Pendekatan 'Wang Persendirian' Unit Inovasi Pertahanan Bertujuan Menghasilkan Pesawat Ujian Hipersonik Boleh Digunakan Semula Dengan Pantas

Kelajuan yang membara pada suhu yang terik bukanlah satu-satunya perkara yang menjadikan penyelidikan hipersonik sukar. Infrastruktur ujian yang terlalu sedikit, daripada terowong angin kepada pesawat ujian penerbangan sebenar, mengekang penyelidikan. Unit Inovasi Pertahanan mempertaruhkan idea sektor swasta dan modal sektor swasta boleh membuat perkara berlaku lebih cepat.

. Unit Inovasi Pertahanan (DIU) pada asasnya ialah pemecut penggunaan teknologi komersial dalaman Pentagon. Dianggotai oleh gabungan pakar ketenteraan dan sektor teknologi yang aktif, ia berusaha untuk mendapatkan penyelesaian komersil di pintu, skala dan digunakan untuk masalah DoD.

Portfolio teknologi siber, autonomi dan angkasa lepas DIU telah berjaya beralih kepada tentera adalah bukti kejayaan. Dibina berdasarkan janji keuntungan yang akan datang oleh firma swasta bukan tradisional, penyelesaian ini muncul dan membangunkan kalangan pertahanan luar dengan penyelesaian masalah alternatif dan kepantasan yang tidak dapat ditandingi oleh kerajaan. Itulah yang DIU harapkan untuk memanfaatkan untuk menggerakkan penempatan hipersonik tentera ke hadapan.

"Kami tahu bahawa wang persendirian digunakan untuk membina pengangkutan hipersonik [komersial] untuk penumpang dan kargo," kata Barry Kirkendall, pengarah teknikal DIU untuk ruang angkasa. “Lima atau sepuluh tahun lalu, itu tidak berlaku, tetapi sekarang. Kami mahu memanfaatkan pelaburan swasta itu, syarikat-syarikat itu untuk Jabatan Pertahanan."

Sehubungan itu, DIU telah melancarkan inisiatif yang dipanggil HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Ia mencari rakan kongsi komersil untuk menunjukkan pesawat ujian prototaip yang boleh terbang dan bergerak pada lebih besar daripada Mach 5, membawa dua muatan percubaan, menjalankan penerbangan "tahan lama" dan menangkap data prestasi dalam penerbangan. Kontraktor berpotensi perlu terbang dalam tempoh 12 hingga 24 bulan.

Mengikut piawaian penyelidikan hipersonik ia adalah tetingkap pendek. Tetapi memandangkan permintaan untuk ujian hipersonik dan tunggakan yang dihadapi oleh Amerika sekarang, ia mesti begitu.

"Penyelidikan hipersonik pada mulanya memanfaatkan infrastruktur peluru berpandu [AS], julat ujian, kilang dan orang reka bentuk," kata Kirkendall. “Kerja peluru berpandu tidak pernah perlahan. Apa yang berubah ialah tempo [penyelidikan] meningkat dan akibatnya infrastruktur kami tidak dapat mengendalikannya. Oleh itu, kami mendapati diri kami bersandar pada terowong angin dan julat ujian yang hampir tidak mempunyai sebarang ketersediaan. Kami tidak mampu untuk membina infrastruktur baharu dan julat baharu jadi kami sedang mencari penyelesaian lain.”

Infrastruktur ujian nasional juga semakin tua. A melaporkan yang dikeluarkan tahun lepas oleh Pejabat Perakaunan Kerajaan menunjukkan bahawa 14 daripada 26 DoD, NASA dan terowong angin Jabatan Tenaga yang mampu menyokong penyelidikan hipersonik telah dibina pada tahun 1970-an. Kemudahan terowong angin baharu sektor swasta sedang dalam pembinaan di Purdue University dan di tempat lain tetapi kosnya tinggi dan siap beberapa tahun lagi.

