Přístup „soukromých peněz“ jednotky pro obranné inovace si klade za cíl rychle vyrábět opakovaně použitelná hypersonická testovací letadla

Blesková rychlost při vysokých teplotách není jediná věc, která ztěžuje výzkum hypersoniky. Příliš malá testovací infrastruktura, od aerodynamických tunelů až po skutečná letová testovací letadla, omezuje výzkum. Oddělení pro inovace v oblasti obrany sází na nápady soukromého sektoru a kapitál soukromého sektoru mohou věci urychlit.

Projekt Obranná inovační jednotka (DIU) je v podstatě interním akcelerátorem adopce komerčních technologií Pentagonu. Zaměstnán kombinací aktivních odborníků z vojenského a technologického sektoru se snaží dostat do dveří komerční řešení, škálovat je a aplikovat na problémy DoD.

Portfolio kybernetických, autonomních a vesmírných technologií, které se DIU podařilo přejít do armády, svědčí o určitém úspěchu. Tato řešení, postavená na příslibu zisků, které přijdou netradičními soukromými firmami, se objevují a rozvíjejí mimo obranné kruhy s alternativním řešením problémů a tempem, kterému se vláda nemůže vyrovnat. To je to, co DIU doufá, že využije, aby posunulo nasazení vojenských hypersonik kupředu.

„Víme, že soukromé peníze se používají k budování [komerčních] hypersonických transportů pro cestující a náklad,“ říká Barry Kirkendall, technický ředitel DIU pro vesmír. "Před pěti nebo deseti lety to tak nebylo, ale teď je tomu tak." Chceme využít tyto soukromé investice, tyto společnosti pro ministerstvo obrany.

V souladu s tím DIU zahájila iniciativu nazvanou HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Hledá komerční partnery, aby předvedli prototyp testovacího letadla, které může létat a manévrovat rychlostí vyšší než 5 Mach, nést dvě experimentální užitečné zatížení, podnikat „dlouhodobé“ lety a zaznamenávat údaje o výkonnosti za letu. Potenciální dodavatelé by museli letět během 12 až 24 měsíců.

Podle standardů hypersonického výzkumu je to krátké okno. Ale vzhledem k poptávce po hypersonickém testování a nevyřízeným záležitostem, kterým Amerika nyní čelí, to tak musí být.

„Hypersonický výzkum zpočátku využíval [americkou] raketovou infrastrukturu, testovací střelnice, továrny a designéry,“ poznamenává Kirkendall. "Práce s raketami se nikdy nezpomalila." Změnilo se tempo [výzkumu] a v důsledku toho to naše infrastruktura nezvládla. Zjišťujeme, že se opíráme o aerodynamické tunely a testovací řady, které nejsou téměř vůbec dostupné. Nemůžeme si dovolit budovat novou infrastrukturu a nové rozsahy, takže hledáme jiné řešení.“

Národní testovací infrastruktura také stárne. A zprávy loni vydané vládním účetním úřadem poukázalo na to, že 14 z 26 aerodynamických tunelů ministerstva obrany, NASA a ministerstva energetiky schopných podporovat hypersonický výzkum bylo postaveno v 1970. letech XNUMX. století. Na adrese se staví nová zařízení pro soukromý aerodynamický tunel Purdue University a jinde, ale jejich cena je vysoká a dokončení trvá roky.

A co víc, pozemní a laboratorní testovací zařízení nedokážou poskytnout poznatky, které mohou poskytnout skutečná létající hypersonická vozidla s účelově vytvořeným užitečným zatížením. Hypersonické běhy v aerodynamickém tunelu jsou krátké, nejdelší trvají několik sekund. Senzory a přístrojové vybavení, které lze umístit do tunelů nebo na zkušební předměty, jsou omezené a obecně umožňují „snímky“ dat spíše než delší toky informací.

To málo letových testů, které bylo provedeno s raketami a hrstkou hypersonických vozidel, je podobně omezeno problémy senzorů, telemetrie a dosahu. Pouze několik hypersonických leteckých vozidel je opakovaně použitelných s dlouhými intervaly mezi lety. Většina stříká do oceánu, kde je zotavení obtížné až nemožné.

Před nástupem do DIU Kirkendall vedl program účinků jaderných zbraní v Lawrence Livermore National Laboratory. Srovnává zjevnou neschopnost testovat a používat jaderná výbušná zařízení s výzvou hypersoniky a připomíná nám, že experimenty v laboratorních nebo simulovaných letových podmínkách ne vždy přesně „měří“.

"Chybí mezikrok." Potřebujeme větrné tunely, jsou kritické. Potřebujeme plnou věrnostní letovou zkoušku zbraní. Ale uprostřed je celá mezera; technologie specifické pro testy, které nejsou plně integrované, což může snížit riziko. To je to, co se snažíme řešit."

Žádost DIU HyCAT o informace (RFI) požadovala „zájmové schopnosti“ včetně:

• Minimální tříminutový let v příslušném hypersonickém testovacím prostředí s téměř konstantními letovými podmínkami s dynamickým tlakem alespoň 1,000 XNUMX liber na čtvereční stopu.
• Schopnost získat certifikaci pro provoz v USA nebo ve spojeneckých letových zkušebních vzdálenostech podle stávajících bezpečnostních předpisů pro letové zkoušky.
• Celková experimentální nosnost nejméně 20 liber s přizpůsobením pro užitečné zatížení elektrickou energií.

