Forsvarsinnovationsenhedens 'Private Money'-tilgang har til formål at producere genanvendelige hypersonic testfly hurtigt

Brændende hastighed ved lynende temperaturer er ikke det eneste, der gør forskning i hypersonic hårdt. For lidt testinfrastruktur, fra vindtunneller til egentlige testfly, begrænser forskningen. Forsvarets innovationsenhed satser på ideer fra den private sektor, og kapital fra den private sektor kan få tingene til at ske hurtigere.

Defence Innovation Unit (DIU) er i bund og grund Pentagons interne kommercielle teknologiadoptionsaccelerator. Bemandet af en blanding af aktive militær- og teknologieksperter søger den at få kommercielle løsninger ind ad døren, skaleret og anvendt på DoD-problemer.

Porteføljen af ​​cyber-, autonomi- og rumteknologier, som DIU har formået at overgå til militæret, er bevis på en vis succes. Bygget på løftet om fremtidige overskud fra ikke-traditionelle private virksomheder, opstår disse løsninger og udvikler udenfor forsvarskredse med alternativ problemløsning og tempo, som regeringen ikke kan matche. Det er, hvad DIU håber at kunne udnytte for at flytte militær hypersonic-udsendelse fremad.

"Vi ved, at private penge bliver brugt til at bygge [kommercielle] hypersoniske transporter til passagerer og gods," siger Barry Kirkendall, DIU's tekniske direktør for rumfart. ”For fem eller ti år siden var det ikke tilfældet, men det er det nu. Vi ønsker at udnytte den private investering, disse virksomheder til forsvarsministeriet."

Derfor har DIU lanceret et initiativ kaldet HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Det søger kommercielle partnere til at demonstrere en prototype af testfly, der kan flyve og manøvrere med mere end Mach 5, bære to eksperimentelle nyttelaster, udføre "langvarige" flyvninger og fange præstationsdata under flyvningen. Potentielle entreprenører skal flyve inden for 12 til 24 måneder.

Med hypersoniske forskningsstandarder er det et kort vindue. Men i betragtning af efterspørgslen efter hypersonisk test og det efterslæb, som USA nu står over for, må det være det.

"Hypersonisk forskning udnyttede oprindeligt [amerikansk] missilinfrastruktur, testområderne, fabrikker og designfolk," bemærker Kirkendall. "Raketarbejdet blev aldrig bremset. Det, der ændrede sig, var, at [forsknings]tempoet steg, og som et resultat kunne vores infrastruktur ikke klare det. Så vi læner os op af vindtunneller og testområder, der næsten ikke har nogen tilgængelighed. Vi har ikke råd til at bygge ny infrastruktur og nye sortimenter, så vi leder efter en anden løsning."

Den nationale testinfrastruktur ældes også. EN indberette udstedt sidste år af Governmental Accounting Office påpegede, at 14 af de 26 DoD, NASA og Energy Department vindtunneller, der var i stand til at understøtte hypersonisk forskning, blev bygget i 1970'erne. Nye private vindtunnelanlæg er under opførelse kl Purdue University og andre steder, men deres omkostninger er høje og færdiggørelse år væk.

Hvad mere er, kan jord- og laboratorietestfaciliteter ikke give den indsigt, som faktiske flyvende hypersoniske køretøjer med specialbyggede nyttelast kan. Hypersoniske vindtunnelløb er korte, de længste varer et spørgsmål om sekunder. De sensorer og instrumentering, der kan placeres i tunneler eller på testartikler, er begrænsede, hvilket generelt giver mulighed for data "snapshots" frem for længere informationsstrømme.

Den lille flyvetest, der er blevet udført med missiler og en håndfuld hypersoniske køretøjer, er ligeledes begrænset af sensor-, telemetri- og rækkeviddeudfordringer. Kun få hypersoniske flyvefartøjer kan genbruges med lange intervaller mellem flyvninger. De fleste plasker ned i havet, hvor genopretning er vanskelig til umulig.

Før han kom til DIU, kørte Kirkendall programmet for atomvåbeneffekter på Lawrence Livermore National Laboratory. Han sammenligner den åbenlyse manglende evne til at teste og instrumentere nukleare eksplosive enheder med udfordringen med hypersonic og minder os om, at eksperimenter i laboratorie- eller simulerede flyveindstillinger ikke altid "skaleres" nøjagtigt.

"Der mangler et mellemtrin. Vi har brug for vindtunnellerne, de er kritiske. Vi har brug for den fulde flyvetest af våben. Men der er et helt hul i midten; testspecifikke teknologier, der ikke er fuldt integrerede, hvilket kan reducere risikoen. Det er det, vi prøver at adressere.”

DIU's HyCAT-anmodning om information (RFI), efterlyste "egenskaber af interesse", herunder:

• Tre minutters minimumsflyvning i et relevant hypersonisk testmiljø med næsten konstante flyveforhold på mindst 1,000 pund pr. kvadratfod dynamisk tryk.
• I stand til at blive certificeret til at operere i USA eller allierede flyvetestområder i henhold til eksisterende flyvetestsikkerhedsregler.
• Samlet eksperimentel nyttelastkapacitet på mindst 20 pund med plads til elektrisk nyttelast.

