Forsvarsinnovasjonsenhetens "Private Money"-tilnærming tar sikte på å produsere gjenbrukbare hypersoniske testfly raskt

Brennende hastighet ved brennende temperaturer er ikke det eneste som gjør hypersonic forskning vanskelig. For lite testinfrastruktur, fra vindtunneler til faktiske testfly, begrenser forskningen. Forsvarsinnovasjonsenheten satser ideer fra privat sektor og kapital fra privat sektor kan få ting til å skje raskere.

De Forsvarsinnovasjonsenhet (DIU) er i hovedsak Pentagons interne kommersielle teknologiadopsjonsakselerator. Bemannet av en blanding av aktive militær- og teknologieksperter, søker den å få kommersielle løsninger inn døren, skalert og brukt på DoD-problemer.

Porteføljen av cyber-, autonomi- og romteknologier DIU har klart å gå over til militæret er bevis på en viss suksess. Disse løsningene er bygget på løftet om fremtidig profitt fra ikke-tradisjonelle private firmaer, og utvikler utenfor forsvarssirkler med alternativ problemløsning og tempo som regjeringen ikke kan matche. Det er det DIU håper å utnytte for å flytte utplasseringen av militær hypersonikk fremover.

"Vi vet at private penger brukes til å bygge [kommersielle] hypersoniske transporter for passasjerer og last," sier Barry Kirkendall, DIUs tekniske direktør for romfart. «For fem eller ti år siden var det ikke tilfelle, men det er det nå. Vi ønsker å utnytte den private investeringen, disse selskapene for forsvarsdepartementet.»

Følgelig har DIU lansert et initiativ kalt HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Den søker kommersielle partnere for å demonstrere en prototype-testfly som kan fly og manøvrere på mer enn Mach 5, bære to eksperimentelle nyttelaster, gjennomføre "langvarige" flyvninger og fange ytelsesdata under flyging. Potensielle kontraktører må fly innen 12 til 24 måneder.

Etter hypersoniske forskningsstandarder er det et kort vindu. Men gitt etterspørselen etter hypersonisk testing og etterslepet som USA nå står overfor, må det være det.

"Hypersonikkforskning utnyttet opprinnelig [amerikansk] missilinfrastruktur, testområdene, fabrikker og designfolk," observerer Kirkendall. – Missilarbeidet ble aldri redusert. Det som endret seg var at tempoet i [forskningen] økte, og som et resultat kunne ikke infrastrukturen vår håndtere det. Så vi lener oss på vindtunneler og testområder som knapt har noen tilgjengelighet. Vi har ikke råd til å bygge ny infrastruktur og nye rekkevidder, så vi ser etter en annen løsning.»

Den nasjonale testinfrastrukturen eldes også. EN rapporterer utstedt i fjor av Governmental Accounting Office påpekte at 14 av de 26 DoD, NASA og Energy Department vindtunneler som var i stand til å støtte hypersonisk forskning ble bygget på 1970-tallet. Nye vindtunnelanlegg i privat sektor er under bygging kl Purdue University og andre steder, men kostnadene deres er høye og ferdigstillelse år unna.

Dessuten kan ikke bakke- og laboratorietestanlegg gi den innsikten som faktiske flygende hypersoniske kjøretøyer med spesialbygd nyttelast kan. Hypersoniske vindtunnelløp er korte, de lengste varer i løpet av sekunder. Sensorene og instrumenteringen som kan plasseres i tunneler eller på testartikler er begrenset, og tillater vanligvis "øyeblikksbilder" av data i stedet for lengre informasjonsstrømmer.

Den lille flytestingen som er gjort med missiler og en håndfull hypersoniske kjøretøy er på samme måte begrenset av sensor-, telemetri- og rekkeviddeutfordringer. Bare noen få hypersoniske flybiler er gjenbrukbare med lange intervaller mellom flyvningene. Flertallet plasker ned i havet der utvinning er vanskelig til umulig.

Før han begynte i DIU, drev Kirkendall programmet for atomvåpeneffekter ved Lawrence Livermore National Laboratory. Han sammenligner den åpenbare manglende evnen til å teste og instrumentere kjernefysiske eksplosive enheter med utfordringen med hypersonic og minner oss om at eksperimenter i laboratorie- eller simulerte flyinnstillinger ikke alltid "skalerer" nøyaktig.

«Det mangler et mellomtrinn. Vi trenger vindtunnelene, de er kritiske. Vi trenger den fullstendige flytesten av våpen. Men det er et helt gap i midten; testspesifikke teknologier som ikke er fullt integrert som kan redusere risikoen. Det er det vi prøver å adressere."

