Pristup odbrambenih inovacija 'Private Money' ima za cilj brzu proizvodnju višekratnih hipersoničnih testnih aviona

Ogromna brzina na visokim temperaturama nije jedina stvar koja otežava istraživanje hipersonike. Premalo testne infrastrukture, od aerotunela do stvarnih letjelica za testiranje, ograničava istraživanje. Jedinica za inovacije odbrane se kladi da ideje privatnog sektora i kapital privatnog sektora mogu ubrzati stvari.

The Jedinica za inovacije odbrane (DIU) je u suštini Pentagonov interni komercijalni akcelerator usvajanja tehnologije. Opremljen mješavinom aktivnih stručnjaka iz vojnog i tehnološkog sektora, on nastoji dobiti komercijalna rješenja na vratima, skalirana i primijenjena na probleme Ministarstva odbrane.

Portfelj sajber, autonomnih i svemirskih tehnologija koji je DIU uspio da pređe u vojsku dokaz je određenog uspjeha. Izgrađena na obećanju budućeg profita od strane netradicionalnih privatnih firmi, ova rješenja se pojavljuju i razvijaju izvan odbrambenih krugova s ​​alternativnim rješavanjem problema i tempom koji vlada ne može parirati. To je ono što se DIU nada da će iskoristiti kako bi unaprijedio razvoj vojne hipersonike.

„Znamo da se privatni novac koristi za izgradnju [komercijalnih] hipersoničnih transporta za putnike i teret“, kaže Barry Kirkendall, tehnički direktor DIU-a za svemir. “Prije pet ili deset godina to nije bio slučaj, ali je sada. Želimo da iskoristimo tu privatnu investiciju, te kompanije za Ministarstvo odbrane.”

U skladu s tim, DIU je pokrenuo inicijativu pod nazivom HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Traži komercijalne partnere kako bi demonstrirali prototip testnog aviona koji može letjeti i manevrirati brzinom većom od 5 maha, nositi dva eksperimentalna tereta, obavljati "dugotrajne" letove i hvatati podatke o performansama u letu. Potencijalni izvođači trebali bi letjeti u roku od 12 do 24 mjeseca.

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

„Istraživanja o hipersonici su u početku koristila raketnu infrastrukturu [SAD], poligone za testiranje, tvornice i dizajnere“, primjećuje Kirkendall. „Rad projektila nikada nije usporen. Ono što se promijenilo je povećanje tempa [istraživanja] i kao rezultat toga naša infrastruktura to nije mogla podnijeti. Tako da se oslanjamo na aerotunele i poligone za testiranje koji jedva da su dostupni. Ne možemo sebi priuštiti izgradnju nove infrastrukture i novih dometa pa tražimo drugo rješenje.”

Nacionalna infrastruktura za testiranje također stari. A izvještaj U prošlogodišnjem izdanju Vladinog računovodstvenog ureda istaknuto je da je 14 od 26 aerotunela Ministarstva obrane, NASA-e i Odjela za energetiku, sposobnih za podršku hipersoničnim istraživanjima, izgrađeno 1970-ih. Novi objekti aerotunela privatnog sektora su u izgradnji u Purdue University i drugdje, ali njihova cijena je visoka i do završetka su godine.

Štaviše, zemaljski i laboratorijski testni objekti ne mogu dati uvid koji stvarna leteća hipersonična vozila sa namenski napravljenim nosivim teretom mogu. Hipersonične staze u aerotunelu su kratke, a najduže traju nekoliko sekundi. Senzori i instrumentacija koji se mogu postaviti u tunele ili na ispitne artikle su ograničeni, općenito omogućavajući „snimke“ podataka umjesto dužih tokova informacija.

Ono malo testiranja leta koje je urađeno s projektilima i nekolicinom hipersoničnih vozila je na sličan način ograničeno izazovima senzora, telemetrije i dometa. Samo nekoliko hipersoničnih letećih vozila je za višekratnu upotrebu sa dugim intervalima između letova. Većina ih prska u okean gdje je oporavak težak do nemoguć.

Prije nego što se pridružio DIU-u, Kirkendall je vodio program efekata nuklearnog oružja u Lawrence Livermore National Laboratory. On upoređuje očiglednu nemogućnost testiranja i instrumentiranja nuklearnih eksplozivnih naprava sa izazovom hipersonike i podsjeća nas da eksperimenti u laboratorijskim ili simuliranim postavkama leta ne "skaraju" uvijek točno.

„Nedostaje međukorak. Trebaju nam aerotuneli, oni su kritični. Potreban nam je potpuni letni test oružja. Ali postoji čitava praznina u sredini; tehnologije specifične za testiranje koje nisu u potpunosti integrirane i mogu smanjiti rizik. To je ono na šta pokušavamo da se pozabavimo.”

