A Védelmi Innovációs Egység „magánpénz” megközelítésének célja újrafelhasználható hiperszonikus tesztrepülőgépek gyors előállítása

A lángoló sebesség lángoló hőmérséklet mellett nem az egyetlen dolog, ami megnehezíti a hiperszonikus kutatást. A szélcsatornáktól a tényleges repülési tesztrepülőgépekig túl kevés tesztinfrastruktúra korlátozza a kutatást. A Védelmi Innovációs Egység arra fogad, hogy a magánszektor ötletei és a magánszektorbeli tőke gyorsabbá teheti a dolgokat.

A Védelmi Innovációs Egység (DIU) lényegében a Pentagon házon belüli kereskedelmi technológiai átvételi gyorsítója. Aktív katonai és technológiai szakértőkből álló személyzettel igyekszik kereskedelmi megoldásokat bevezetni, méretezni és alkalmazni a DoD problémákra.

A kiber-, autonómia- és űrtechnológiák portfóliója, amelyet a DIU-nak sikerült áttérnie a hadseregre, némi siker bizonyítéka. A nem hagyományos magáncégek nyereségének ígéretére építve ezek a megoldások a védelmi körökön kívül jelennek meg és fejlődnek, alternatív problémamegoldással, és olyan ütemben, amelyet a kormány nem tud felmutatni. Ezt reméli a DIU, hogy előmozdítsa a katonai hiperszonikus telepítést.

„Tudjuk, hogy magánpénzeket használnak [kereskedelmi] hiperszonikus utas- és rakományszállító járművek megépítésére” – mondja Barry Kirkendall, a DIU űrügyi műszaki igazgatója. „Öt-tíz évvel ezelőtt még nem ez volt a helyzet, de most már igen. Ezt a magánbefektetést, azokat a cégeket a védelmi minisztérium számára szeretnénk kamatoztatni.”

Ennek megfelelően a DIU elindította a HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities) nevű kezdeményezést. Kereskedelmi partnereket keres olyan tesztrepülőgép prototípus bemutatására, amely 5 Mach-nál nagyobb sebességgel képes repülni és manőverezni, két kísérleti hasznos terhet szállítani, „hosszú távú” repüléseket végezni, és repülés közbeni teljesítményadatokat rögzíteni. A potenciális vállalkozóknak 12-24 hónapon belül kell repülniük.

A hiperszonikus kutatási szabványok szerint ez egy rövid ablak. De figyelembe véve a hiperszonikus tesztelés iránti igényt és azt a lemaradást, amellyel Amerika most szembesül, ennek így kell lennie.

„A hiperszonikus kutatások kezdetben az [amerikai] rakéta-infrastruktúrát, a kísérleti tartományokat, a gyárakat és a tervezőket használták fel” – jegyzi meg Kirkendall. „A rakétamunka soha nem lassult le. Ami megváltozott, az a [kutatási] tempó növekedése volt, és ennek következtében az infrastruktúránk nem tudta kezelni. Így azon kapjuk magunkat, hogy olyan szélcsatornákra és tesztpályákra támaszkodunk, amelyek alig állnak rendelkezésre. Nem engedhetjük meg magunknak, hogy új infrastruktúrát és új sorozatokat építsünk ki, ezért más megoldást keresünk.”

A nemzeti tesztinfrastruktúra is öregszik. A jelentést A Kormányzati Számviteli Hivatal tavaly kiadott közleménye rámutatott, hogy a 14 DoD, NASA és Energy Department szélcsatornából 26, amely képes támogatni a hiperszonikus kutatást, az 1970-es években épült. Új magánszektorbeli szélcsatorna-létesítmények építés alatt állnak Purdue Egyetem és máshol is, de ezek költsége magas, és a befejezés évekre van hátra.

