Pristop 'zasebnega denarja' enote za obrambne inovacije je namenjen hitri izdelavi hiperzvočnih testnih letal za večkratno uporabo

Izjemna hitrost pri visokih temperaturah ni edina stvar, ki otežuje hiperzvočne raziskave. Premajhna testna infrastruktura, od vetrovnikov do dejanskih testnih letal, omejuje raziskave. Enota za obrambne inovacije stavi na ideje zasebnega sektorja in kapital zasebnega sektorja lahko pospeši dogajanje.

O Enota za obrambne inovacije (DIU) je v bistvu Pentagonov interni komercialni pospeševalnik sprejemanja tehnologije. Zaposleno z mešanico aktivnih strokovnjakov iz vojaškega in tehnološkega sektorja, si prizadeva zagotoviti komercialne rešitve, prilagojene in uporabljene za težave Ministrstva za obrambo.

Portfelj kibernetskih, avtonomnih in vesoljskih tehnologij, ki ga je DIU uspel prenesti v vojsko, je dokaz določenega uspeha. Te rešitve, ki temeljijo na obljubah prihodnjih dobičkov netradicionalnih zasebnih podjetij, se pojavljajo in razvijajo zunaj obrambnih krogov z alternativnim reševanjem problemov in hitrostjo, ki ji vlada ni kos. To je tisto, kar DIU upa izkoristiti za napredek vojaške hiperzvočne uporabe.

»Vemo, da se zasebni denar uporablja za gradnjo [komercialnih] hiperzvočnih prevozov za potnike in tovor,« pravi Barry Kirkendall, tehnični direktor DIU za vesolje. »Pred petimi ali desetimi leti tega ni bilo, zdaj pa je. Te zasebne naložbe, ta podjetja želimo spodbuditi za ministrstvo za obrambo.«

V skladu s tem je DIU sprožil pobudo, imenovano HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Išče komercialne partnerje za predstavitev prototipa testnega letala, ki lahko leti in manevrira s hitrostjo večjo od 5 Machov, nosi dva poskusna tovora, opravlja lete z dolgo vzdržljivostjo in zajema podatke o zmogljivosti med letom. Potencialni izvajalci bi morali leteti v 12 do 24 mesecih.

Po hiperzvočnih raziskovalnih standardih je to kratko okno. Toda glede na povpraševanje po hiperzvočnem testiranju in zaostanke, s katerimi se zdaj sooča Amerika, mora biti.

"Raziskave hipersonike so sprva izkoristile [ameriško] raketno infrastrukturo, poligone za testiranje, tovarne in oblikovalce," opaža Kirkendall. »Delo z raketami se ni nikoli upočasnilo. Spremenilo se je, da se je tempo [raziskov] povečal in posledično naša infrastruktura tega ni zmogla. Zato smo se zanašali na vetrovnike in testna poligona, ki so komaj kaj na voljo. Ne moremo si privoščiti gradnje nove infrastrukture in novih strelišč, zato iščemo drugo rešitev.”

Tudi državna preizkusna infrastruktura se stara. A poročilo ki ga je lani izdal vladni računovodski urad, je bilo poudarjeno, da je bilo 14 od 26 vetrovnikov Ministrstva za obrambo, Nase in Ministrstva za energijo, ki lahko podpirajo hiperzvočne raziskave, zgrajenih v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Gradijo se novi vetrovniki v zasebnem sektorju Purdue University in drugje, vendar so njihovi stroški visoki in dokončanje čez leta.

Še več, zemeljski in laboratorijski preskusni objekti ne morejo dati vpogledov, kot jih lahko dejanska leteča hiperzvočna vozila z namensko izdelanim tovorom. Poleti v hiperzvočnem vetrovniku so kratki, najdaljši trajajo nekaj sekund. Senzorji in instrumenti, ki jih je mogoče namestiti v tunele ali na preskusne izdelke, so omejeni in na splošno omogočajo »posnetke« podatkov namesto daljših tokov informacij.

Tisto malo testiranja letenja, ki je bilo opravljeno z raketami in peščico hiperzvočnih vozil, je podobno omejeno s senzorji, telemetrijo in izzivi dosega. Le nekaj hiperzvočnih letalnih vozil je mogoče ponovno uporabiti z dolgimi intervali med leti. Večina pljuskne v ocean, kjer je okrevanje težko ali nemogoče.

Preden se je pridružil DIU, je Kirkendall vodil program učinkov jedrskega orožja v nacionalnem laboratoriju Lawrence Livermore. Očitno nezmožnost testiranja in instrumentiranja jedrskih eksplozivnih naprav primerja z izzivom hipersonike in nas opominja, da poskusi v laboratorijskih ali simuliranih nastavitvah letenja niso vedno »natančni«.

»Manjka vmesni korak. Potrebujemo vetrovnike, kritični so. Potrebujemo popoln preizkus letenja z orožjem. Toda na sredini je cela vrzel; tehnologije, specifične za testiranje, ki niso popolnoma integrirane in bi lahko zmanjšale tveganje. To je tisto, kar poskušamo obravnavati.«

HyCAT zahteva za informacije (RFI) DIU je zahtevala "zanimljive zmogljivosti", vključno z:

• Najmanjši triminutni let v ustreznem hiperzvočnem preskusnem okolju s skoraj konstantnimi pogoji letenja z dinamičnim tlakom najmanj 1,000 funtov na kvadratni čevelj.
• Sposoben pridobiti certifikat za delovanje v ZDA ali sorodnih poligonih za testiranje letenja v skladu z obstoječimi varnostnimi predpisi o testiranju letenja.
• Skupna poskusna nosilnost najmanj 20 funtov z zmogljivostjo za električno energijo koristnega tovora.

