Подходът „частни пари“ на отдела за иновации в отбраната има за цел бързото производство на хиперзвукови самолети за многократна употреба

Пламтящата скорост при пламтящи температури не е единственото нещо, което затруднява хиперзвуковите изследвания. Твърде малкото тестова инфраструктура, от аеродинамични тунели до действителни летателни изпитателни самолети, ограничава изследванията. Отделът за иновации в отбраната залага на идеи от частния сектор и капиталът на частния сектор може да направи нещата по-бързи.

- Отдел за иновации в отбраната (DIU) по същество е вътрешният ускорител за внедряване на търговски технологии на Пентагона. Обслужван от смесица от активни военни и експерти в технологичния сектор, той се стреми да вкара комерсиални решения, мащабирани и приложени към проблеми на Министерството на отбраната.

Портфолиото от кибер, автономни и космически технологии, които DIU успя да премине към военните, е доказателство за известен успех. Изградени върху обещанието за бъдещи печалби от нетрадиционни частни фирми, тези решения се появяват и развиват извън отбранителните кръгове с алтернативно решаване на проблеми и темпове, с които правителството не може да се справи. Това е, което DIU се надява да използва, за да придвижи напред военното хиперзвуково разгръщане.

„Ние знаем, че частни пари се използват за изграждане на [комерсиални] хиперзвукови транспортни средства за пътници и товари“, казва Бари Киркендъл, технически директор на DIU за космоса. „Преди пет или десет години това не беше така, но сега е така. Искаме да привлечем тези частни инвестиции, тези компании за Министерството на отбраната.

Съответно DIU стартира инициатива, наречена HyCAT (Хиперзвукови и висококаденсни въздушни тестови възможности). Той търси търговски партньори, които да демонстрират прототип на тестов самолет, който може да лети и маневрира със скорост над 5 Mach, да носи два експериментални полезни товара, да извършва полети с „дълъг издръжлив“ режим и да събира данни за ефективността по време на полет. Потенциалните изпълнители ще трябва да летят в рамките на 12 до 24 месеца.

По стандартите за хиперзвукови изследвания това е кратък прозорец. Но като се има предвид търсенето на хиперзвукови тестове и изоставането, пред което е изправена Америка сега, трябва да бъде.

„Изследванията на хиперзвука първоначално са използвали [американската] ракетна инфраструктура, полигоните за тестване, фабриките и дизайнерите“, отбелязва Къркендъл. „Работата по ракетите никога не се забавяше. Това, което се промени, беше, че темпото на [изследванията] се увеличи и в резултат на това нашата инфраструктура не можа да се справи. Така че ние се опираме на аеродинамични тунели и тестови полигони, които почти нямат наличност. Не можем да си позволим да изградим нова инфраструктура и нови полигони, така че търсим друго решение.“

Националната тестова инфраструктура също застарява. А докладва издаден миналата година от Държавната счетоводна служба посочи, че 14 от 26-те аеродинамични тунела на Министерството на отбраната, НАСА и Министерството на енергетиката, способни да поддържат хиперзвукови изследвания, са построени през 1970-те години. В процес на изграждане са нови аеродинамични тунели от частния сектор Purdue University и другаде, но цената им е висока и завършването им е след години.

Нещо повече, съоръженията за наземни и лабораторни тестове не могат да дадат прозренията, които действителните летящи хиперзвукови превозни средства с предназначени за целта полезни товари могат. Пробите в хиперзвуков аеродинамичен тунел са кратки, като най-дългият трае няколко секунди. Сензорите и инструментите, които могат да бъдат поставени в тунели или върху тестови изделия, са ограничени, като обикновено позволяват „моментни снимки“ на данни, а не по-дълги потоци от информация.

Малкото полетни тестове, направени с ракети и шепа хиперзвукови превозни средства, също са ограничени от предизвикателствата на сензорите, телеметрията и обхвата. Само няколко хиперзвукови летателни апарата могат да се използват многократно с дълги интервали между полетите. Повечето се плискат в океана, където възстановяването е трудно до невъзможно.

Преди да се присъедини към DIU, Киркендъл управлява програмата за въздействието на ядрените оръжия в Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор. Той сравнява очевидната невъзможност да се тестват и инструментират ядрени експлозивни устройства с предизвикателството на хиперзвука и ни напомня, че експериментите в лабораторни или симулирани полетни настройки не винаги „мащабират“ точно.

„Липсва междинна стъпка. Нуждаем се от вятърни тунели, критични са. Имаме нужда от пълния полетен тест на оръжията. Но има цяла празнина по средата; специфични за теста технологии, които не са напълно интегрирани, което може да намали риска. Това е, което се опитваме да решим.“

HyCAT искане за информация (RFI) на DIU, изискващо „представляващи интерес възможности“, включително:

• Минимален триминутен полет в подходяща хиперзвукова тестова среда с почти постоянни условия на полет, с динамично налягане от поне 1,000 паунда на квадратен фут.
• Възможност за сертифициране за работа в полигони за летателни изпитания в САЩ или съюзнически държави съгласно съществуващите разпоредби за безопасност на летателните изпитания.
• Общ експериментален капацитет на полезен товар от поне 20 паунда с възможност за електрическа мощност на полезен товар.

