Le attività di ricerca si articolano in diversi ambiti, che comprendono l’Aerotermodinamica, la Microgravità e la Propulsione spaziale, proseguendo una lunga tradizione della scuola universitaria campana in campo spaziale. Per menzionare solo i programmi di maggiore rilievo in cui il responsabile del gruppo di ricerca è stato impegnato, è opportuno ricordare i programmi Hermes e Tethered Space Mail, intorno agli anni ‘90, numerose sperimentazioni in microgravità sullo Space Shuttle e su razzi sonda Texus, Maser e Maxus (dal 1995 al 2003), contributi ai programmi USV ed EXPERT, in collaborazione con il Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) nel periodo 2003-2008, studi per possibili utilizzi della galleria ipersonica SCIROCCO nell’ambito del programma AURORA (Agenzia Spaziale Europea, ESA).

Nel campo della Aerotermodinamica, sono stati sviluppati programmi di ricerca, finanziati da ASI su configurazioni aerotermodinamiche innovative per sistemi di trasporto spaziale, è stato coordinato il programma europeo “High Lift over Drag Vehicles fo Earth Reentry” in collaborazione con OHB Systems (2005-2010). Più recentemente sono stati condotti studi numerici e sperimentali nell'ambito del programma europeo IXV (Intermediate Experimental Vehicle). Sono attualmente in corso accordi di cooperazione scientifica con l’University of Strathclyde in Glasgow (UK).

Attualmente il gruppo di ricerca è impegnato in diversi programmi per lo studio di innovative capsule di rientro a geometria variabile e di velivoli ipersonici di nuova generazione, in collaborazione con CIRA, ASI, ESA e PMI campane (programmi MISTRAL e IRENE). Sono inoltre condotte ricerche finalizzate allo sviluppo di protezioni termiche in materiali ceramici ultrarefrattari per bordi d'attacco alari e per applicazioni aero-propulsive, in collaborazione con CNR-ISTEC. Alle ricerche teoriche e numeriche, che comprendono anche sviluppi avanzati di Aerodinamica molecolare (Direct Simulation Montecarlo) sono costantemente affiancate attività sperimentali. Sono attive collaborazioni internazionali con Agenzie Spaziali come DLR, ESA, JAXA, con numerosi centri di ricerca e Università in Europa, negli Stati Uniti, in Australia, Canada, Cina e Giappone, nonché con importanti industrie come AIRBUS, OHB, Thales. Il laboratorio di Aerotermodinamica dispone tra l’altro di una galleria ipersonica ad arco per studi di flussi ipersonici e test su materiali di protezione termica.

Nel campo della Microgravità (Laboratorio di Microgravità) la ricerca è focalizzata sulla Scienza dei Fluidi ed alcune tra le linee di ricerca più interessanti riguardano: convezione libera, naturale e alla Marangoni (causata da forze di tensione superficiale); modellistica fluidodinamica di sistemi multifase; migrazione di bolle e gocce; fenomeni di wetting, spreading; effetti di accelerazioni residue durante esperimenti di Scienza dei Fluidi e dei Materiali. Nell'ambito di tali studi vengono concepiti e realizzati esperimenti a bordo di piattaforme microgravitazionali, tra cui aerei in voli parabolici, razzi sonda, laboratori spaziali pressurizzati, satelliti orbitanti. La sperimentazione è condotta con diversi sistemi diagnostici (tra cui termografia, interferometria) ed è integrata da simulazioni numeriche ottenute con codici di calcolo dei campi fluidodinamici. Il gruppo di ricerca sviluppa queste attività in collaborazione con le Agenzie Spaziali Italiana (ASI), Europea (ESA), Statunitense (NASA), con centri di ricerca e con diverse Università all’estero (in Europa, negli Stati Uniti, in Canada, Cina e Giappone). La ricerca è focalizzata sull'utilizzazione scientifica e tecnologica della Stazione Spaziale Internazionale. Un filone di ricerca molto attivo riguarda lo studio dei processi di scambio termico in sistemi multifasi, in particolare per lo sviluppo di dispositivi di scambio termico ad elevata efficienza come heat pipes e heatspreaders, in collaborazione con lo Shibaura Institute of Technology di Tokyo ed altre Università in Giappone. In tale ambito il gruppo coordina un progetto finanziato dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) su “Innovative Wickless Heat Pipes”.

Nel campo della Propulsione Spaziale (Laboratorio di Propulsione Aerospaziale) la ricerca è focalizzata sullo studio di endoreattori a propellenti ibridi, proseguendo esperienze condotte presso il Dipartimento in diversi programmi nazionali e internazionali. In tale ambito è possibile studiare approfonditamente la balistica interna di endoreattori ibridi e le performance ottenute con l’utilizzo di diversi combustibili (HDPE, HTPB, Paraffina) e ossidanti (Ossigeno, Protossido d'Azoto, Perossido di Idrogeno). In particolare, sono analizzate la stabilità di combustione, l’efficienza di combustione, l’interazione dei modi acustici nella camera di combustione con fenomeni di vortex shedding, la variazione della velocità di regressione col flusso di massa dell’ossidante e delle modalità di iniezione dell'ossidante stesso. Presso l’aeroporto militare di Grazzanise (CE) è disponibile un laboratorio gestito dal gruppo di ricerca dove, con la collaborazione dell'Accademia Aeronautica, è stato allestito un banco prova per poter effettuare test su razzi a propellenti ibridi e monopropellenti. In particolare sono stati sviluppati diversi motori completi di ugelli, con cui è possibile effettuare test con spinte dell’ordine di 1 kN, con pressioni in camera di combustione fino a 35 atm, verificare le caratteristiche degli endoreattori e dei relativi sistemi di iniezione ed accensione, validare diversi sottosistemi, studiare materiali per la protezione termica, misurare l’erosione della gola degli ugelli. Attualmente il gruppo partecipa con numerosi enti di ricerca ed industrie nazionali (AVIO, CNR) ed internazionali (AIRBUS Safran, DLR, TECNALIA, University of Birmingham, Trinity College Dublin, ed altri) al progetto C3HARME (Next Generation Ceramic Composites for Combustion Harsh Environment and Space), finanziato dalla Comunità Europea nell’ambito del programma Horizon 2020 ed al progetto Hyprob Hybrid, finanziato dal CIRA.