Existuje řada společností ze soukromého sektoru, jejichž cílem je vyvinout hypersonická komerční osobní a nákladní letadla k nějakému mlhavému datu budoucnosti. Snad nejznámější je Hermeus, firma se sídlem v Atlantě, kterou jsem zastřešil dříve která již využila finanční prostředky US Air Force AFWERX na vývoj čtvrtletního hypersonického letového testovacího vozidla nesoucího užitečné zatížení s názvem „Quarterhorse“ na cestě k výrobě hypersonického dopravního letadla, údajně pro prezidentské použití.

„Tyto testovací články ve čtvrtinové a poloviční škále jsou něco, co může ministerstvu obrany pomoci,“ potvrzuje Kirkendall. "K testování hypersoniky nepotřebujeme plně vyspělé hypersonické osobní letadlo."

Quarterhorse má výhodu v tom, že je na vrcholu skutečného letu a je opakovaně použitelný. Posledně jmenovaný prvek je podle Kirkendalla zásadní nejen z hlediska nákladů. "Opětovné použití je klíčem ke zvýšení testovací kadence a pochopení toho, co se právě stalo v testu."

Pochopením toho, „co se právě stalo“ v testu, Kirkendall naráží na jakýsi forenzní přístup k hypersonickému výzkumu. Zkoumání letového zkušebního vozidla a jeho užitečného zatížení po letu může obejít některé limity sběru dat a telemetrie spojené s hypersonickým testováním.

Stojí za zmínku, že DIU nepožaduje pouze prototyp hypersonického testovacího letadla. Hledá také lepší systémy pro záznam letů a měření včetně technologií pro měření horní atmosféry a kosmické metrologie. DIU již přineslo do hry určitou schopnost, udělování Stratosférické balóny Raven Aerostar společnosti Aerostar Technical Solutions uzavřely minulý rok smlouvu na integraci komunikace a užitečné zátěže senzorů. Kirkendall a další z DIU také zdůrazňují práci s existujícími prostředky DoD, jako je např Global Hawk drony, které letectvo přeorientovává na sběr dat o hypersonickém dosahu.

„Myslíme si, že uvidíme spoustu inovativních přístupů k získávání dat z hypersonického testovacího vozidla, o kterém jsme nepřemýšleli, ať už jde o vesmír, balón nebo něco jiného,“ říká major Ryan Weed (USAF), ředitel Vesmírné portfolio DIU. Doufáme, že tyto inovativní nápady přijdou také od mezinárodních společností.

DIU záměrně otevřela HyCAT zahraničním firmám, aby dále urychlila výzkum. "Chceme, aby se tito lidé přihlásili," potvrzuje Kirkendall. Předpokládá nabídky společností z aliance „Five Eyes“ (Austrálie, Kanada, Nový Zéland, Velká Británie a USA) plus Německo, Francie a Japonsko.

Ať už odpovědi pocházejí odkudkoli, budou potřebovat důkladné prověření. DIU provádí due diligence jako rutinní záležitost, ale nejasná povaha nedefenzivního hypersonického leteckého průmyslu – který stejně jako sektory UAM a nadzvukové letecké dopravy ještě nevyrábí obchodovatelné produkty – může vyžadovat zvláštní úsilí.

Kirkendall a Major Reed (testovací pilot USAF) jsou experti ve svých oblastech a zdůrazňují, že DIU udržuje vysoké požadavky na posouzení technické proveditelnosti. „U DIU nejde jen o technickou proveditelnost,“ dodává Reed. „Je to také zdraví [partnerské] společnosti. Dokáže tato společnost dodat technologii, kterou má?“

Vzhledem k přebujněnému toku soukromých peněz podobným společnostem v prostoru UAM mohou mít potenciální vývojáři hypersonických letadel skutečně zdravější bilanci než potenciál vývoje produktů. Ale mnohostranný přístup DIU k hodnocení kandidátů HyCAT by měl oddělit plevel od plev, říkají jeho ředitelé.

Major Reed poukazuje na to, že tak činí záměrně, aby „nepřekážely postupu společnosti směrem k jejich vlastním produktům“. Domnívá se, že jediný způsob, jak být HyCAT úspěšný, je zaměřit se na řešení, pro která obrana není primární aplikací.

Když už mluvíme o přihláškách, zainteresovaní dodavatelé mají čas do tohoto pátku, aby předložili své nabídky pro HyCAT. Když jsem minulý týden mluvil s Kirkendallem a Reedem, dostali jen hrstku návrhů. "Nikdy nevidíte nic odevzdaného až do hořké poslední minuty," ujišťuje Kirkendall. DIU očekává „pár tuctů“ odpovědí.

Pokud přijdou v počtu, soukromé peníze za nimi mohou zaplatit starému vtipu o tom, že hypersonika je „zbraní budoucnosti“ posledních 60 let.