnikai problémák: légijárművek, repülőgéphajtóművek külső és belső áramlástechnikai vizsgálata, azok befolyásolása mikro eszközökkel
• hőtechnikai vizsgálatok: repülőgépek és energetieki viszonyainak elemzése, a hajtóművek és környezetük körében kialakuló hőtechnikai folyamatok gyakorlati (infravörös hőkamerás) és elméleti (numerikus számítások, szimulációk) segítségével folytatott vizsgálatok,
• multifizikai elemzése: olyan multifizikai numerikus vizsgálatok, melyek alapján az energetikai veszteségek csökkenthetők, illetve a részegységek egymsra hatásának, (interferencia, melegedés) csökkentésével a részegységek, illetve a teljes légijármű aerodinamikai ellenállásáa ésaz infravörös kisugárzása csökkenhető, valamint elérhető, hogy a részegységek üzemmódhoz igazodjanak (morphing technológia alklamazása).

2. Technikai leírás

A (légi)járművek a gazdaság és a társadalom szempontjából stratégia ágazat a közlekedés-szállítás rendszerének fontos, meghatározó elemei. A korszerű járművek fejlődése nem sokkal több, mint száz éve alatt gyökeres változásokat élt meg. Ezek a változások az innovációs diffuzió elmélete alapján "fekvő S - betükkkel" lehet jellemezni, mely ugrásokat a mindig valamilyen gazdasági, társadalmi, vagy műszaki- technológiai változás generált. A légiközlekedés, illetve a légijárművek fejlődése jelenleg is egy ilyen "S" görbe ellaposodó végénél tart. Az információs forradalom (új, exponenciálisan bővülő kapacitású infó-kommunikációs rendszer), a globalizációt árnyaló új hatások (pl. a kínai ipar térnyerése, a kutatás globalizálása, a migrációs folyamatok változása, a javak és emberek szabad mozgásának biztosítása), a társadalmi (éhezés, helyi katasztrófák, terrorizmus), a gazdasági válság (olajár, pillanatnyi haszonra dolgozó menedzsment) és az új tudományos és technológiai eredmények (nemlineaáris, sztochasztikus, statisztikus dinamika, mikro és nano technológia, világűrbe telepített rendszere, távfelügyelet, health technológia, károsodást tűrő rendszerek, rekonfigurálható irányítás, stb.) kikényszerítik a légijárművek új generációjának a fejlődését, új követelmények alkalmazását, előírását (többek közt a repülőgépszárnyak esetében a morphing, a hajtóműveken belüli áramlások és a szány körüli áramlások befolyásolását a mikro-elektro-mechanikai rendszerek, a MEMS technológii alkalmazásával, a nano tehcnológia, az osztott vezetk nélküli mikro érzékelők és beavatkozók sokaságát alkalmazó health monitoring, vagy az új kihívásként jelentkező infravörös sugárzás csökkentée terén). Amerikai előrejelzések szerint az amerikai export – import 50 %-a már 2020-ra légi uton lesz szállítva. Ennek az új "S" görbének, technológiai ugrásnak a pontos adatait még nem lehet előre megadni. Tény, hogy az új fejlődési szakasz fő jellemzője a hatékonyság és a fenntarthatóság és a biztonság lesz.

Jelen kutatás témakörében a járművek fejlesztésével kapcsolatos kutatások legfontosabb sajátosságait a következők szerint lehet meghatározni:

