Pristup 'Privatnog novca' Jedinice za obrambene inovacije ima za cilj brzu proizvodnju hipersoničnih ispitnih letjelica za višekratnu upotrebu

Plamena brzina na ogromnim temperaturama nije jedina stvar koja otežava hiperzvučna istraživanja. Premalo ispitne infrastrukture, od zračnih tunela do stvarnog leta zrakoplova za testiranje, ograničava istraživanje. Jedinica za inovacije u obrani kladi se na ideje privatnog sektora, a kapital privatnog sektora može ubrzati stvari.

Korištenje električnih romobila ističe Jedinica za obrambene inovacije (DIU) je u biti Pentagonov interni komercijalni akcelerator usvajanja tehnologije. Sastavljen od mješavine aktivnih stručnjaka iz vojnog i tehnološkog sektora, nastoji uvesti komercijalna rješenja na vrata, skalirati ih i primijeniti na probleme Ministarstva odbrane.

Portfelj kibernetičkih, autonomnih i svemirskih tehnologija koje je DIU uspio prijeći u vojsku dokaz je određenog uspjeha. Izgrađena na obećanju profita koji će doći od strane netradicionalnih privatnih tvrtki, ova rješenja se pojavljuju i razvijaju izvan obrambenih krugova s ​​alternativnim rješavanjem problema i tempom s kojim se vlada ne može mjeriti. To je ono što se DIU nada iskoristiti kako bi napredovao s vojnim hipersoničnim razvojem.

"Znamo da se privatni novac koristi za izgradnju [komercijalnih] hipersoničnih transportera za putnike i teret", kaže Barry Kirkendall, tehnički direktor DIU-a za svemir. “Prije pet ili deset godina to nije bio slučaj, ali sada jest. Želimo iskoristiti ta privatna ulaganja, te tvrtke za Ministarstvo obrane.”

Sukladno tome, DIU je pokrenuo inicijativu pod nazivom HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Traže komercijalne partnere za demonstraciju prototipa testnog zrakoplova koji može letjeti i manevrirati brzinom većom od 5 Macha, nositi dva eksperimentalna korisna tereta, poduzimati letove "dugotrajne" i prikupljati podatke o performansama tijekom leta. Potencijalni izvođači trebali bi letjeti u roku od 12 do 24 mjeseca.

Prema standardima hipersoničnog istraživanja, to je kratak prozor. Ali s obzirom na potražnju za hipersoničnim testiranjem i zaostatak s kojim se Amerika sada suočava, to mora biti.

"Istraživanje hipersonike u početku je koristilo [američku] raketnu infrastrukturu, poligone za testiranje, tvornice i dizajnere", primjećuje Kirkendall. “Rad na projektilima nikada nije usporio. Ono što se promijenilo je povećanje tempa [istraživanja] i kao rezultat toga naša infrastruktura to nije mogla podnijeti. Stoga smo se oslanjali na zračne tunele i poligone koji jedva da su dostupni. Ne možemo si priuštiti izgradnju nove infrastrukture i novih strelišta pa tražimo drugo rješenje.”

Nacionalna ispitna infrastruktura također stari. A prijaviti koje je prošle godine izdao Vladin ured za računovodstvo istaknuo je da je 14 od 26 zračnih tunela DoD-a, NASA-e i Ministarstva energetike koji mogu podržati hipersonična istraživanja izgrađeno 1970-ih. U izgradnji su novi objekti privatnog sektora aerotunela Sveučilište Purdue i drugdje, ali njihova je cijena visoka i završetak je udaljen godinama.

Štoviše, zemaljska i laboratorijska postrojenja za testiranje ne mogu dati uvide koje stvarna leteća hipersonična vozila s namjenski izgrađenim teretom mogu dati. Hipersonične vožnje u aerodinamičkom tunelu su kratke, a najduže traju nekoliko sekundi. Senzori i instrumenti koji se mogu smjestiti u tunele ili na ispitne artikle ograničeni su, općenito dopuštajući "snimke" podataka, a ne dulje protoke informacija.

Ono malo testiranja letenja koje je obavljeno s projektilima i nekolicinom hipersoničnih vozila na sličan je način ograničeno izazovima senzora, telemetrije i dometa. Samo se nekoliko hipersoničnih letjelica može ponovno koristiti s dugim intervalima između letova. Većina pljusne u ocean gdje je oporavak težak do nemoguć.

Prije nego što se pridružio DIU-u, Kirkendall je vodio program učinaka nuklearnog oružja u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Livermore. On uspoređuje očitu nemogućnost testiranja i instrumentiranja nuklearnih eksplozivnih naprava s izazovom hipersonike i podsjeća nas da eksperimenti u laboratoriju ili simuliranim letnim postavkama nisu uvijek u točnoj mjeri.

“Nedostaje međukorak. Trebaju nam zračni tuneli, kritični su. Trebamo potpuni test leta za vjernost oružja. Ali postoji čitava praznina u sredini; tehnologije specifične za testiranje koje nisu u potpunosti integrirane koje bi mogle smanjiti rizik. To je ono što pokušavamo riješiti.”

