Puolustusalan innovaatioyksikön "yksityisen rahan" -lähestymistavan tavoitteena on tuottaa nopeasti uudelleenkäytettäviä yliäänisiä testilentokoneita

Huippunopeus kuumissa lämpötiloissa ei ole ainoa asia, joka tekee hypersonic-tutkimuksesta vaikeaa. Liian vähän testiinfrastruktuuria tuulitunneleista varsinaisiin koelentokoneisiin rajoittaa tutkimusta. Puolustusinnovaatioyksikkö lyö vetoa yksityisen sektorin ideoista ja yksityisen sektorin pääomasta, jotta asiat tapahtuvat nopeammin.

- Puolustusalan innovaatioyksikkö (DIU) on pohjimmiltaan Pentagonin kaupallinen teknologian käyttöönoton kiihdytin. Se koostuu aktiivisista sotilas- ja teknologia-alan asiantuntijoista, ja se pyrkii saamaan kaupallisia ratkaisuja ovelle, skaalaamaan ja soveltamaan DoD-ongelmiin.

Kyber-, autonomia- ja avaruusteknologian salkku, jonka DIU on onnistunut siirtymään armeijaan, on osoitus onnistumisesta. Nämä ratkaisut perustuvat ei-perinteisten yksityisten yritysten tuottojen lupaukseen, ja ne syntyvät ja kehittyvät puolustuspiirien ulkopuolella vaihtoehtoisilla ongelmanratkaisuilla ja tahdilla, joihin hallitus ei pysty vastaamaan. Sitä DIU toivoo hyödyntävänsä siirtääkseen sotilaallisen hypersonicin käyttöönottoa eteenpäin.

"Tiedämme, että yksityisiä varoja käytetään [kaupallisten] hypersonic-kuljetusten rakentamiseen matkustajille ja rahdille", sanoo Barry Kirkendall, DIU:n avaruusalan tekninen johtaja. ”Viisi tai kymmenen vuotta sitten niin ei ollut, mutta nyt on. Haluamme hyödyntää yksityisiä investointeja, noita yrityksiä puolustusministeriölle."

Tästä syystä DIU on käynnistänyt aloitteen nimeltä HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Se etsii kaupallisia kumppaneita esittelemään testilentokoneen prototyyppiä, joka voi lentää ja ohjata yli 5 Machin nopeudella, kuljettaa kahta kokeellista hyötykuormaa, suorittaa "pitkänkestoisia" lentoja ja kerätä lennon aikana suoritettavia suorituskykytietoja. Mahdollisten urakoitsijoiden tulee lentää 12–24 kuukauden kuluessa.

Hypersonic-tutkimusstandardien mukaan se on lyhyt ikkuna. Mutta kun otetaan huomioon hypersonic-testauksen kysyntä ja Amerikan nyt kohtaama ruuhka, sen on oltava.

"Hypersonics-tutkimuksessa hyödynnettiin alun perin [Yhdysvaltain] ohjusinfrastruktuuria, testausalueita, tehtaita ja suunnittelijoita", Kirkendall huomauttaa. "Ohjustyö ei koskaan hidastunut. Se, mikä muuttui, oli [tutkimuksen] tempo noussut, ja sen seurauksena infrastruktuurimme ei kestänyt sitä. Joten huomaamme tukeutuvamme tuulitunneleihin ja testialueisiin, joita ei juuri ole saatavilla. Meillä ei ole varaa rakentaa uutta infrastruktuuria ja uusia sarjoja, joten etsimme toista ratkaisua.

Myös kansallinen testiinfrastruktuuri ikääntyy. A raportti Hallituksen kirjanpitoviraston viime vuonna julkaisemassa tiedotteessa todettiin, että 14 26:sta DoD:n, NASA:n ja energiaministeriön tuulitunnelista, jotka pystyivät tukemaan hyperäänitutkimusta, rakennettiin 1970-luvulla. Uudet yksityisen sektorin tuulitunnelitilat ovat rakenteilla klo Purdue University ja muualla, mutta niiden hinta on korkea ja valmistuminen vuosien päässä.