Lebih-lebih lagi, kemudahan ujian darat dan makmal tidak dapat menghasilkan pandangan yang boleh dicapai oleh kenderaan hipersonik terbang sebenar dengan muatan yang dibina khas. Larian terowong angin hipersonik adalah pendek, yang paling lama bertahan dalam beberapa saat. Penderia dan instrumentasi yang boleh diletakkan dalam terowong atau pada artikel ujian adalah terhad, secara amnya membenarkan "gambar" data dan bukannya aliran maklumat yang lebih panjang.

Ujian penerbangan kecil yang telah dilakukan dengan peluru berpandu dan segelintir kenderaan hipersonik juga dihadkan oleh sensor, telemetri dan cabaran jarak jauh. Hanya beberapa kenderaan penerbangan hipersonik boleh diguna semula dengan selang masa yang panjang antara penerbangan. Majoriti terpercik di lautan di mana pemulihan adalah sukar untuk mustahil.

Sebelum menyertai DIU, Kirkendall menjalankan program kesan senjata nuklear di Lawrence Livermore National Laboratory. Dia membandingkan ketidakupayaan yang jelas untuk menguji dan menginstrumen peranti letupan nuklear dengan cabaran hipersonik dan mengingatkan kita bahawa eksperimen dalam makmal atau tetapan penerbangan simulasi tidak selalu "berskala" dengan tepat.

“Ada langkah perantaraan yang hilang. Kami memerlukan terowong angin, ia sangat kritikal. Kami memerlukan ujian penerbangan kesetiaan penuh senjata. Tetapi terdapat keseluruhan jurang di tengah; teknologi khusus ujian yang tidak disepadukan sepenuhnya yang mungkin mengurangkan risiko. Itu yang kami cuba atasi.”

Permintaan HyCAT untuk maklumat (RFI) DIU, meminta "keupayaan kepentingan" termasuk:

• Penerbangan minimum tiga minit dalam persekitaran ujian hipersonik yang berkaitan dengan keadaan penerbangan hampir malar, sekurang-kurangnya 1,000 paun setiap kaki persegi tekanan dinamik.
• Mampu diperakui untuk beroperasi di AS atau julat ujian penerbangan bersekutu di bawah peraturan keselamatan ujian penerbangan sedia ada.
• Jumlah kapasiti muatan percubaan sekurang-kurangnya 20 paun dengan kemudahan untuk kuasa elektrik muatan.

Terdapat beberapa syarikat sektor swasta yang matlamatnya adalah membangunkan pesawat penumpang dan kargo komersial hipersonik menjelang tarikh masa depan yang kabur. Mungkin yang paling terkenal ialah Hermeus, firma yang berpangkalan di Atlanta yang pernah saya tutupi sebelum ini yang telahpun memanfaatkan pembiayaan AFWERX Tentera Udara AS untuk membangunkan kenderaan ujian penerbangan hipersonik berskala suku, membawa muatan yang dipanggil “Kuda suku” dalam perjalanan untuk membuat pesawat hipersonik, yang diduga untuk kegunaan presiden.

"Artikel ujian suku dan separuh itu adalah sesuatu yang boleh membantu DoD," Kirkendall menegaskan. "Kami tidak memerlukan kapal terbang penumpang hipersonik yang matang sepenuhnya untuk menguji hipersonik."

Quarterhorse mempunyai kelebihan dalam berada di puncak penerbangan sebenar dan boleh digunakan semula. Elemen terakhir adalah penting Kirkendall berkata, bukan hanya untuk pertimbangan kos. "Kebolehgunaan semula adalah kunci untuk meningkatkan kaden ujian dan memahami perkara yang baru berlaku dalam ujian."

Dengan memahami "apa yang baru berlaku" dalam ujian, Kirkendall merujuk kepada sejenis pendekatan forensik untuk penyelidikan hipersonik. Memeriksa kenderaan ujian penerbangan dan muatannya selepas penerbangan boleh memintas beberapa had pengumpulan data dan telemetri yang dikaitkan dengan ujian hipersonik.