Obstajajo številna podjetja v zasebnem sektorju, katerih cilj je razviti hiperzvočna komercialna potniška in tovorna letala do nekega nejasnega datuma v prihodnosti. Morda je najbolj znan Hermeus, podjetje s sedežem v Atlanti, ki sem ga pokrival prej ki je že izkoristil sredstva ameriškega letalstva AFWERX za razvoj hiperzvočnega testnega letala, ki nosi koristni tovor, v četrtletnem merilu, imenovano "Quatterhorse” na poti k izdelavi hiperzvočnega potniškega letala, domnevno za predsedniško uporabo.

"Ti četrtinski in polovični preizkusni članki so nekaj, kar lahko pomaga ministrstvu za obrambo," potrjuje Kirkendall. "Ne potrebujemo popolnoma zrelega hipersoničnega potniškega letala za testiranje hiperzvoka."

Quarterhorse ima prednost v tem, da je na vrhuncu dejanskega leta in da ga je mogoče ponovno uporabiti. Slednji element je ključnega pomena, pravi Kirkendall, ne le zaradi stroškov. "Ponovna uporabnost je ključna za povečanje kadence testa in razumevanje, kaj se je pravkar zgodilo v testu."

Z razumevanjem, "kaj se je pravkar zgodilo" v testu, Kirkendall namiguje na nekakšen forenzični pristop k hiperzvočnim raziskavam. S pregledovanjem testnega letala in njegovega tovora po poletu se lahko izognete nekaterim omejitvam zbiranja podatkov in telemetrije, povezanih s hiperzvočnim testiranjem.

Treba je poudariti, da DIU ne zahteva le prototipa hiperzvočnega testnega letala. Prav tako išče boljše sisteme za snemanje in merjenje leta, vključno z meroslovnimi tehnologijami v zgornjih atmosferskih in vesoljskih razmerah. DIU je že prinesel nekaj zmogljivosti, podeljevanje Stratosferski baloni Raven Aerostar družbe Aerostar Technical Solutions so lani sklenili pogodbo za komunikacijo in integracijo tovora senzorjev. Kirkendall in drugi pri DIU prav tako poudarjajo delo z obstoječimi sredstvi Ministrstva za obrambo, kot je Global Hawk brezpilotna letala, ki jih zračne sile ponovno namenjajo za zbiranje podatkov o hiperzvočnem dosegu.

»Menimo, da bomo videli veliko inovativnih pristopov za pridobivanje podatkov iz hiperzvočnega testnega vozila, za katerega še nismo pomislili, ali bo vesoljsko, balonsko ali kaj drugega,« pravi major Ryan Weed (USAF), direktor Vesoljski portfelj DIU. Upamo, da bodo te inovativne ideje prišle tudi od mednarodnih podjetij.

DIU je namenoma odprl HyCAT tujim podjetjem za nadaljnje pospeševanje raziskav. "Želimo, da se ti ljudje prijavijo," potrjuje Kirkendall. Predvideva predstavitve podjetij iz zavezništva "Five Eyes" (Avstralija, Kanada, Nova Zelandija, Združeno kraljestvo in ZDA) ter Nemčije, Francije in Japonske.

Ne glede na to, od kod prihajajo odgovori, jih bo treba temeljito preveriti. DIU rutinsko opravi skrbni pregled, vendar nejasna narava industrije neobrambnih hiperzvočnih letal – ki tako kot sektorji UAM in nadzvočnega zračnega prometa še niso proizvedli tržnih izdelkov – lahko zahteva dodatne napore.

Kirkendall in Major Reed (testni pilot USAF) sta strokovnjaka na svojih področjih in poudarjata, da DIU ohranja visoke zahteve za ocene tehnične izvedljivosti. »Pri DIU ne gre samo za tehnično izvedljivost,« dodaja Reed. »To je tudi zdravje [partnerskega] podjetja. Ali lahko to podjetje zagotovi tehnologijo, ki jo ima?«

Glede na prevelik tok zasebnega denarja v podobna podjetja v prostoru UAM bi lahko potencialni razvijalci hiperzvočnih letal res imeli bolj zdravo bilanco stanja kot potencial za razvoj izdelkov. Toda večplastni pristop DIU k ocenjevanju kandidatov za HyCAT bi moral ločiti plevel od plevela, pravijo njegovi direktorji.

Major Reed poudarja, da to počnejo namenoma, da ne bi "ovirali napredka podjetja k lastnim izdelkom". Meni, da je edini način, da je HyCAT uspešen, osredotočanje na rešitve, pri katerih obramba ni primarna uporaba.

Ko že govorimo o prijavah, imajo zainteresirani izvajalci do tega petka čas, da pripravijo svoje ponudbe za HyCAT. Ko sem prejšnji teden govoril s Kirkendallom in Reedom, sta prejela le peščico predlogov. »Nikoli ne vidiš ničesar predanega do grenke zadnje minute,« zagotavlja Kirkendall. DIU pričakuje "nekaj ducatov" odgovorov.

Če jih bo res veliko, bo zasebni denar, ki stoji za njimi, morda poplačal staro šalo, da je hiperzvočna tehnika zadnjih 60 let "orožje prihodnosti".