Sőt, a földi és laboratóriumi vizsgálati létesítmények nem képesek olyan betekintést nyújtani, mint a ténylegesen repülő hiperszonikus járművek, amelyek erre a célra építettek. A hiperszonikus szélcsatornák rövidek, a leghosszabbak másodpercek kérdései. Az alagutakban vagy a vizsgálati cikkeken elhelyezhető érzékelők és műszerek korlátozottak, általában hosszabb információáramlás helyett adatfelvételeket tesznek lehetővé.

A rakétákkal és egy maroknyi hiperszonikus járművel végzett repülési teszteket hasonlóan korlátozzák az érzékelők, a telemetria és a hatótávolság kihívásai. Csak néhány hiperszonikus repülési jármű használható újra, hosszú időközökkel a repülések között. A többség az óceánba csobban, ahol nehéz vagy lehetetlen a gyógyulás.

Mielőtt csatlakozott a DIU-hoz, Kirkendall a Lawrence Livermore National Laboratory nukleáris fegyverek effektus-programját vezette. Összehasonlítja a nukleáris robbanóeszközök tesztelésének és műszerezésének nyilvánvaló képtelenségét a hiperszonika kihívásaival, és emlékeztet arra, hogy a laboratóriumi vagy szimulált repülési körülmények között végzett kísérletek nem mindig „skálázódnak” pontosan.

– Hiányzik egy köztes lépés. Szükségünk van a szélcsatornákra, ezek kritikusak. Szükségünk van a fegyverek teljes repülési tesztjére. De van egy egész rés a közepén; tesztspecifikus technológiák, amelyek nincsenek teljesen integrálva, amelyek csökkenthetik a kockázatot. Ezt próbáljuk megválaszolni.”

A DIU HyCAT információkérése (RFI), amely „érdekes képességekre” szólított fel, beleértve:

• Három perces minimális repülés releváns hiperszonikus tesztkörnyezetben, közel állandó repülési feltételek mellett, legalább 1,000 font/négyzetláb dinamikus nyomással.
• Képes az Egyesült Államokban vagy más szövetséges repülési teszttartományokban való működésre a meglévő repülési teszt biztonsági előírások szerint.
• A teljes kísérleti hasznos teherbírás legalább 20 font, a hasznos teher elektromos energia elhelyezésével.

Számos magánszektorbeli vállalat van, amelynek célja hiperszonikus kereskedelmi utasszállító és teherszállító repülőgépek kifejlesztése valami homályos jövőbeli időpontig. Talán a legismertebb a Hermeus, egy atlantai székhelyű cég, amelyről beszéltem korábban amely már igénybe vette az amerikai légierő AFWERX finanszírozását egy negyed léptékű, hasznos teherhordó hiperszonikus repülési tesztjármű kifejlesztéséreQuarterhorse” úton egy hiperszonikus utasszállító repülőgép gyártása felé, feltehetően elnöki használatra.

„Azok a negyed és fél léptékű tesztcikkek olyan dolgok, amelyek segíthetik a DoD-t” – erősíti meg Kirkendall. "Nincs szükségünk egy teljesen kiforrott hiperszonikus utasszállító repülőgépre a hiperszonikus teszteléshez."

A Quarterhorse egyrészt a tényleges repülés csúcsán van, másrészt újrafelhasználható. Ez utóbbi elem kulcsfontosságú Kirkendall szerint, nem csak a költségek miatt. „Az újrafelhasználhatóság kulcsfontosságú a teszt ütemének növelésében és annak megértésében, hogy mi történt a teszt során.”

Azzal, hogy megérti, hogy „mi történt” egy teszt során, Kirkendall a hiperszonikus kutatás egyfajta törvényszéki megközelítésére utal. A repülési tesztjármű és hasznos teher repülés utáni vizsgálata megkerülheti a hiperszonikus teszteléssel kapcsolatos adatgyűjtési és telemetriai határértékek egy részét.

