Tento obor připravuje studenty na samostanou tvůrčí práci v konstrukční praxi a klade důraz na komplexní znalosti, integrování poznatků vědy, techniky a také umění v procesu projektování. Studenti , kteří se soustředí na problémy oblasti procesního inženýrství, jsou vedeni k samostatnosti při řešení vývoje, optimálního vedení, efektivního navrhování a projekce procesů v různých průmyslových oblastech.

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Adaptivní řízení proudu na základě vyhodnocení tlakového pole na povrchu křídla

   Cílem doktorského studia je analýza možností aktivního řízení proudu vzduchu okolo křídla letounu v reálných podmínkách, a to na základě vyhodnocení tlakového pole na povrchu křídla. Tato progresivní technologie umožní detekci změny podmínek dříve než konvenčně používané vyhodnocení stavových veličin letounu s následujícím zásahem klasických aerodynamických prvků řízení. Výše uvedená technologie najde uplatnění především v systémech automatického řízení letu, např. na palubě bezpilotních prostředků. Předmět studia zahrnuje následující etapy: - analýza a výběr vhodných akčních prvků pro daný problém - analýza a výběr vhodných senzorů pro monitoring stavu tlakového pole - definice zákona řízení na základě měřených parametrů - stavba demonstrátoru pro tunelové ověření Nástroje použité pro řešení se opírají o zpracování teoretické rešerše, numerické modelování problému, ověření konceptu v laboratorních podmínkách a demonstrace na bezpilotním prostředku.

   Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.

2. Automatizace letových manévrů pro účely identifikace a certifikace malých letounů

   V průběhu identifikace aerodynamického chování jakéhokoliv letadla je možné volit různé metody dosažení letových zkušebních manévrů tak , jako jsou souhrnně popsány v příslušné literatuře. Ale i v případě, že základní teorie je obecně známá a akceptovaná, praktická realizace všech postupů je výzvou pro všechny výrobce a piloty malých letadel . Vzhledem k tomu že jakákoli odchylka od těchto postupů vede ke snížení kvality vypočtených parametrů letadla, je precizní provedení těchto manévrů nezbytné. V současné době je stav takový , že tyto manévry provádí speciálně vyškolení piloti se snahou dosáhnout definované manévry tak, jak je to jen možné. Nicméně z identifikačních letů vyplývá nutnost pohybu letounu ve více osách a tak je absolutní přesnost ručně vykonaných manévrů téměř nemožná vzhledem k omezené kapacitě reakce člověka. Míra odchylky může klesat pouze se vzrůstajícími schopnostmi pilota . Tento návrh doktorské práce se zaměřuje na vývoj malé mechatronické jednotky, sestávající se ze senzorů, akčních členů, počítače a příslušného softwaru, který nabízí funkce pro automatické provedení uvedených manévrů se snížením odchylky mezi teoretickou definicí manévru a samotném provedení manévru na minimum. Systém nutně musí ovládat letoun ve všech třech osách a musí samostatně dosáhnout jakoukoli požadovanou kombinaci více změn v různých osách za letu, včetně těch, kterým se dnes dává menší přednost při identifikace parametrů letounu. Dále se musí systém, v případě jakéhokoliv vyskytnutého se omezení daného letouvou příručkou, samostatně vypnout a předat ruční ovládání zkušebnímu pilotovi. Ze stejného důvodu musí být v systému implementováno vysoce flexibilní grafické a textové rozhraní pro vizualizační a konfigurační účely, které umožňí snadné sledování aktuálního stavu provedeného manévru a snadný způsob korekce. Kromě toho systém musí nabízet možnost rychlé a snadné integrace a dezintegrace v každém malém letadle. Tento požadavek vyplývá z právního omezení v některých evropských zemích, kde je zakázáno automatické řízení letu pro některé druhy malých letadel.

   Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.

3. Bionika v leteckých konstrukcích

   Inspirace přírodními jevy a strukturami stojí za většinou progresivních technických řešení. Hloubka poznání v oblasti přírodních věd spolu s vývojem nových materiálů, technologií a výpočetních systémů umožňují v dnešní době převádět inspiraci z přírodních vzorů kreativním způsobem do podoby kompletních technických produktů. Cílem práce je kombinovat znalosti z biologie s progresivními strojírenskými technologiemi a moderními výpočetními metodami tak, aby bylo možné navrhnout a vyrobit primární součást letecké konstrukce s optimálním rozložením hmotnosti z hlediska jejího zatížení. Hlavním přínosem bude významné snížení hmotnosti konstrukce. Teoretická část práce se bude zabývat identifikací slibných přírodních vzorů a výběrem součástí a celků letecké konstrukce pro aplikaci těchto vzorů. Praktickým výstupem práce bude vývoj letecké konstrukce s využitím bionického přístupu, moderních výpočetních metod, nových slitin a progresivních technologií, jako je např. Additive Layer Manufacturing.