Perlu diingatkan bahawa DIU bukan hanya meminta prototaip pesawat ujian hipersonik. Ia juga mencari sistem rakaman dan pengukuran penerbangan yang lebih baik termasuk teknologi metrologi atmosfera atas dan berasaskan ruang. DIU telah membawa beberapa keupayaan ke dalam lipatan, penganugerahan Aerostar Technical Solutions' Raven Aerostar belon stratosfera kontrak untuk komunikasi dan penyepaduan muatan sensor tahun lepas. Kirkendall dan lain-lain di DIU juga menekankan bekerja dengan aset DoD sedia ada seperti Global Hawk dron yang Tentera Udara bertujuan semula untuk pengumpulan data jarak hipersonik.

"Kami fikir kami akan melihat banyak pendekatan inovatif untuk mendapatkan data daripada kenderaan ujian hipersonik yang kami tidak fikir sama ada berasaskan angkasa, berasaskan belon atau sesuatu yang lain," kata Major Ryan Weed (USAF), pengarah Portfolio angkasa DIU. Idea-idea inovatif itu, diharapkan akan datang daripada syarikat antarabangsa juga.

DIU sengaja membuka HyCAT kepada firma asing untuk mempercepatkan penyelidikan. "Kami mahu orang itu memohon," Kirkendall mengesahkan. Dia meramalkan suara daripada syarikat daripada pakatan "Five Eyes" (Australia, Kanada, New Zealand, United Kingdom & AS) serta Jerman, Perancis dan Jepun.

Di mana sahaja jawapan datang, mereka memerlukan pemeriksaan menyeluruh. DIU melakukan usaha wajar sebagai perkara rutin tetapi sifat kabur industri pesawat hipersonik bukan pertahanan - yang seperti UAM dan sektor pengangkutan udara supersonik masih belum menghasilkan produk yang boleh dipasarkan - mungkin memerlukan usaha tambahan.

Kirkendall dan Major Reed (juruterbang ujian USAF) kedua-duanya pakar dalam bidang masing-masing dan menekankan bahawa DIU mengekalkan keperluan yang tinggi untuk penilaian kebolehlaksanaan teknikal. "Di DIU ia bukan sekadar kebolehlaksanaan teknikal," tambah Reed. “Ia juga kesihatan syarikat [rakan kongsi]. Bolehkah syarikat itu menyampaikan teknologi yang mereka ada?”

Memandangkan aliran wang persendirian yang terlalu meriah kepada syarikat serupa di ruang UAM, pemaju pesawat hipersonik yang berpotensi mungkin mempunyai kunci kira-kira yang lebih sihat daripada potensi pembangunan produk. Tetapi pendekatan pelbagai aspek DIU untuk menilai calon HyCAT harus memisahkan rumpai daripada sekam, kata pengarahnya.

Major Reed menegaskan bahawa mereka berbuat demikian secara sengaja untuk tidak "menghalang kemajuan syarikat ke arah produk mereka sendiri" Dia berpendapat bahawa satu-satunya cara untuk HyCAT berjaya ialah memfokuskan pada penyelesaian yang pertahanan bukanlah aplikasi utama.

Bercakap mengenai permohonan, kontraktor yang berminat mempunyai masa sehingga Jumaat ini untuk membuat tawaran mereka untuk HyCAT. Apabila saya bercakap dengan Kirkendall dan Reed minggu lalu, mereka hanya menerima segelintir cadangan. "Anda tidak pernah melihat apa-apa yang diserahkan sehingga minit terakhir yang pahit," Kirkendall memberi jaminan. DIU menjangkakan "beberapa dozen" respons.

Jika mereka datang dalam jumlah, wang persendirian di belakang mereka mungkin dibayar kepada jenaka lama tentang hipersonik sebagai "senjata masa depan" selama 60 tahun yang lalu.