Lisäksi maa- ja laboratoriokoetilat eivät pysty antamaan sellaisia ​​oivalluksia, joita todelliset lentävät hypersonic-ajoneuvot, joissa on tarkoitukseen rakennetut hyötykuormat, pystyvät. Yliääninen tuulitunnelimatkat ovat lyhyitä, pisimmät kestävät muutamassa sekunnissa. Anturit ja instrumentit, jotka voidaan sijoittaa tunneleihin tai testiesineisiin, ovat rajalliset, mikä yleensä sallii datan "snapshots" -kuvia pidemmän tietovirran sijaan.

Sitä pientä lentokokeilua, jota on tehty ohjuksilla ja kourallisilla hypersonic-ajoneuvoilla, rajoittavat myös anturi-, telemetria- ja kantamahaasteet. Vain muutamat hypersonic lentoajoneuvot ovat uudelleenkäytettävissä pitkillä lentovälillä. Suurin osa roiskuu mereen, jossa toipuminen on vaikeaa tai mahdotonta.

Ennen DIU:hun liittymistään Kirkendall johti ydinaseiden vaikutusohjelmaa Lawrence Livermore National Laboratoryssa. Hän vertaa ilmeistä kyvyttömyyttä testata ja instrumentoida ydinräjähteitä hypersonicin haasteeseen ja muistuttaa meitä siitä, että laboratorio- tai simuloitujen lentojen kokeet eivät aina "skaalaa" tarkasti.

"Sieltä puuttuu välivaihe. Tarvitsemme tuulitunneleita, ne ovat kriittisiä. Tarvitsemme aseiden täydellisen lentokokeen. Mutta keskellä on kokonainen aukko; testikohtaiset tekniikat, joita ei ole täysin integroitu ja jotka voivat vähentää riskejä. Siihen yritämme puuttua."

DIU:n HyCAT-tietopyyntö (RFI), jossa vaadittiin "kiinnostavia ominaisuuksia", mukaan lukien:

• Kolmen minuutin minimilento asiaankuuluvassa hypersonic-testiympäristössä, jossa lento-olosuhteet ovat lähes vakiot ja dynaaminen paine vähintään 1,000 XNUMX paunaa neliöjalkaa kohti.
• Pystyy olemaan sertifioitu toimimaan Yhdysvalloissa tai sen liitännäislentokoneilla nykyisten lentotestien turvallisuusmääräysten mukaisesti.
• Kokeellinen kokonaishyötykuormakapasiteetti on vähintään 20 puntaa hyötykuorman sähkövoiman majoituksen kanssa.

On olemassa useita yksityisen sektorin yrityksiä, joiden tavoitteena on kehittää hypersonic kaupallisia matkustaja- ja rahtilentokoneita johonkin hämärään tulevaisuuteen mennessä. Ehkä tunnetuin on Hermeus, Atlantassa toimiva yritys, josta olen puhunut aiemmin joka on jo käyttänyt Yhdysvaltain ilmavoimien AFWERX-rahoitusta kehittääkseen neljänneksen mittakaavan, hyötykuormaa kuljettavan hyperäänikoeajoneuvon nimeltä "Quarterhorse” matkalla tekemään hypersonic matkustajakonetta, oletettavasti presidentin käyttöön.

"Ne neljännes- ja puolimittakaavaiset testiartikkelit voivat auttaa DoD:tä", Kirkendall vahvistaa. "Emme tarvitse täysin kypsää hypersonic-matkustajalentokonetta hypersonicin testaamiseen."

Quarterhorse on sekä varsinaisen lennon partaalla että uudelleenkäytettävissä. Jälkimmäinen elementti on ratkaiseva Kirkendall sanoo, ei vain kustannusnäkökohtien vuoksi. "Uudelleenkäytettävyys on avainasemassa testin poljinnopeuden lisäämisessä ja sen ymmärtämisessä, mitä testissä juuri tapahtui."

Ymmärtämällä "mitä juuri tapahtui" testissä Kirkendall viittaa eräänlaiseen rikostekniseen lähestymistapaan hypersonic-tutkimukseen. Lennon koeajoneuvon ja sen hyötykuorman tutkiminen lennon jälkeen voi kiertää joitain yliäänitestaukseen liittyviä tiedonkeruu- ja telemetriarajoja.