   Školitel: Klement Josef, doc. Ing., CSc.

4. Kompozitní náběžná hrany letounu s vysokou odolností nárazu

   Problematika kompozitních leteckých konstrukcí na letounech kategorie Part 25 je moderní téma, zvláště pak po uvedení letounu Boing 787 Dreamliner na trh. Efektivnost využití, návaznosti na okolní konstrukci a možnost oprav je předmětem řady diskusí na světových fórech i v rámci celoevropského projektu Clean Sky 2. Cílem předkládaného tématu je metodické zvládnutí návrhu sofistikovaného dílu, jako je náběžná hrana křídla s ohledem na všechny konstrukční i technologické požadavky (například požadovaná poddajnost, možnost ohřevu konstrukce při odledňování, odolnost nárazu, možnost opravy a snadné kontroly případného rozvoje poškození, atd.) V rámci vlastní práce s předpokládají následující standardní kroky: - orientace v problematice a rešerše stávajícího stavu znalostí - definice omezujících podmínek vývoje - návrh postupu vývoje a verifikace konstrukčního návrhu - dílčí verifikace navržených kroků vývoje

   Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.

5. Návrh primární kompozitní konstrukce trupu letounu uzavřené podlahou

   Hlavním cílem studie je vytvořit koncept lehké optimalizované kompozitní konstrukce pro dopravní letadlo. Jsou navrženy dva hlavní způsoby umožňující výrazné snížení hmotnosti konstrukce trupu: 1. Vyřadit spodní část trupu (umístěna pod podlahou) z primární nosné konstrukce. To umožnuje vyhnout se posilování okrajů velkých výřezů (např. zavazadlové a podvozkové části) mohutnými nosníky a přepážkami a použít lehký sendvičový potah namísto obvyklé poloskořepinové konstrukce. 2. Rozdělení primární konstrukce příčným řezem na 4 části (horní panel, spodní panel a dva shodné boční panely). Tak mohou být navrženy rozdílné tloušťky a sekvence vrstvení různých panelů. Toto umožní optimalizaci tlouštěk a sekvence vrstvení pro každý panel v jednotlivých částech trupu. Dělení obrysu je potřebné, protože je známo, že nejvyšší zatížení (ohybových momentů) působí ve vertikální rovině trupu a není potřeba, aby tloušťka bočních stěn byla rovna tloušťkám nižším a vyšším. Navrhovaná studie bude rozdělena na následující části: • rešerše stávajícího stavu poznání v aplikaci kompozitní konstrukce trupu velkých a středních dopravních letadel; • vyhodnocení stávajícího stavu rozvoje metodik pro optimalizaci kompozitních konstrukcí; • rozvoj postupů a softwaru pro optimalizaci zatížení konstrukce trupu s různými případy nezávislého zatížení; • parametrická studie z idealizovaného prostoru trupu pomocí vyvinutého optimalizačního softwaru; • návrh koncepce prostoru trupu s primární konstrukcí uzavřenou podlahou. Úvodním úkolem disertační páce by mělo být shrnout dosavadní poznatky z oblasti chování kompozitních materiálů, zkoušek, definování různých typů hodnocení životnosti a požadavků leteckých předpisů. V další části práce by měl doktorand navrhnout metodiku hodnocení životnosti, vybrané části experimentálně ověřit a modelově aplikovat na reálnou leteckou konstrukci.

   Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.

6. Únosnost leteckých konstrukcí

   Doplnit program výpočtu únosnosti metodou postupného přitěžování algoritmy a metotodologií výpočtu dovolených napětí základních konstrukčních prvků leteckých konstrukcí na základě zkoušek vzorků a statistických údajů. Vytvořit databázi vhodnou pro program i praktické použití v pevnostních výpotech. Zpracovat program výpočtu únosnosti nosníkových konstrukcí.Vypracovat metodu propojení systému CAD s programy výpočtu únosnosti.

   Školitel: Píštěk Antonín, prof. Ing., CSc.