Abordarea „bani privați” a Unității de inovare a apărării are ca scop producerea rapidă a aeronavelor de testare hipersonice reutilizabile

Viteza fulgerătoare la temperaturi fulgerătoare nu este singurul lucru care îngreunează cercetarea hipersonică. Prea puțină infrastructură de testare, de la tunelurile de vânt până la aeronavele efective de test de zbor, constrânge cercetarea. Unitatea de inovare a apărării pariază pe idei din sectorul privat, iar capitalul din sectorul privat poate face lucrurile să se întâmple mai repede.

Unitatea de inovare a apărării (DIU) este, în esență, acceleratorul intern de adoptare a tehnologiei comerciale al Pentagonului. Cu personalul unui amestec de experți activi din sectorul militar și tehnologic, acesta încearcă să obțină soluții comerciale în ușă, scalate și aplicate la problemele DoD.

Portofoliul de tehnologii cibernetice, autonome și spațiale pe care DIU a reușit să treacă la armată este dovada unui anumit succes. Construite pe promisiunea unor profituri viitoare de către firmele private netradiționale, aceste soluții apar și se dezvoltă în afara cercurilor de apărare cu soluții alternative de probleme și ritm pe care guvernul nu îl poate egala. Acesta este ceea ce DIU speră să atingă pentru a avansa desfășurarea hipersonicilor militare.

„Știm că banii privați sunt folosiți pentru a construi transporturi hipersonice [comerciale] pentru pasageri și mărfuri”, spune Barry Kirkendall, directorul tehnic al DIU pentru spațiu. „Acum cinci sau zece ani, nu era cazul, dar acum este. Vrem să valorificăm acea investiție privată, acele companii pentru Departamentul Apărării.”

În consecință, DIU a lansat o inițiativă numită HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Acesta caută parteneri comerciali pentru a demonstra un prototip de aeronavă de testare care poate zbura și manevra la o viteză mai mare de Mach 5, poate transporta două încărcături utile experimentale, poate efectua zboruri „de lungă durată” și poate captura date de performanță în timpul zborului. Potențialii contractori ar trebui să zboare în decurs de 12 până la 24 de luni.

După standardele de cercetare hipersonică, este o fereastră scurtă. Dar având în vedere cererea de testare hipersonică și restanța cu care se confruntă America acum, trebuie să fie.

„Cercetarea hipersonică a folosit inițial infrastructura de rachete [SUA], intervalele de testare, fabricile și oamenii de proiectare”, observă Kirkendall. „Lucrările cu rachete nu au încetinit niciodată. Ceea ce s-a schimbat a fost ritmul [de cercetare] crescut și, ca urmare, infrastructura noastră nu a putut face față. Așa că ne găsim sprijinindu-ne pe tuneluri de vânt și zone de testare care nu au aproape deloc disponibilitate. Nu ne putem permite să construim infrastructură nouă și game noi, așa că căutăm o altă soluție.”

Infrastructura națională de testare este, de asemenea, îmbătrânită. A raportează emisă anul trecut de Oficiul de Contabilitate Guvernamentală a subliniat că 14 din cele 26 de tuneluri eoliene DoD, NASA și Departamentul de Energie capabile să susțină cercetarea hipersonică au fost construite în anii 1970. Noi instalații de tunel eolian din sectorul privat sunt în construcție la Universitatea Purdue și în altă parte, dar costul lor este mare și până la câțiva ani distanță.

În plus, instalațiile de testare la sol și de laborator nu pot oferi informațiile pe care le pot face vehiculele hipersonice zburătoare reale cu încărcături utile construite special. Cursele hipersonice din tunelul de vânt sunt scurte, cele mai lungi durează câteva secunde. Senzorii și instrumentele care pot fi plasate în tuneluri sau pe articole de testare sunt limitate, permițând în general „instantanee” de date, mai degrabă decât fluxuri mai lungi de informații.

Puține teste de zbor care au fost făcute cu rachete și câteva vehicule hipersonice sunt limitate în mod similar de provocările senzorilor, telemetriei și raze de acțiune. Doar câteva vehicule de zbor hipersonice sunt reutilizabile cu intervale lungi între zboruri. Majoritatea stropesc în ocean, unde recuperarea este dificilă până la imposibilă.

Înainte de a se alătura DIU, Kirkendall a condus programul de efecte ale armelor nucleare la Lawrence Livermore National Laboratory. El compară incapacitatea evidentă de a testa și instrumenta dispozitive explozive nucleare cu provocarea hipersonicilor și ne reamintește că experimentele în laborator sau setarile de zbor simulate nu „scalează” întotdeauna cu acuratețe.

„Lipsește un pas intermediar. Avem nevoie de tunelurile de vânt, sunt critice. Avem nevoie de testul de zbor complet al armelor. Dar există un întreg gol la mijloc; tehnologii specifice testului care nu sunt complet integrate care ar putea reduce riscul. Asta încercăm să abordăm.”