• a számítástechnika lehetőség exponenciális növekedése (egyre nagyobb méretű számítások egyre pontosabb elvégzése, multifizikai megközelítés, virtuális technológia alkalmazása, mérés-feldolgozás, dignosztikai modellek állapot és paraméter becslésére épülő diagnosztizálsá, stb.),
• a mikro és nano technológiának terjedése (beágyazott, osztott vezeték nélkül kommunikáló, mikrochipekre alapozott mikorérzékelők és beavatkozók rendszerének alkalmazása, új elvek, technológiák pl. az üzemmódhoz igazodó geometriai a morphing alkalmazása a  vagy öngyógyító anyagok megjelenése, health monitoring térnyerése),
• új modellezési és szimulációs és mérési lehetőségek (köszönhetően a multifizikai alapokon működő numerikus módszerek terjedésének, az operátorok viselkedésének, döntési folyamatainak új, az operátor pszicho-fiziológiai és mentális leterheltségének, valamint a vezetési és közlekedéséi szituációk elemzésének az alkalmazásán alapuló vizsgálata, modellezése, döntéstámogatása, új mérési eljárások, mint a hőkamerás mérések alkalmazásának), melyek felhasználásával a rendszerintegráció és vele új optimálási eljárások alkalmazhatók.
• rendszerintegráció gyors fejlődése, szerepének a növekedése (a jármű rendszerei működésének az összehangolása, hibatűrő rendszerek alkalmazása, mikro és mini eszközök, rendszerek alkalmazása a járművek belső és külső áramlási, hőtechnikai, terhelési viszonyainak a befolyásolására, élettartam menedzselésére, hatékonyságának online optimálására, a repülések biztonságának a növelésére).

A kutatási célnak megfelelően és jelen kutatás keretei közt három fontos kutatási területtel, és megoldással kell foglalkozni:

• modellezés és szimuláció a légijárművekben, a járművek rendszereiben, elemeiben működésközben az alkalmazott anyagok fizikai - kémiai tulajdonságai, a tervezési, gyártási  sajátosságok és az üzemeltetés intenzitás, az üzemeltetési körülményei által befolyásoltan végbemenő folyamatok modellezése és szimulációja, különös tekintettel azok optimálására, a fenntarthatóságára és a biztonság növelésére,
• új módzserek, technológiák, szubjektív analízis módszere, vagy a MEMS technológia alkalmazása a hő- és áramlástechnikai folyamatok irányításában, és a döntési folyamatokban,
• állapotdegradációs folyamatok menedzselése,  stb.),
• kritikus üzemmódok vizsgálata (kritikus üzemmódba kerülés, irányítási lehetőségek kritikus üzemmódon, visszatérés a kritikus üzemmódokból, kockázatelemzés, megbizhatóság vizsgálata, stb.).

A Doktori Iskola ezen elvek mentén a kutatás-fejlesztések jelenlegi fázisában a modellek és szimulációs lehetőségek, módszerek fejlesztésével, az áramlástechnikai, hőtechnikai terhelések csökkentésével, a terhelésmenedzsment módszereinek a továbbfejlesztésével, egyes dinamikai módok, befolyásoló tényezők és kritikus üzemmódok vizsgálatával foglalkozik. Jellemzően multifizikai megközelítést, nemlineáris és sztochasztikus modelleket alkalmaz, esetenként él a statisztikus dinamikai, a szubjektív analízis a poszt modern, az alternatív és a biológiai elvekre épülő irányítástechnikai lehetőségeivel, valamint új technológia alkalmazásokat (MEMS, infravörös detektálás, morphológia) integrált a kutatásba.

3. Várható eredmények

A projekt keretében támogatott kutatások, kapcsolódva a nemzeti és az nemzetközi (első sorban EU FP) projektekhez három lényeges eredményre vezethetnek:

• új modellezési és szimulációs eljárások kidolgozása (melyek alkalmasak lesznek a jármű rendszereinek, elemeinek a rendszerintegrációjára, új alrendszerek (pl. healt monitoring, morphing) rendszerbe integrálására, az élettartam menedzsment és a hatékony, biztonságos üzemeltetés, a jármű és környezete közötti kölcsönhatások leírásáa, modellezésére és vizsgálatára,
• járművek, jármű-rendszerek, elemek hő- és áramlástechnikai terhelésének a csökkentése, minimalizálása, az élettartam menedzselése, azaz az üzemi körülményektől az üzemeltetés intenzitásától, az alkalmazott anyagok, szerkezeti megoldások sajátosságaitól, a tervezési és gyártási adottságoktól függően az állapotromlási folyamat befolyásolására, irányítására,
• kritkus üzemmódok irányítása, olyan módszerek kifejlesztésére, melyek alkalmasak a kritikus üzemmódok megjelenésének a jelzésére, az irányítás megtartására a kritikus üzemmódokon, és a kritikus üzemmódokról a normál üzemeltetésihez való visszatérés megoldására.

