Cieľom prístupu „Private Money“ jednotky pre obranné inovácie je rýchlo vyrábať opakovane použiteľné hypersonické testovacie lietadlá

Rýchlosť výbuchu pri vysokých teplotách nie je jediná vec, ktorá sťažuje výskum hypersoniky. Príliš malá testovacia infraštruktúra, od aerodynamických tunelov po skutočné letové testovacie lietadlá, obmedzuje výskum. Oddelenie pre inovácie v oblasti obrany vsádza nápady súkromného sektora a kapitál súkromného sektora, aby sa veci diali rýchlejšie.

Jednotka pre inovácie v oblasti obrany (DIU) je v podstate interný akcelerátor osvojenia komerčných technológií Pentagonu. Zaoberá sa zmesou aktívnych odborníkov z vojenského a technologického sektora a snaží sa dostať komerčné riešenia do dverí, škálovať a aplikovať na problémy DoD.

Portfólio kybernetických, autonómických a vesmírnych technológií, ktoré sa DIU podarilo prejsť do armády, je dôkazom určitého úspechu. Tieto riešenia, postavené na prísľube ziskov, ktoré prídu netradičnými súkromnými firmami, sa objavujú a rozvíjajú mimo kruhov obrany s alternatívnym riešením problémov a tempom, ktorému sa vláda nemôže rovnať. To je to, čo DIU dúfa, že využije, aby posunulo nasadenie vojenských hypersonických zariadení vpred.

„Vieme, že súkromné ​​peniaze sa používajú na budovanie [komerčnej] hypersonickej dopravy pre cestujúcich a náklad,“ hovorí Barry Kirkendall, technický riaditeľ DIU pre vesmír. „Pred piatimi alebo desiatimi rokmi to tak nebolo, ale teraz je to tak. Chceme využiť tieto súkromné ​​investície, tieto spoločnosti pre ministerstvo obrany.

V súlade s tým DIU spustila iniciatívu s názvom HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Hľadá obchodných partnerov, aby predviedli prototyp testovacieho lietadla, ktoré dokáže lietať a manévrovať rýchlosťou vyššou ako 5 Mach, niesť dve experimentálne užitočné zaťaženia, podnikať „dlhodobé“ lety a zaznamenávať údaje o výkone počas letu. Potenciálni dodávatelia by museli letieť do 12 až 24 mesiacov.

Podľa štandardov hypersonického výskumu je to krátke okno. Ale vzhľadom na dopyt po hypersonickom testovaní a nevybavené veci, ktorým Amerika teraz čelí, to tak musí byť.

„Hypersonický výskum spočiatku využíval [americkú] raketovú infraštruktúru, testovacie strelnice, továrne a dizajnérov,“ poznamenáva Kirkendall. „Práca s raketami sa nikdy nespomalila. Čo sa zmenilo, bolo zrýchlenie [výskumu], v dôsledku čoho to naša infraštruktúra nezvládla. Zisťujeme, že sa opierame o aerodynamické tunely a testovacie rozsahy, ktoré sú sotva dostupné. Nemôžeme si dovoliť budovať novú infraštruktúru a nové rozsahy, preto hľadáme iné riešenie.“

Aj národná testovacia infraštruktúra starne. A správy Minulý rok vydaný vládnym účtovným úradom poukázal na to, že 14 z 26 aerodynamických tunelov ministerstva obrany, NASA a ministerstva energetiky schopných podporovať hypersonický výskum bolo postavených v 1970. rokoch. Nové zariadenia aerodynamického tunela súkromného sektora sú vo výstavbe Purdue University a inde, ale ich cena je vysoká a dokončenie je vzdialené roky.

A čo viac, pozemné a laboratórne testovacie zariadenia nemôžu poskytnúť poznatky, ktoré môžu poskytnúť skutočné lietajúce hypersonické vozidlá s účelovo postaveným užitočným zaťažením. Jazdy v hypersonickom aerodynamickom tuneli sú krátke, najdlhšie trvá niekoľko sekúnd. Senzory a prístrojové vybavenie, ktoré možno umiestniť do tunelov alebo na testované predmety, sú obmedzené, čo vo všeobecnosti umožňuje skôr „snímky“ údajov než dlhšie toky informácií.

To málo letových testov, ktoré sa vykonalo s raketami a hŕstkou hypersonických vozidiel, je podobne obmedzené problémami senzorov, telemetrie a dosahu. Len niekoľko hypersonických leteckých vozidiel je opakovane použiteľných s dlhými intervalmi medzi letmi. Väčšina spŕchne do oceánu, kde je zotavenie ťažké až nemožné.

Pred nástupom do DIU Kirkendall viedol program účinkov jadrových zbraní v Lawrence Livermore National Laboratory. Porovnáva zjavnú neschopnosť testovať a používať jadrové výbušné zariadenia s výzvou hypersoniky a pripomína nám, že experimenty v laboratórnych alebo simulovaných letových nastaveniach nie sú vždy presné.

„Chýba tu medzikrok. Potrebujeme aerodynamické tunely, sú kritické. Potrebujeme úplnú letovú skúšku zbraní. Ale v strede je celá medzera; technológie špecifické pre test, ktoré nie sú plne integrované, čo môže znížiť riziko. To je to, čo sa snažíme riešiť."