DIU-ov HyCAT zahtjev za informacijama (RFI), pozivao se na "sposobnosti od interesa" uključujući:

• Minimalni tri minute leta u relevantnom hipersoničnom ispitnom okruženju s gotovo konstantnim uvjetima leta, s najmanje 1,000 funti po kvadratnoj stopi dinamičkog tlaka.
• Može biti certificiran za rad u SAD-u ili savezničkim poligonima za testiranje leta prema postojećim sigurnosnim propisima o ispitivanju leta.
• Ukupni eksperimentalni kapacitet nosivosti od najmanje 20 funti s smještajem za električnu energiju korisnog tereta.

Postoji niz tvrtki iz privatnog sektora čiji je cilj razviti hipersonične komercijalne putničke i teretne zrakoplove do nekog nejasnog datuma u budućnosti. Možda je najpoznatiji Hermeus, tvrtka sa sjedištem u Atlanti koju sam pokrivao prethodno koja je već iskoristila sredstva AFWERX američkih zračnih snaga za razvoj hipersoničnog testnog letačkog vozila s nosivim teretom veličine četvrtine pod nazivom “Četvrtinski konj” na putu da napravi hipersonični putnički avion, navodno za predsjedničku upotrebu.

"Ovi testni članci o četvrtini i polumjeri nešto su što može pomoći Ministarstvu obrane", potvrđuje Kirkendall. "Ne trebamo potpuno zreo hipersonični putnički zrakoplov za testiranje hipersonike."

Quarterhorse ima prednost u tome što je na vrhuncu stvarnog leta i što se može ponovno koristiti. Potonji element je ključan, kaže Kirkendall, ne samo zbog razmatranja troškova. "Ponovna upotreba ključna je za povećanje ritma testa i razumijevanje onoga što se upravo dogodilo u testu."

Razumijevajući "ono što se upravo dogodilo" u testu, Kirkendall aludira na neku vrstu forenzičkog pristupa hipersoničnom istraživanju. Ispitivanje vozila za testiranje leta i njegovog korisnog tereta nakon leta može zaobići neka od ograničenja prikupljanja podataka i telemetrije povezanih s hipersoničnim ispitivanjem.

Vrijedno je istaknuti da DIU ne traži samo prototip hipersonične testne letjelice. Također traži bolje sustave za snimanje i mjerenje leta uključujući mjeriteljske tehnologije u gornjim atmosferskim i svemirskim uvjetima. DIU je već uveo neke sposobnosti u svoje redove, dodjela Raven Aerostar stratosferski baloni tvrtke Aerostar Technical Solutions sklopili su ugovor za komunikaciju i integraciju nosivosti senzora prošle godine. Kirkendall i drugi u DIU-u također naglašavaju rad s postojećim sredstvima DoD-a poput Global Hawk dronovi koje Zračne snage prenamjenjuju za prikupljanje podataka o hipersoničnom dometu.

"Mislimo da ćemo vidjeti puno inovativnih pristupa dobivanju podataka iz hipersoničnog testnog vozila za koje nismo razmišljali da li je svemirsko, balonsko ili nešto drugo", kaže bojnik Ryan Weed (USAF), direktor Svemirski portfelj DIU-a. Nadamo se da će te inovativne ideje doći i od međunarodnih kompanija.

DIU je namjerno otvorio HyCAT stranim tvrtkama kako bi dodatno ubrzao istraživanje. "Želimo da se ti ljudi prijave", potvrđuje Kirkendall. On predviđa predstavljanje tvrtki iz alijanse “Five Eyes” (Australija, Kanada, Novi Zeland, Ujedinjeno Kraljevstvo i SAD) plus Njemačka, Francuska i Japan.

Odakle god odgovori došli, trebat će ih temeljito provjeriti. DIU rutinski obavlja due diligence, ali nejasna priroda industrije neobrambenih hipersoničnih zrakoplova – koja poput UAM i sektora nadzvučnog zračnog prometa tek treba proizvesti tržišne proizvode – može zahtijevati dodatne napore.

Kirkendall i major Reed (pokusni pilot USAF-a) su stručnjaci u svojim područjima i naglašavaju da DIU održava visoke zahtjeve za procjenu tehničke izvedivosti. "U DIU-u to nije samo tehnička izvedivost", dodaje Reed. “To je također zdravlje [partnerske] tvrtke. Može li ta tvrtka isporučiti tehnologiju koju ima?"

S obzirom na pretjeran protok privatnog novca sličnim tvrtkama u UAM prostoru, potencijalni razvijači hipersoničnih zrakoplova mogli bi doista imati zdraviju bilancu od potencijala za razvoj proizvoda. Ali DIU-ov višestrani pristup ocjenjivanju HyCAT kandidata trebao bi odvojiti kukolj od kukolja, kažu njegovi direktori.

Bojnik Reed ističe da to čine namjerno kako ne bi "stali na putu napretku tvrtke prema vlastitim proizvodima". On smatra da je jedini način da HyCAT bude uspješan fokusiranje na rješenja kojima obrana nije primarna primjena.

Kad smo već kod prijava, zainteresirani izvođači imaju rok do ovog petka za izradu pitcha za HyCAT. Kad sam prošli tjedan razgovarao s Kirkendallom i Reedom, primili su samo nekoliko prijedloga. "Nikada ne vidite ništa predato do gorkog posljednjeg trenutka", uvjerava Kirkendall. DIU očekuje "nekoliko desetaka" odgovora.

Ako dođu u brojnim količinama, privatni novac koji stoji iza njih mogao bi poslužiti staroj šali o hipersonici kao "oružju budućnosti" u posljednjih 60 godina.