4. Az eredmények jelentősége, alkalmazhatósága

Köszönhetően a Doktori Iskolában közreműködő oktatók, kutatók nemzetközi elismertségének, nemzetközi kutatási projektekben való aktív közreműködésének az előző pontban meghatározott eredmények a nemzetközi kutatási irányvonalhoz igazodva nemzetközi szintű újdonságokat, új eredményeket fognak tartalmazni, és különösen fontosak lesznek a magyar gazdaság és társadalom fejlődését katalizáló, stratégiai fontosságú integrált közlekedési szállítási rendszer fejlesztésében.

Az eredmények résztvevők hazai és nemzetközi szerepvállalásának is köszönhetően közvetlen hasznosulnak majd

• az európai kutatás-fejlesztési platformokban meghatározott célok elérése érdekében indított kutatási projektekben, pl. az ESPOSA (Efficient Systems and Propulsion for Small Aircraft (EU FP7 Projekt), 2011 - 2014), projektben, melyben a magyar szerepvállaláűs tartalmazza  a kifejlesztendő repülőgép gázturbinás hajtóművek infravörös sugárzást csökkentő integrálását a repülőgépek sárkányszerkezetébe,
• a hazai járműipari alkalmazásokban, nemzeti járműipari fejlesztési projektekben (NFÜ projektek)
• a járművek hatékony, környezetkímélő, biztonságos és védett üzemeltetésében (pl. az állapotromlási és terhelésmenedzselési megoldások alkalmazásával, a felderíthetőség – infravörös sugárzás cökkentésével),
• az eredményeket sikeresen lehet majd alkalmazni a fiatal magyar kutatók, oktatók szemléletformálásában, felkészítésében a járműmérnöki körben jelentkező új problémák, kihívások felismerésére, definiálására, kutatására, megoldásra, a nemzetközi kutatás, kutatói közösség megismerésére.

5. Az indikátorok teljesítése

8. A tehetséggondozás formája a kutatások során

A kutatási feladatok megvalósításába elsősorban doktoranduszokat és doktorjelölteket vonunk be, akiknél a tehetséggondozás következő tevékenységekben valósul meg:

• felkészítés (doktori tantárgyak hallgatása) a kutatási célok megvalósítása érdekében meghatározott témakörökben,
• három alkalommal munkaértekezlet tartása, a kutatási módszerekről irányokról, lehetőségekről (témavezetők) és az időközben elért eredményekről (doktoranduszok, doktorjelöltek),
• hazai szervezetek, kutatási központok meglátogatása, gyakorlati tapasztalatok szerzése, részvétel hazai projektekben,
• nemzetközi tapasztalatcsere a partner intézményeknél részvétel EU FP projektekben (PPLANE, ESPOSA, GABRIEL),  nemzetközi konferenciákon, látogatás külföldi egyetemeken, kutatóintézeteknél)
• Műegyetem nemzetközi színvonalú doktori iskoláinak a kutatói környezetébe integrálódva valósítják meg kutatásaikat;
• közös és önálló publikációk megjelentetése, előadások tartása nemzetközi és hazai konferenciákon,
• bekapcsolódás az eredmények alkalmazásába (tudás-transzfer, jogvédelem, hazai és nemzetközi projektek eredményeinek az ismertetése)

A programba korlátozottan BSc és MSc hallgatók is bekapcsolódnak alapvetően olyan céllal, hogy megismerjék a kutatás módszertanát, folyamatát és felkészülhessenek a doktori iskolákban folytatandó kutatási tevékenységükre.