DIUs HyCAT-forespørsel om informasjon (RFI), etterlyste "egenskaper av interesse" inkludert:

• Tre minutters minimumsflyging i et relevant hypersonisk testmiljø med nesten konstante flyforhold, på minst 1,000 pund per kvadratfot dynamisk trykk.
• Kan sertifiseres for å operere i USA eller allierte flytestområder i henhold til eksisterende flytestsikkerhetsforskrifter.
• Total eksperimentell nyttelastkapasitet på minst 20 pund med innkvartering for elektrisk nyttelast.

Det er en rekke selskaper i privat sektor som har som mål å utvikle hypersoniske kommersielle passasjer- og lastefly innen en tåkete fremtidsdato. Den kanskje mest kjente er Hermeus, et Atlanta-basert firma jeg har dekket tidligere som allerede har benyttet US Air Force AFWERX-finansiering for å utvikle et kvartalsskala, nyttelastbærende hypersonisk flytestkjøretøy kalt "Quarterhorse” på vei til å lage et hypersonisk passasjerfly, antatt for presidentbruk.

"Disse kvart- og halvskala testartiklene er noe som kan hjelpe DoD," bekrefter Kirkendall. "Vi trenger ikke et fullt modent hypersonisk passasjerfly for å teste hypersonikk."

Quarterhorse har et ben ved å være både på vei til faktisk flukt og gjenbruk. Det siste elementet er avgjørende, sier Kirkendall, ikke bare av kostnadshensyn. "Gjenbrukbarhet er nøkkelen til å øke testkadensen og forstå hva som nettopp skjedde i en test."

Ved å forstå "hva som nettopp skjedde" i en test, hentyder Kirkendall til en slags rettsmedisinsk tilnærming til hypersonisk forskning. Undersøkelse av flytestkjøretøyet og nyttelasten etter flyging kan omgå noen av datainnsamlings- og telemetrigrensene knyttet til hypersonisk testing.

Det er verdt å påpeke at DIU ikke bare ber om prototype hypersoniske testfly. Den ser også etter bedre flyregistrerings- og målesystemer, inkludert øvre atmosfærisk og rombasert metrologiteknologi. DIU har allerede brakt litt kapasitet inn i folden, tildeling Aerostar Technical Solutions' Raven Aerostar stratosfæriske ballonger hadde en kontrakt for kommunikasjon og sensornyttelastintegrasjon i fjor. Kirkendall og andre ved DIU legger også vekt på å jobbe med eksisterende DoD-ressurser som Global Hawk droner som Luftforsvaret bruker på nytt for innsamling av hypersonisk rekkevidde.

"Vi tror vi vil se mange innovative tilnærminger for å få data fra et hypersonisk testkjøretøy som vi ikke har tenkt på om det er rombasert, ballongbasert eller noe annet," sier major Ryan Weed (USAF), direktør for DIUs romportefølje. Disse innovative ideene håper man også kommer fra internasjonale selskaper.

DIU har med vilje åpnet HyCAT for utenlandske firmaer for å øke hastigheten på forskningen. "Vi vil at de skal søke," bekrefter Kirkendall. Han ser for seg pitches fra selskaper fra «Five Eyes»-alliansen (Australia, Canada, New Zealand, Storbritannia og USA) pluss Tyskland, Frankrike og Japan.

Uansett hvor svarene kommer fra, vil de trenge grundig undersøkelse. DIU gjør due diligence som et spørsmål om rutine, men den uklare naturen til den ikke-forsvarshypersoniske flyindustrien – som i likhet med UAM og supersoniske lufttransportsektorer ennå ikke har produsert salgbare produkter – kan kreve ekstra innsats.

Kirkendall og Major Reed (en USAF testpilot) er begge eksperter på sine respektive områder og understreker at DIU opprettholder et høyt krav til tekniske gjennomførbarhetsvurderinger. "Hos DIU er det ikke bare den tekniske gjennomførbarheten," legger Reed til. «Det er også helsen til [partner]-selskapet. Kan det selskapet levere teknologien de har?»

Gitt den overdrevne strømmen av private penger til lignende selskaper i UAM-området, kan potensielle hypersoniske flyutviklere faktisk ha en sunnere balanse enn produktutviklingspotensial. Men DIUs mangefasetterte tilnærming til å vurdere HyCAT-kandidater bør skille gresset fra agnene, sier direktørene.

Major Reed påpeker at de gjør det på en bevisst måte for ikke å "bli i veien for et selskaps fremgang mot sine egne produkter" Han mener at den eneste måten for HyCAT å lykkes er å fokusere på løsninger der forsvar ikke er den primære applikasjonen.

Apropos søknader, interesserte entreprenører har frist til denne fredagen på seg til å lage sine pitches for HyCAT. Da jeg snakket med Kirkendall og Reed forrige uke, hadde de bare mottatt en håndfull forslag. "Du ser aldri noe slått inn før det bitre siste minuttet," forsikrer Kirkendall. DIU forventer noen "noen dusin" svar.

Hvis de kommer i tall, kan de private pengene bak dem brukes til den gamle vitsen om at hypersonic er "fremtidens våpen" de siste 60 årene.