Підхід підрозділу оборонних інновацій «Приватні гроші» спрямований на швидке виробництво багаторазових гіперзвукових випробувальних літаків

Велика швидкість за неймовірних температур — не єдине, що ускладнює дослідження гіперзвуку. Занадто мало випробувальної інфраструктури, від аеродинамічних труб до справжніх випробувальних літаків, стримує дослідження. Підрозділ оборонних інновацій робить ставку на ідеї приватного сектора, а капітал приватного сектора може пришвидшити розвиток подій.

Команда Відділ оборонних інновацій (DIU) — це, по суті, внутрішній комерційний прискорювач впровадження технологій Пентагону. Укомплектований поєднанням активних військових і технологічних експертів, він прагне отримати комерційні рішення, масштабовані та застосовані до проблем Міністерства оборони.

Портфель кібернетичних, автономних і космічних технологій, який DIU вдалося перевести на військову службу, є свідченням певного успіху. Побудовані на обіцянках майбутніх прибутків нетрадиційних приватних фірм, ці рішення з’являються та розвиваються за межами оборонних кіл з альтернативним вирішенням проблем і темпами, з якими уряд не може зрівнятися. Це те, що DIU сподівається використати, щоб просунути вперед розгортання військової гіперзвукової техніки.

«Ми знаємо, що приватні гроші використовуються для створення [комерційних] гіперзвукових транспортних засобів для пасажирів і вантажів», — говорить Баррі Кіркендалл, технічний директор DIU з космосу. «П’ять-десять років тому цього не було, а зараз є. Ми хочемо залучити ці приватні інвестиції, ці компанії для Міністерства оборони».

Відповідно, DIU запустив ініціативу під назвою HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testabilities). Він шукає комерційних партнерів для демонстрації прототипу випробувального літака, який може літати та маневрувати зі швидкістю понад 5 Махів, перевозити два експериментальних корисних навантаження, здійснювати «довготривалі» польоти та збирати дані про продуктивність у польоті. Потенційні підрядники мали б здійснити політ протягом 12-24 місяців.

За стандартами гіперзвукових досліджень це коротке вікно. Але враховуючи попит на гіперзвукові випробування та відставання, з яким зараз стикається Америка, це має бути.

«Дослідження гіперзвуку спочатку використовували [американську] ракетну інфраструктуру, полігони, фабрики та конструкторів», — зауважує Кіркендалл. «Ракетна робота не зменшувалася. Що змінилося, так це темп [досліджень] збільшився, і в результаті наша інфраструктура не витримала цього. Таким чином, ми покладаємося на аеродинамічні труби та випробувальні полігони, які практично не доступні. Ми не можемо дозволити собі будувати нову інфраструктуру та нові полігони, тому ми шукаємо інше рішення».

Національна тестова інфраструктура також старіє. А звітом У звіті, опублікованому минулого року Урядовою обліковою службою, зазначено, що 14 із 26 аеродинамічних труб Міністерства оборони, НАСА та Міністерства енергетики, здатних підтримувати гіперзвукові дослідження, були побудовані в 1970-х роках. Будуються нові аеродинамічні труби приватного сектору університет Пердью та в інших місцях, але їх вартість висока, а завершення через роки.

Більше того, наземні та лабораторні випробувальні засоби не можуть дати такої інформації, яку можуть дати реальні літаючі гіперзвукові апарати зі спеціально сконструйованим корисним навантаженням. Гіперзвукова аеродинамічна труба коротка, найдовший триває лічені секунди. Датчики та інструменти, які можна розмістити в тунелях або на тестових статтях, обмежені, що зазвичай дозволяє робити «миттєві знімки» даних, а не триваліші потоки інформації.

Те невелике льотне випробування, яке було проведено з ракетами та кількома гіперзвуковими транспортними засобами, так само обмежено проблемами з датчиками, телеметрією та дальністю польоту. Лише кілька гіперзвукових літальних апаратів можна використовувати багаторазово з великими інтервалами між польотами. Більшість пливе в океан, де відновлення важко або неможливо.

До того як приєднатися до DIU, Кіркендалл керував програмою впливу ядерної зброї в Ліверморській національній лабораторії імені Лоуренса. Він порівнює очевидну нездатність випробовувати та використовувати ядерні вибухові пристрої з проблемою гіперзвуку та нагадує нам, що експерименти в лабораторії чи моделюванні польоту не завжди «масштабуються» точно.

«Відсутній проміжний крок. Нам потрібні аеродинамічні труби, вони критичні. Нам потрібні повні льотні випробування зброї на вірність. Але посередині є ціла щілина; специфічні для тестування технології, які не повністю інтегровані, що може зменшити ризик. Це те, що ми намагаємося вирішити».

