Drei Forschungsprojekte der University of Central Florida wurden für die MPLAN-Auszeichnungen (Minority University Research and Education Project Partnership Annual Notification) der NASA ausgewählt. Die Zuschüsse im Wert von jeweils bis zu 50.000 US-Dollar sollen Forschungskooperationen zwischen Institutionen, die Minderheiten dienen, und den NASA-Missionsdirektionen verbinden und fördern.
Insgesamt 18 Projekte an 15 Universitäten erhielten Phase-I-Fördermittel. UCF erhielt die meisten Auszeichnungen, alle drei heirateten innerhalb der Hochschule für Ingenieurwesen und Informatik. Dekan Michael Georgiopoulos sagt, dies spreche für die Qualität der Forschung der CECS-Fakultät.
„Ich bin stolz zu sehen, dass drei unserer Forschungsteams von der NASA für ihre innovativen Ideen ausgezeichnet wurden, die die Zukunft der Luft- und Raumfahrt prägen können“, sagt Georgiopoulos. „Unsere Hochschule hat eine reiche Geschichte mit der NASA aufgebaut und diese Auszeichnung festigt die Partnerschaft zwischen unseren jeweiligen Forschern weiter.“
Alle Preisträger der Phase I sind berechtigt, sich um die Finanzierung der Phase II sowie um Zuschüsse für Universitätsführungsinitiativen und Small Business Innovation Research/Small Business Technology Transfer (SBIR/STTR) zu bewerben. Erfahren Sie unten mehr über die Projekte.
Projekttitel: Multimodale drahtlose piezoelektrische Mikrosensoren
Auszeichnungsbetrag: 50.000 US-Dollar
Forscher: Reza Abdolvand und Hakhamanesh Mansoorzare
Das dritte Mal war der Charme für den Start der Artemis I. Nach zwei erfolglosen Startversuchen aufgrund gefährlich hoher Triebwerkstemperaturen, eines Risses in der Isolierung des Treibstofftanks und mehrerer Treibstofflecks flog die Rakete schließlich vor der Weltraumküste in die Umlaufbahn.
Um zu verhindern, dass diese Probleme zukünftige Artemis-Missionen oder andere NASA-Weltraumerkundungen verzögern, entwickelt ein Team von UCF-Forschern ein drahtloses multimodales Sensormodul, das Bedingungen wie Temperatur, Druck, Beschleunigung und Luftstrom in Echtzeit überwachen kann.
Das weniger als einen Kubikzentimeter große Modul wird mehrere MEMS-Resonatoren (Mikroelektromechanische Systeme) enthalten, die diese Bedingungen messen. MEMS-Resonatoren werden häufig zur Bewegungserkennung, Zeitreferenzierung und Signalfilterung in elektronischen Geräten verwendet, sind jedoch aufgrund ihres geringen Gewichts, der hochpräzisen Anzeige und der kostengünstigen Herstellung vielversprechend im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik.
Obwohl die Sensoren ungefähr die Größe eines Radiergummis haben, können sie extremen Temperaturen standhalten, da das Gerät weder über eine Batterie noch über Elektronik verfügt. Dies wird der erste drahtlose multimodale Sensor seiner Art sein.
„Piezoelektrische MEMS-Resonatoren können Änderungen in Umgebungsparametern erkennen, ohne dass eine Hilfsstromquelle wie eine Batterie erforderlich ist, da sie drahtlos von einer entfernten Transceiver-Einheit mit Strom versorgt werden könnten“, sagt Reza Abdolvand, Professor und Vorsitzender der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik. „Dies wird eine einzigartige Gelegenheit für die Entwicklung kompakter und batterieloser Sensoreinheiten schaffen, die einer rauen Umgebung standhalten können.“
Nach der Herstellung kann das Sensorsystem bei verschiedenen NASA-Missionen eingesetzt werden, um gefährliche Temperaturen in kritischen Raumfahrzeugkomponenten zu erkennen, den Druck in Treibstofftanks zu überwachen, um Lecks zu verhindern, die Temperatur und den Druck des Mondregoliths zu messen und die Klimabedingungen für den Start zu beurteilen.