Érdemes kiemelni, hogy a DIU nem csak hiperszonikus tesztrepülőgép prototípusát kéri. Jobb repülésrögzítő és -mérő rendszereket is keres, beleértve a felső légköri és űralapú metrológiai technológiákat. A DIU már behozott bizonyos képességeket, odaítéléséről Az Aerostar Technical Solutions vállalata, a Raven Aerostar sztratoszférikus léggömbök tavaly szerződést kötött a kommunikációra és az érzékelők hasznos teher integrálására. Kirkendall és mások a DIU-nál szintén hangsúlyozzák, hogy olyan meglévő DoD-eszközökkel dolgoznak, mint a Global Hawk drónok, amelyeket a légierő hiperszonikus hatótávolságú adatgyűjtésre használ fel.

„Úgy gondoljuk, hogy sok innovatív megközelítést fogunk látni a hiperszonikus tesztjárművek adatainak beszerzésében, amelyekre eddig nem is gondoltunk, hogy űrben, léggömbön vagy valami másban” – mondja Ryan Weed őrnagy (USAF), a jármű igazgatója. A DIU űrportfóliója. Ezek az innovatív ötletek remélhetőleg nemzetközi cégektől is származnak majd.

A DIU szándékosan nyitotta meg a HyCAT-ot külföldi cégek előtt a kutatás további felgyorsítása érdekében. „Azt akarjuk, hogy jelentkezzenek ezek az emberek” – erősíti meg Kirkendall. Előre látja a „Five Eyes” szövetség (Ausztrália, Kanada, Új-Zéland, Egyesült Királyság és Egyesült Államok), valamint Németország, Franciaország és Japán vállalataitól.

Bárhonnan is érkeznek a válaszok, alapos átvilágításra lesz szükségük. A DIU rutinszerűen elvégzi a kellő gondosságot, de a nem védelmi célú hiperszonikus repülőgépipar homályos jellege – amely az UAM-hoz és a szuperszonikus légiközlekedési szektorhoz hasonlóan még nem gyárt piacképes termékeket – további erőfeszítéseket igényelhet.

Kirkendall és Major Reed (egy USAF tesztpilóta) mindketten szakértők saját területükön, és hangsúlyozzák, hogy a DIU magas követelményeket támaszt a műszaki megvalósíthatósági értékelésekkel szemben. „A DIU-nál ez nem csak a műszaki megvalósíthatóságon múlik” – teszi hozzá Reed. „Ez a [partner] cég egészsége is. Tudja ez a cég azt a technológiát szállítani, amivel rendelkezik?”

Tekintettel a magánpénzek túlzottan bővelkedő áramlására az UAM-tér hasonló vállalataihoz, a potenciális hiperszonikus repülőgép-fejlesztők mérlege valóban egészségesebb lehet, mint a termékfejlesztési potenciál. Az igazgatók szerint azonban a DIU sokoldalú megközelítése a HyCAT jelöltek értékelésében el kell, hogy válassza a gazt a pelyvától.

Reed őrnagy rámutat, hogy ezt szándékosan teszik, hogy ne „gátolják a vállalat fejlődését a saját termékeik felé”. Úgy véli, hogy a HyCAT egyetlen módja annak, hogy sikeres legyen, ha olyan megoldásokra összpontosít, amelyeknél nem a védekezés az elsődleges alkalmazás.

Ha már a jelentkezéseknél tartunk, az érdeklődő vállalkozóknak e péntekig kell megtenniük a HyCAT-on. Amikor a múlt héten beszéltem Kirkendallal és Reeddel, csak néhány javaslatot kaptak. „Soha nem látni semmit, ami a keserű utolsó pillanatig történt” – biztosítja Kirkendall. A DIU „néhány tucat” választ vár.

Ha számszerűsítik őket, a mögöttük álló magánpénzek kifizethetik azt a régi tréfát, hogy a hiperszonikát a „jövő fegyvere” volt az elmúlt 60 évben.