Der er en række virksomheder i den private sektor, hvis mål er at udvikle hypersoniske kommercielle passager- og fragtfly inden for en tåget fremtidig dato. Måske den bedst kendte er Hermeus, et Atlanta-baseret firma, jeg har dækket tidligere som allerede har udnyttet US Air Force AFWERX-midler til at udvikle et kvartalsskala, nyttelastbærende hypersonisk flyvetestkøretøj kaldet "Quarterhorse” på vej til at lave et hypersonisk passagerfly, formodet til præsidentens brug.

"Disse kvart- og halvskala testartikler er noget, der kan hjælpe DoD," bekræfter Kirkendall. "Vi har ikke brug for et fuldt modent hypersonisk passagerfly til at teste hypersonic."

Quarterhorse har et ben ved både at være på nippet til den faktiske flyvning og være genbrugelig. Sidstnævnte element er afgørende, siger Kirkendall, ikke kun af omkostningshensyn. "Genbrugbarhed er nøglen til at øge testkadencen og forstå, hvad der lige skete i en test."

Ved at forstå "hvad der lige skete" i en test, hentyder Kirkendall til en slags retsmedicinsk tilgang til hypersonisk forskning. Undersøgelse af flyvetestkøretøjet og dets nyttelast efter flyvningen kan omgå nogle af dataindsamlings- og telemetrigrænserne forbundet med hypersonisk test.

Det er værd at påpege, at DIU ikke kun beder om prototype hypersoniske testfly. Det leder også efter bedre flyregistrerings- og målesystemer, herunder øvre atmosfæriske og rumbaserede metrologiteknologier. DIU har allerede bragt nogle kapaciteter ind i folden, tildeling Aerostar Technical Solutions' Raven Aerostar stratosfæriske balloner en kontrakt for kommunikation og sensor nyttelast integration sidste år. Kirkendall og andre på DIU lægger også vægt på at arbejde med eksisterende DoD-aktiver som f.eks Global Hawk droner, som luftvåbnet genbruger til indsamling af hypersonisk rækkevidde.

"Vi tror, ​​vi vil se en masse innovative tilgange til at få data fra et hypersonisk testkøretøj, som vi ikke har tænkt på, om de er rumbaserede, ballonbaserede eller noget andet," siger major Ryan Weed (USAF), direktør for DIUs rumportefølje. Disse innovative ideer håber man også vil komme fra internationale virksomheder.

DIU har med vilje åbnet HyCAT for udenlandske firmaer for at fremskynde forskningen yderligere. "Vi vil have, at de mennesker søger," bekræfter Kirkendall. Han forudser pitches fra virksomheder fra "Five Eyes"-alliancen (Australien, Canada, New Zealand, Storbritannien og USA) plus Tyskland, Frankrig og Japan.

Uanset hvor svarene kommer fra, har de brug for en grundig undersøgelse. DIU udfører due diligence som et spørgsmål om rutine, men den uklare karakter af den ikke-forsvarshypersoniske flyindustri – der ligesom UAM og supersoniske lufttransportsektorer endnu ikke har produceret salgbare produkter – kan kræve ekstra indsats.

Kirkendall og Major Reed (en USAF testpilot) er begge eksperter inden for deres respektive områder og understreger, at DIU fastholder et højt krav til tekniske gennemførlighedsvurderinger. "Hos DIU er det ikke kun den tekniske gennemførlighed," tilføjer Reed. “Det er også [partner]-virksomhedens sundhed. Kan den virksomhed levere den teknologi, de har?"

I betragtning af den overdrevne strøm af private penge til lignende virksomheder i UAM-området, kan potentielle hypersoniske flyudviklere faktisk have en sundere balance end produktudviklingspotentiale. Men DIU's mangesidede tilgang til at vurdere HyCAT-kandidater bør adskille ukrudt fra avnerne, siger dets direktører.

Major Reed påpeger, at de gør det på en bevidst måde for ikke at "komme i vejen for en virksomheds fremskridt hen imod deres egne produkter". Han mener, at den eneste måde for HyCAT at få succes er at fokusere på løsninger, hvor forsvar ikke er den primære anvendelse.

Apropos ansøgninger, så har interesserede entreprenører indtil denne fredag ​​til at lave deres pladser til HyCAT. Da jeg talte med Kirkendall og Reed i sidste uge, havde de kun modtaget en håndfuld forslag. "Du ser aldrig noget, der er vendt ind, før det bitre sidste øjeblik," forsikrer Kirkendall. DIU forventer "et par dusin" svar.

Hvis de kommer i tal, kan de private penge bag dem blive brugt på den gamle joke om, at hypersonic er "fremtidens våben" i de sidste 60 år.