Projekttitel: SUPERSAF-SAF für emissionsarmen Überschalltransport
-Auszeichnungsbetrag: 50.000 US-Dollar
-Forscher: Subith Vasu, Justin Urso, Ramees Khaleel Rahman, Gihun Kim
Überschall-Verkehrsflugzeuge können möglicherweise schneller als die Schallgeschwindigkeit fliegen und die Zeit für Transatlantikflüge erheblich verkürzen, ihre ultraschnellen Flüge mit fossilen Brennstoffen könnten jedoch schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Subith Vasu, Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, und sein Team aus Postdoktoranden wollen die Umwelt schützen, indem sie die Emissionen von nachhaltigen Flugkraftstoffen (SAFs) untersuchen, einer umweltfreundlicheren Alternative, die aus nachhaltigen Ressourcen wie Holzresten, Fettsäuren, fermentiertem Zucker und verarbeiteten Alkoholen hergestellt wird .
Mehrere Regierungsbehörden haben damit begonnen, diese Kraftstoffe auf Emissionen zu testen, aber das Verfahren ist kostspielig und misst weder den Ausstoß von Stickoxiden (NOx) noch die Rußbildung, die beide die Luft verschmutzen und zur Säurebildung beitragen können Regen und kann beim Menschen sogar Atemprobleme verursachen.
Das Team im Vasu-Labor wird Stoßrohrexperimente durchführen, um die NOx- und Rußemissionen verschiedener SAFs zu testen. Diese Daten werden verwendet, um die aktuellen chemischen Kinetikmodelle der Luftfahrtindustrie und der NASA zu verbessern, die den Ruß- und NOx-Ausstoß verschiedener SAFs unter Flugbedingungen vorhersagen können.
„SAFs können die Kohlendioxidemissionen um bis zu 80 % reduzieren, aber nicht alle SAFs produzieren im Vergleich zu herkömmlichen Flugzeugtreibstoffen weniger Ruß und NOx“, sagt Vasu. „Die von uns gesammelten Daten könnten das aktuelle chemische Kinetikmodell erheblich verbessern und die Produktion von Brennkammern für Überschallflüge vorantreiben.“
Die Forschung kommt zum richtigen Zeitpunkt, da die NASA kürzlich sowohl Boeing als auch Northrop Grumman Aufträge zur Entwicklung von Technologie-Roadmaps und Konzeptfahrzeugen für Überschallflugzeuge erteilt hat. Vasu plant, bei dieser Forschung mit Industriepartnern zusammenzuarbeiten und über den MPLAN-Zuschuss hinaus zusätzliche Mittel von der NASA zu beantragen.
Projekttitel: Ein CNS Digital Twin Framework für AAM
Auszeichnungsbetrag: 50.000 US-Dollar
Forscher: Adan Vela
Flugzeuge und Hubschrauber werden oft am Himmel gesichtet, aber in Zukunft könnten auch mit Fracht beladene Drohnen und Passagier-Flugtaxis ein alltäglicher Anblick sein. Mit der NASA-Mission Advanced Air Mobility (AAM) möchte die Organisation ein sicheres und zugängliches Lufttransportsystem schaffen, das Fracht oder Personen in schwer erreichbare Gebiete oder sogar Touristenziele befördern kann.
Bevor AAM jedoch fliegen kann, müssen sich die Ingenieure mit den grundlegenden Herausforderungen des Kommunikations-, Navigations- und Überwachungssystems (CNS) befassen, das die Kontrolle, Führung und Kollision dieser Fahrzeuge unterstützt, da sie aufgrund der geringen Flughöhe oder der damit verbundenen Herausforderungen konfrontiert sein könnten Fehlen eines menschlichen Piloten. Gebäude oder Gelände könnten wichtige ZNS-Signale wie GPS oder 5G verzerren oder verzögern.
Um dieses Problem besser zu verstehen, wird der Assistenzprofessor für Wirtschaftsingenieurwesen und Managementsysteme, Adan Vela, die CNS-AAM-Simulations-Engine entwickeln, ein digitales Zwillings-Framework, das das ZNS-System nachahmt, das das AAM erfordern würde. Mithilfe von Informatikstudenten wird Vela die Simulations-Engine in Python erstellen. Das daraus resultierende Framework wird es der NASA, der FAA und Forschern auf der ganzen Welt ermöglichen, neue Algorithmen für künstliche Intelligenz zur Verwaltung von Flugzeugen und ZNS-Technologien digital zu entwickeln und zu testen, einschließlich Cybersicherheitsmaßnahmen, die UAVs vor böswilligen Angriffen schützen könnten.
Wenn Sie ein Ingenieurstudent sind, der an der Mitarbeit an diesem Projekt interessiert ist, wenden Sie sich an den außerordentlichen Professor Adan Vela unter [email protected].