On syytä huomauttaa, että DIU ei vain pyydä hypersonic-testilentokoneiden prototyyppiä. Se etsii myös parempia lentojen tallennus- ja mittausjärjestelmiä, mukaan lukien yläilmakehän ja avaruuspohjaisen metrologian teknologiat. DIU on jo tuonut osaamistaan, myöntäminen Aerostar Technical Solutionsin Raven Aerostar stratospheric solmi viime vuonna sopimuksen viestintä- ja anturien hyötykuorman integroinnista. Kirkendall ja muut DIU:ssa korostavat myös olemassa olevien DoD-resurssien, kuten Global Hawk droneja, joita ilmavoimat käyttää uudelleen yliäänietäisyystietojen keräämiseen.

"Uskomme näkevämme monia innovatiivisia tapoja saada dataa hypersonic testiajoneuvosta, joita emme ole ajatelleet, olivatko ne avaruudessa, ilmapalloissa tai jotain muuta", sanoo majuri Ryan Weed (USAF), johtaja DIU:n avaruussalkku. Näiden innovatiivisten ideoiden toivotaan tulevan myös kansainvälisiltä yrityksiltä.

DIU on tarkoituksella avannut HyCATin ulkomaisille yrityksille nopeuttaakseen tutkimusta. "Haluamme näiden ihmisten hakevan", Kirkendall vahvistaa. Hän ennakoi "Five Eyes" -allianssin yhtiöiden (Australia, Kanada, Uusi-Seelanti, Iso-Britannia ja Yhdysvallat) sekä Saksan, Ranskan ja Japanin pitkiä.

Mistä tahansa vastaukset tulevat, ne tarvitsevat perusteellisen selvityksen. DIU suorittaa due diligence -tarkastuksen rutiinina, mutta ei-puolustukseen tarkoitetun hypersonic lentokoneteollisuuden sumea luonne – kuten UAM- ja yliäänilentokoneteollisuus ei ole vielä tuottanut markkinoitavia tuotteita – saattaa vaatia lisäponnistuksia.

Kirkendall ja Major Reed (USAF:n testilentäjä) ovat molemmat omien alojensa asiantuntijoita ja korostavat, että DIU:lla on korkeat vaatimukset teknisiltä toteutettavuusarvioinneilta. "DIU:lla se ei ole vain tekninen toteutettavuus", Reed lisää. "Se on myös [kumppani]yrityksen terveys. Voiko tämä yritys toimittaa teknologiaa, jota heillä on?"

Kun otetaan huomioon yksityisen rahan liiallinen virta samankaltaisille yrityksille UAM-avaruudessa, mahdollisilla hypersonic lentokoneiden kehittäjillä saattaa todellakin olla terveempi tase kuin tuotekehityspotentiaali. Mutta DIU:n monipuolinen lähestymistapa HyCAT-ehdokkaiden arvioimiseen pitäisi erottaa rikkakasvit akanoista, sen johtajat sanovat.

Majuri Reed huomauttaa, että he tekevät sen tarkoituksella, jotta he eivät "estä yrityksen etenemistä kohti omia tuotteitaan". Hänen mielestään HyCAT:n ainoa tapa menestyä on keskittyä ratkaisuihin, joissa puolustus ei ole ensisijainen sovellus.

Hakemuksista puheen ollen, kiinnostuneilla urakoitsijoilla on tähän perjantaihin asti aikaa tehdä esittelynsä HyCATille. Kun puhuin Kirkendallin ja Reedin kanssa viime viikolla, he olivat saaneet vain kourallisen ehdotuksia. "Et koskaan näe mitään palautettua ennen katkeraa viime hetkeä", Kirkendall vakuuttaa. DIU odottaa "muutamia tusinoita" vastauksia.

Jos niitä tulee lukuina, niiden takana olevat yksityiset rahat voivat olla maksettu vanhalle vitsille, jonka mukaan hypersonics on "tulevaisuuden ase" viimeisen 60 vuoden ajan.