DIU-ov HyCAT zahtjev za informacijama (RFI), poziva na “kapacitet od interesa” uključujući:

• Minimalni let od tri minuta u relevantnom hipersoničnom testnom okruženju sa skoro konstantnim uslovima leta, od najmanje 1,000 funti po kvadratnoj stopi dinamičkog pritiska.
• Može biti certificiran za rad u SAD-u ili savezničkim testnim poligonima prema postojećim sigurnosnim propisima za testiranje leta.
• Ukupni eksperimentalni kapacitet nosivosti od najmanje 20 funti sa smještajem za električnu energiju korisnog tereta.

Postoji niz kompanija iz privatnog sektora čiji je cilj razvoj hipersoničnih komercijalnih putničkih i teretnih aviona do nekog maglovitog datuma u budućnosti. Možda je najpoznatiji Hermeus, firma sa sjedištem u Atlanti koju sam pokrivao ranije koja je već iskoristila sredstva AFWERX-a američkog ratnog zrakoplovstva za razvoj hipersoničnog testnog vozila sa nosivim teretom veličine četvrtine pod nazivom “Quarterhorse” na putu da napravi hipersonični avion, navodno za predsjedničku upotrebu.

„Ti četvrtinski i polurazmjerni testni članci su nešto što može pomoći Ministarstvu odbrane“, potvrđuje Kirkendall. “Ne treba nam potpuno zreo hipersonični putnički avion za testiranje hipersonike.”

Quarterhorse ima prednost u tome što je na pragu stvarnog leta i višekratne upotrebe. Potonji element je ključan, kaže Kirkendall, ne samo zbog troškova. “Ponovna upotreba je ključna za povećanje kadence testa i razumijevanje onoga što se upravo dogodilo na testu.”

Razumijevanjem "šta se upravo dogodilo" u testu, Kirkendall aludira na neku vrstu forenzičkog pristupa hipersoničkom istraživanju. Ispitivanje vozila za testiranje leta i njegovog korisnog tereta nakon leta može zaobići neka ograničenja prikupljanja podataka i telemetrije povezana sa hipersoničnim testiranjem.

Vrijedi naglasiti da DIU ne traži samo prototip hipersonične probne letjelice. Takođe traži bolje sisteme za snimanje i mjerenje leta, uključujući metrološke tehnologije gornje atmosfere i svemira. DIU je već unio neke mogućnosti u ruke, nagrađivanje Stratosferski baloni kompanije Aerostar Technical Solutions Raven Aerostar su prošle godine potpisali ugovor za komunikaciju i integraciju korisnog opterećenja senzora. Kirkendall i drugi u DIU također naglašavaju rad sa postojećim sredstvima Ministarstva odbrane kao što je Global Hawk bespilotne letelice koje Ratno vazduhoplovstvo prenamjenjuje za prikupljanje podataka o hipersoničnom dometu.

“Mislimo da ćemo vidjeti mnogo inovativnih pristupa za dobijanje podataka iz hipersoničnog testnog vozila za koje nismo razmišljali da li su svemirski, balonski ili nešto drugo,” kaže major Ryan Weed (USAF), direktor Svemirski portfolio DIU-a. Te inovativne ideje, nadamo se, doći će i od međunarodnih kompanija.

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

Odakle dođu odgovori, trebat će im temeljita provjera. DIU obavlja dužnu pažnju kao rutinski, ali nejasna priroda industrije hipersoničnih aviona bez odbrane – koja poput UAM-a i sektora supersoničnog vazdušnog transporta tek treba da proizvede tržišne proizvode – može zahtijevati dodatne napore.

Kirkendall i Major Reed (probni pilot USAF) su stručnjaci u svojim oblastima i naglašavaju da DIU održava visoke zahtjeve za procjenom tehničke izvodljivosti. „U DIU-u nije samo tehnička izvodljivost,” dodaje Reed. „To je i zdravlje [partnerske] kompanije. Može li ta kompanija isporučiti tehnologiju koju ima?”

S obzirom na preobilan priliv privatnog novca sličnim kompanijama u UAM prostoru, potencijalni razvijači hipersoničnih aviona bi zaista mogli imati zdraviji bilans od potencijala za razvoj proizvoda. Ali višestrani pristup DIU-a procjeni kandidata za HyCAT trebao bi odvojiti korov od kukolja, kažu njegovi direktori.

Major Reed ističe da to rade namjerno kako ne bi “smetali napretku kompanije prema vlastitim proizvodima” On smatra da je jedini način da HyCAT bude uspješan fokusiranje na rješenja za koja odbrana nije primarna primjena.

Govoreći o prijavama, zainteresovani izvođači imaju rok do ovog petka da se prijave za HyCAT. Kada sam razgovarao s Kirkendall i Reedom prošle sedmice, dobili su samo nekoliko prijedloga. „Nikada ne vidite da je nešto pretvoreno do gorkog poslednjeg trenutka“, uverava Kirkendall. DIU očekuje „nekoliko desetina“ odgovora.

Ako dođu u velikom broju, privatni novac iza njih mogao bi platiti staru šalu o hipersonici kao „oružju budućnosti“ u posljednjih 60 godina.