Žiadosť DIU HyCAT o informácie (RFI) požadovala „záujmové schopnosti“ vrátane:

• Minimálny trojminútový let v príslušnom hypersonickom testovacom prostredí s takmer konštantnými letovými podmienkami s dynamickým tlakom najmenej 1,000 XNUMX libier na štvorcovú stopu.
• Schopný získať osvedčenie na prevádzku v USA alebo pridružených leteckých testoch podľa existujúcich bezpečnostných predpisov pre letové testy.
• Celková experimentálna nosnosť najmenej 20 libier s prispôsobením na elektrickú energiu užitočného zaťaženia.

Existuje množstvo spoločností v súkromnom sektore, ktorých cieľom je vyvinúť hypersonické komerčné osobné a nákladné lietadlá do nejakého hmlistého budúceho dátumu. Snáď najznámejší je Hermeus, firma so sídlom v Atlante, o ktorej som informoval skôr ktorá už využila financovanie US Air Force AFWERX na vývoj štvrťročného hypersonického letového skúšobného vozidla s nosným nákladom s názvom „Quarterhorse“ na ceste k výrobe hypersonického dopravného lietadla, údajne na prezidentské použitie.

„Tieto štvrťročné a polovičné testovacie články sú niečo, čo môže pomôcť ministerstvu obrany,“ potvrdzuje Kirkendall. "Na testovanie hypersoniky nepotrebujeme úplne vyspelé hypersonické osobné lietadlo."

Quarterhorse má výhodu v tom, že je na vrchole skutočného letu a je znovu použiteľný. Tento posledný prvok je podľa Kirkendalla rozhodujúci nielen z hľadiska nákladov. "Opätovná použiteľnosť je kľúčom k zvýšeniu testovacej kadencie a pochopeniu toho, čo sa práve stalo v teste."

Pochopením toho, „čo sa práve stalo“ v teste, Kirkendall naráža na istý druh forenzného prístupu k hypersonickému výskumu. Skúmanie letového skúšobného vozidla a jeho užitočného zaťaženia po lete môže obísť niektoré limity zberu údajov a telemetrie spojené s hypersonickým testovaním.

Stojí za to zdôrazniť, že DIU nežiada len prototyp hypersonického testovacieho lietadla. Hľadá tiež lepšie systémy na zaznamenávanie a meranie letov vrátane technológií metrológie v hornej atmosfére a kozmického priestoru. DIU už prinieslo určité schopnosti, udeľovanie Stratosférické balóny Raven Aerostar spoločnosti Aerostar Technical Solutions uzavreli minulý rok zmluvu na komunikáciu a integráciu užitočného zaťaženia senzorov. Kirkendall a ďalší v DIU tiež zdôrazňujú prácu s existujúcimi aktívami DoD, ako je napr Global Hawk bezpilotné lietadlá, ktoré letectvo opätovne využíva na zber údajov o hypersonickom dosahu.

„Myslíme si, že uvidíme veľa inovatívnych prístupov k získavaniu údajov z hypersonického testovacieho vozidla, o ktorom sme neuvažovali, či už vesmírne, balónové alebo niečo iné,“ hovorí major Ryan Weed (USAF), riaditeľ Vesmírne portfólio DIU. Dúfame, že tieto inovatívne nápady prídu aj od medzinárodných spoločností.

DIU zámerne otvorila HyCAT zahraničným firmám, aby urýchlila výskum. "Chceme, aby sa títo ľudia prihlásili," potvrdzuje Kirkendall. Predpokladá ponuky spoločností z aliancie „Five Eyes“ (Austrália, Kanada, Nový Zéland, Spojené kráľovstvo a USA) plus Nemecko, Francúzsko a Japonsko.

Odkiaľ pochádzajú odpovede, budú potrebovať dôkladné preverenie. DIU robí due diligence ako záležitosť rutiny, ale nejasná povaha nedefenzívneho hypersonického leteckého priemyslu – ktorý podobne ako UAM a sektory nadzvukovej leteckej dopravy ešte nevyrábajú predajné produkty – si môže vyžadovať mimoriadne úsilie.

Kirkendall a Major Reed (testovací pilot USAF) sú expertmi vo svojich príslušných oblastiach a zdôrazňujú, že DIU udržiava vysoké požiadavky na posúdenie technickej realizovateľnosti. „V DIU to nie je len technická realizovateľnosť,“ dodáva Reed. „Je to aj zdravie [partnerskej] spoločnosti. Dokáže táto spoločnosť dodať technológiu, ktorú má?

Vzhľadom na príliš bujný tok súkromných peňazí do podobných spoločností v priestore UAM by potenciálni vývojári hypersonických lietadiel mohli mať skutočne zdravšiu bilanciu ako potenciál vývoja produktov. Ale mnohostranný prístup DIU k hodnoteniu kandidátov HyCAT by mal oddeliť burinu od pliev, hovoria jej riaditelia.

Major Reed poukazuje na to, že to robia zámerne, aby „neprekážali v napredovaní spoločnosti smerom k ich vlastným produktom“ Zastáva názor, že jediný spôsob, ako dosiahnuť úspech HyCAT, je zamerať sa na riešenia, pre ktoré obrana nie je primárnou aplikáciou.

Keď už hovoríme o žiadostiach, zainteresovaní dodávatelia majú čas do tohto piatku, aby predložili svoje ponuky pre HyCAT. Keď som minulý týždeň hovoril s Kirkendallom a Reedom, dostali len niekoľko návrhov. "Nikdy nevidíte nič odovzdané až do trpkej poslednej minúty," ubezpečuje Kirkendall. DIU očakáva „pár tuctov“ odpovedí.

Ak prídu v počte, súkromné ​​peniaze za nimi môžu zaplatiť starý vtip o hypersoniku ako „zbrani budúcnosti“ za posledných 60 rokov.