Cererea de informații HyCAT (RFI) a DIU a cerut „capacități de interes”, inclusiv:

• Zbor minim de trei minute într-un mediu de testare hipersonic relevant cu condiții de zbor aproape constante, cu o presiune dinamică de cel puțin 1,000 de lire pe picior pătrat.
• Capabil să fie certificat pentru a opera în SUA sau în zonele aliate de teste de zbor în conformitate cu reglementările de siguranță existente pentru testele de zbor.
• Capacitate totală de încărcare utilă experimentală de cel puțin 20 de lire sterline cu adăpostire pentru puterea electrică a sarcinii utile.

Există o serie de companii din sectorul privat al căror obiectiv este să dezvolte avioane comerciale hipersonice de pasageri și marfă până la o dată viitoare neclară. Poate cel mai cunoscut este Hermeus, o firmă din Atlanta pe care am acoperit-o în prealabil care a apelat deja la finanțare AFWERX din US Air Force pentru a dezvolta un vehicul de testare hipersonic de zbor la scară un sfert, care transportă sarcină utilă, numit „Quarterhorse” pe cale de a face un avion de linie hipersonic, presupus pentru uz prezidențial.

„Acele articole de testare pe sfert și jumătate sunt ceva care poate ajuta DoD”, afirmă Kirkendall. „Nu avem nevoie de un avion de pasageri hipersonic complet matur pentru a testa hipersonici.”

Quarterhorse are un avans în a fi atât în ​​pragul zborului real, cât și în a fi reutilizabil. Ultimul element este crucial, spune Kirkendall, nu doar din considerente de cost. „Reutilizarea este cheia pentru creșterea cadenței testului și înțelegerea a ceea ce tocmai sa întâmplat într-un test.”

Înțelegând „ceea ce tocmai s-a întâmplat” într-un test, Kirkendall face aluzie la un fel de abordare criminalistică a cercetării hipersonice. Examinarea vehiculului de testare în zbor și a sarcinii sale utile după zbor poate eluda unele dintre limitele de colectare a datelor și de telemetrie asociate cu testarea hipersonică.

Merită subliniat că DIU nu cere doar prototipuri de aeronave de testare hipersonice. De asemenea, caută sisteme mai bune de înregistrare și măsurare a zborului, inclusiv tehnologii de metrologie din atmosferă superioară și spațială. DIU a adus deja o anumită capacitate, atribuire Aerostar Technical Solutions Raven Aerostar a lansat un contract pentru comunicații și integrarea sarcinii utile a senzorilor anul trecut. Kirkendall și alții de la DIU subliniază, de asemenea, lucrul cu activele existente ale DoD, cum ar fi Global Hawk drone pe care Forțele Aeriene le reutiliza pentru colectarea de date hipersonice.

„Credem că vom vedea o mulțime de abordări inovatoare pentru obținerea de date de la un vehicul de testare hipersonic la care nu ne-am gândit dacă este bazat în spațiu, pe bază de balon sau altceva”, spune maiorul Ryan Weed (USAF), director al departamentului. Portofoliul spațial al DIU. Se speră că acele idei inovatoare vor veni și de la companii internaționale.

DIU a deschis intenționat HyCAT firmelor străine pentru a accelera în continuare cercetarea. „Vrem ca acești oameni să aplice”, confirmă Kirkendall. El prevede propuneri de la companii din alianța „Five Eyes” (Australia, Canada, Noua Zeelandă, Regatul Unit și SUA) plus Germania, Franța și Japonia.

Oriunde provin răspunsurile, vor avea nevoie de o verificare amănunțită. DIU efectuează diligența necesară ca o chestiune de rutină, dar natura neclară a industriei aeronavelor hipersonice fără apărare – care, la fel ca UAM și sectoarele de transport aerian supersonic, nu a produs încă produse comercializabile – poate necesita efort suplimentar.

Kirkendall și Major Reed (un pilot de testare al USAF) sunt amândoi experți în domeniile lor respective și subliniază că DIU menține o cerință ridicată pentru evaluările de fezabilitate tehnică. „La DIU nu este vorba doar de fezabilitate tehnică”, adaugă Reed. „Este și sănătatea companiei [partenerului]. Poate acea companie să livreze tehnologia pe care o dețin?”

Având în vedere fluxul prea exuberant de bani privați către companii similare din spațiul UAM, potențialii dezvoltatori de avioane hipersonice ar putea avea într-adevăr un bilanț mai sănătos decât potențialul de dezvoltare a produselor. Dar abordarea cu mai multe fațete a DIU de a evalua candidații HyCAT ar trebui să separe buruiana de pleavă, spun directorii săi.

Major Reed subliniază că fac acest lucru în mod deliberat pentru a nu „întâmpina progresul unei companii către propriile produse”. El opinează că singura modalitate prin care HyCAT să aibă succes este concentrarea pe soluții pentru care apărarea nu este aplicația principală.

Apropo de aplicații, contractorii interesați au până vineri să își prezinte propunerile pentru HyCAT. Când am vorbit cu Kirkendall și Reed săptămâna trecută, primiseră doar o mână de propuneri. „Nu vezi niciodată nimic transformat până în ultimul moment amar”, asigură Kirkendall. DIU se așteaptă la „câteva zeci” de răspunsuri.

Dacă vin în număr, banii privați din spatele lor ar putea plăti vechea glumă despre hipersonicii fiind „arma viitorului” în ultimii 60 de ani.