Има редица компании от частния сектор, чиято цел е разработването на хиперзвукови търговски пътнически и товарни самолети до някаква мъглява бъдеща дата. Може би най-известната е Hermeus, базирана в Атланта фирма, която съм покривал преди това която вече е използвала финансиране от ВВС на САЩ AFWERX за разработване на хиперзвукова летателна тестова машина с четвърт мащаб, носеща полезен товар, наречена „Четвърти кон” на път да направи хиперзвуков пътнически самолет, предполагаемо за президентска употреба.

„Тези тестови статии с четвърт и половин мащаб са нещо, което може да помогне на Министерството на отбраната“, потвърждава Киркендъл. „Нямаме нужда от напълно развит хиперзвуков пътнически самолет, за да тестваме хиперзвука.“

Quarterhorse има предимство, тъй като е едновременно на върха на действителния полет и е многократно използваем. Последният елемент е от решаващо значение, казва Къркендъл, не само от съображения за разходи. „Повторната употреба е ключова за увеличаване на ритъма на теста и разбиране на това, което току-що се е случило в теста.“

Като разбира „какво току-що се е случило“ в теста, Киркендъл намеква за един вид съдебномедицински подход към хиперзвуковите изследвания. Изследването на превозното средство за полетни тестове и неговия полезен товар след полета може да заобиколи някои от ограниченията за събиране на данни и телеметрия, свързани с хиперзвуковите тестове.

Струва си да се отбележи, че DIU не иска просто прототип на хиперзвуков тестов самолет. Той също така търси по-добри системи за запис и измерване на полети, включително метрологични технологии за горните атмосферни и космически технологии. DIU вече е внесъл някои способности в кошарата, възлагане Стратосферните балони Raven Aerostar на Aerostar Technical Solutions сключиха договор за комуникации и интегриране на полезен товар на сензори миналата година. Kirkendall и други от DIU също подчертават работата със съществуващи активи на Министерството на отбраната като Глобал Хоук дронове, които военновъздушните сили преназначават за събиране на данни за хиперзвуков обхват.

„Смятаме, че ще видим много иновативни подходи за получаване на данни от хиперзвуково тестово превозно средство, за което не сме мислили дали е базирано в космоса, базирано на балон или нещо друго“, казва майор Райън Уийд (USAF), директор на Космическото портфолио на DIU. Надяваме се, че тези иновативни идеи ще дойдат и от международни компании.

DIU нарочно отвори HyCAT за чуждестранни фирми, за да ускори още повече изследванията. „Искаме тези хора да кандидатстват“, потвърждава Киркендъл. Той предвижда представяния от компании от алианса „Петте очи“ (Австралия, Канада, Нова Зеландия, Обединеното кралство и САЩ) плюс Германия, Франция и Япония.

Откъдето и да идват отговорите, те ще се нуждаят от задълбочена проверка. DIU извършва надлежна проверка като рутинен въпрос, но размитата природа на неотбранителната индустрия за хиперзвукови самолети – която подобно на UAM и секторите на свръхзвуковия въздушен транспорт все още не е произвела продаваеми продукти – може да изисква допълнителни усилия.

Къркендъл и майор Рийд (изпитателен пилот на USAF) са експерти в съответните си области и подчертават, че DIU поддържа високи изисквания за оценки на техническата осъществимост. „При DIU това не е само техническата осъществимост“, добавя Рийд. „Това е и здравето на [партньорската] компания. Може ли тази компания да достави технологията, която имат?“

Като се има предвид прекомерният поток от частни пари към подобни компании в пространството на UAM, потенциалните разработчици на хиперзвукови самолети може наистина да имат по-здрав баланс от потенциала за разработване на продукти. Но многостранният подход на DIU за оценка на кандидатите за HyCAT трябва да отделя плевела от плявата, казват неговите директори.

Майор Рийд посочва, че го правят умишлено, за да не „пречат на напредъка на компанията към собствените си продукти“. Той смята, че единственият начин HyCAT да бъде успешен е да се фокусира върху решения, за които защитата не е основното приложение.

Говорейки за кандидатури, заинтересованите изпълнители имат време до този петък да направят своите предложения за HyCAT. Когато говорих с Къркендъл и Рийд миналата седмица, те бяха получили само няколко предложения. „Никога не виждате нищо върнато до горчивата последна минута“, уверява Киркендъл. DIU очаква „няколко дузини“ отговора.

Ако наистина се появят в брой, частните пари зад тях може да превърнат старата шега за хиперзвука като „оръжието на бъдещето“ през последните 60 години.