Запит HyCAT на інформацію (RFI) від DIU вимагає «можливостей, що представляють інтерес», включаючи:

• Трихвилинний мінімальний політ у відповідному гіперзвуковому випробувальному середовищі з майже постійними умовами польоту, щонайменше 1,000 фунтів на квадратний фут динамічного тиску.
• Здатність бути сертифікованою для експлуатації в США або союзних полігонах льотних випробувань згідно з існуючими правилами безпеки льотних випробувань.
• Загальна експериментальна вантажопідйомність щонайменше 20 фунтів із можливістю електричної енергії корисного навантаження.

Є низка компаній приватного сектора, які мають на меті розробити гіперзвукові комерційні пасажирські та вантажні літаки до деякого туманного майбутнього. Мабуть, найвідомішою є Hermeus, фірма з Атланти, яку я охоплював раніше яка вже залучила фінансування AFWERX ВПС США для розробки гіперзвукового випробувального автомобіля з корисним вантажем під назвою “Кватерхорс” на шляху до створення гіперзвукового авіалайнера, нібито для президентських потреб.

«Ті тестові статті на чверть і половину масштабу можуть допомогти міністерству оборони», — стверджує Кіркендалл. «Нам не потрібен повністю зрілий гіперзвуковий пасажирський літак для тестування гіперзвуку».

Quarterhorse має перевагу в тому, що він як на порозі фактичного польоту, так і багаторазовий. Останній елемент є вирішальним, каже Кіркендалл, не лише з міркувань вартості. «Повторне використання є ключовим фактором для збільшення темпу тестування та розуміння того, що щойно сталося під час тесту».

Розуміючи, «що щойно сталося» в тесті, Кіркендалл натякає на свого роду судово-медичний підхід до гіперзвукових досліджень. Дослідження льотного випробувального транспортного засобу та його корисного навантаження після польоту може обійти деякі обмеження щодо збору даних і телеметрії, пов’язані з гіперзвуковими випробуваннями.

Варто зазначити, що DIU не просто запитує прототип гіперзвукового випробувального літака. Він також шукає кращі системи запису та вимірювання польотів, включаючи метрологічні технології у верхніх шарах атмосфери та космосі. DIU вже привніс певні можливості, нагородження Стратосферні кулі Raven Aerostar від Aerostar Technical Solutions уклали контракт на інтеграцію засобів зв’язку та датчиків минулого року. Кіркендалл та інші в DIU також наголошують на роботі з існуючими активами Міністерства оборони, такими як Global Hawk дрони, які ВПС перепрофільовують для збору даних гіперзвукової дальності.

«Ми думаємо, що ми побачимо багато інноваційних підходів до отримання даних від гіперзвукової випробувальної машини, про яку ми не думали, чи буде вона космічної, повітряної кулі чи чогось іншого», – каже майор Райан Від (USAF), директор Космічний портфель DIU. Сподіваємося, що ці інноваційні ідеї також надходитимуть від міжнародних компаній.

DIU навмисно відкрив HyCAT для іноземних фірм, щоб пришвидшити дослідження. «Ми хочемо, щоб ці люди подали заявку», — підтверджує Кіркендалл. Він передбачає участь компаній з альянсу «Five Eyes» (Австралія, Канада, Нова Зеландія, Великобританія та США), а також Німеччини, Франції та Японії.

Звідки б не надходили відповіді, вони потребуватимуть ретельної перевірки. DIU проводить належну обачність у звичайній справі, але нечітка природа необоронної гіперзвукової авіаційної промисловості, яка, як і сектори UAM і надзвукового повітряного транспорту, ще не виробляла товарну продукцію, може вимагати додаткових зусиль.

Кіркендалл і майор Рід (пілот-випробувач ВПС США) є експертами у своїх відповідних областях і підкреслюють, що DIU підтримує високі вимоги до оцінки технічної здійсненності. «У DIU справа не лише в технічній здійсненності», — додає Рід. «Це також здоров’я компанії [партнера]. Чи може ця компанія надати технологію, яку вона має?»

Враховуючи надмірний потік приватних грошей до подібних компаній у просторі UAM, потенційні розробники гіперзвукових літаків справді можуть мати більш здоровий баланс, ніж потенціал розробки продукту. Але багатогранний підхід DIU до оцінювання кандидатів у HyCAT повинен відокремлювати бур’ян від полови, кажуть його директори.

Майор Рід зазначає, що вони роблять це навмисно, щоб не «заважати просуванню компанії в напрямку власних продуктів». Він вважає, що єдиний спосіб досягти успіху HyCAT — це зосередитися на рішеннях, для яких захист не є основним застосуванням.

Говорячи про заявки, зацікавлені підрядники мають до цієї п’ятниці зробити свої пропозиції для HyCAT. Коли я розмовляв із Кіркендалом і Рідом минулого тижня, вони отримали лише кілька пропозицій. «Ви ніколи не побачите, що щось повертається до останньої гіркої хвилини», — запевняє Кіркендалл. DIU очікує «кілька десятків» відповідей.

Якщо їх таки буде багато, приватні гроші, які стоять за ними, можуть стати причиною старого жарту про те, що гіперзвук є «зброєю майбутнього» протягом останніх 60 років.