Försvarsinnovationsenhetens strategi för "privata pengar" syftar till att snabbt producera återanvändbara hypersoniska testflygplan

Blixthastighet vid flammande temperaturer är inte det enda som gör forskning om hypersonic svårt. För lite testinfrastruktur, från vindtunnlar till faktiska testflygplan, begränsar forskningen. Försvarsinnovationsenheten satsar på idéer från den privata sektorn och kapital från den privata sektorn kan få saker att hända snabbare.

Smakämnen Enhet för försvarsinnovation (DIU) är i huvudsak Pentagons interna accelerator för användning av kommersiell teknologi. Bemannad av en blandning av aktiva militär- och teknikexperter försöker den få kommersiella lösningar inom dörren, skalade och tillämpade på DoD-problem.

Portföljen av cyber-, autonomi- och rymdteknik som DIU har lyckats övergå till militären är bevis på viss framgång. Dessa lösningar, som bygger på löftet om framtida vinster från icke-traditionella privata företag, dyker upp och utvecklar utanför försvarskretsar med alternativ problemlösning och takt som regeringen inte kan matcha. Det är vad DIU hoppas kunna utnyttja för att flytta utplaceringen av militär hypersonic framåt.

"Vi vet att privata pengar används för att bygga [kommersiella] hypersoniska transporter för passagerare och gods", säger Barry Kirkendall, DIU:s tekniska chef för rymd. ”För fem eller tio år sedan var det inte så, men det är det nu. Vi vill utnyttja den privata investeringen, de företagen för försvarsdepartementet."

Följaktligen har DIU lanserat ett initiativ kallat HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Det söker kommersiella partners för att demonstrera en prototyp av testflygplan som kan flyga och manövrera på mer än Mach 5, bära två experimentella nyttolaster, genomföra "långvariga" flygningar och fånga prestandadata under flygning. Potentiella entreprenörer skulle behöva flyga inom 12 till 24 månader.

Med hypersonisk forskningsstandard är det ett kort fönster. Men med tanke på efterfrågan på hypersonisk testning och den eftersläpning som USA nu står inför, måste det vara det.

"Hypersonikforskningen utnyttjade initialt [amerikansk] missilinfrastruktur, testområdena, fabriker och designfolk", konstaterar Kirkendall. – Missilarbetet saktade aldrig ner. Det som förändrades var att [forsknings]tempot ökade och som ett resultat kunde vår infrastruktur inte hantera det. Så vi lutar oss åt vindtunnlar och testområden som knappast har någon tillgänglighet. Vi har inte råd att bygga ny infrastruktur och nya utbud så vi letar efter en annan lösning.”

Även den nationella testinfrastrukturen åldras. A rapport utfärdat förra året av Governmental Accounting Office påpekade att 14 av de 26 DoD, NASA och Energy Department vindtunnlar som kan stödja hypersonisk forskning byggdes på 1970-talet. Nya privata vindtunnelanläggningar är under uppbyggnad kl Purdue University och på andra håll men deras kostnad är hög och färdigställande år bort.

Dessutom kan mark- och laboratorietestanläggningar inte ge de insikter som faktiska flygande hypersoniska fordon med specialbyggda nyttolaster kan. Hypersonic vindtunnelkörningar är korta, de längsta varar bara några sekunder. Sensorerna och instrumenteringen som kan placeras i tunnlar eller på testartiklar är begränsade, vilket i allmänhet tillåter data "snapshots" snarare än längre informationsflöden.

Det lilla flygtester som har gjorts med missiler och en handfull hypersoniska fordon begränsas på samma sätt av sensor-, telemetri- och räckviddsutmaningar. Endast ett fåtal hypersoniska flygfordon är återanvändbara med långa intervaller mellan flygningarna. Majoriteten plaskar ner i havet där återhämtningen är svår till omöjlig.

Innan han gick med i DIU drev Kirkendall programmet för kärnvapeneffekter vid Lawrence Livermore National Laboratory. Han jämför den uppenbara oförmågan att testa och instrumentera nukleära explosiva enheter med utmaningen med hypersonic och påminner oss om att experiment i laboratorie- eller simulerade flygmiljöer inte alltid "skalar" exakt.

”Det saknas ett mellansteg. Vi behöver vindtunnlarna, de är kritiska. Vi behöver ett fullständigt flygtest av vapen. Men det finns en hel lucka i mitten; testspecifika tekniker som inte är helt integrerade som kan minska risken. Det är vad vi försöker ta itu med."

DIU:s HyCAT-begäran om information (RFI), efterlyste "kapaciteter av intresse" inklusive:

• Tre minuters minsta flygning i en relevant hypersonisk testmiljö med nästan konstanta flygförhållanden, på minst 1,000 XNUMX pund per kvadratfot dynamiskt tryck.
• Kan certifieras för att fungera i USA eller allierade flygtestområden enligt befintliga flygtestsäkerhetsbestämmelser.
• Total experimentell nyttolastkapacitet på minst 20 pund med utrymme för elektrisk kraft för nyttolast.

Det finns ett antal företag inom den privata sektorn vars mål är att utveckla hypersoniska kommersiella passagerar- och fraktflygplan vid något disigt framtida datum. Den kanske mest kända är Hermeus, ett Atlanta-baserat företag som jag har täckt tidigare som redan har utnyttjat US Air Force AFWERX-finansiering för att utveckla en kvartsskalig, nyttolastbärande hypersonisk flygtestfordon kallad "quarterhorse” på väg att tillverka ett hypersoniskt flygplan, förmodat för presidentens bruk.

"Dessa testartiklar i kvart och halv skala är något som kan hjälpa DoD," bekräftar Kirkendall. "Vi behöver inte ett fullt moget hypersoniskt passagerarflygplan för att testa hypersonic."

Quarterhorse har ett försprång i att vara både på gränsen till faktisk flygning och att vara återanvändbar. Det senare elementet är avgörande, säger Kirkendall, inte bara av kostnadsskäl. "Återanvändbarhet är nyckeln till att öka testkadensen och förstå vad som just hände i ett test."

Genom att förstå "vad som just hände" i ett test anspelar Kirkendall på ett slags rättsmedicinskt förhållningssätt till hypersonisk forskning. Att undersöka flygtestfordonet och dess nyttolast efter flygning kan kringgå några av datainsamlings- och telemetrigränserna förknippade med hypersonisk testning.

Det är värt att påpeka att DIU inte bara frågar efter prototyp av hypersoniska testflygplan. Det letar också efter bättre flygregistrerings- och mätsystem inklusive övre atmosfäriska och rymdbaserade mättekniker. DIU har redan fört in lite kapacitet i fållan, tilldelning Aerostar Technical Solutions Raven Aerostar stratosfäriska ballonger förra året ett kontrakt för kommunikation och sensornyttolastintegrering. Kirkendall och andra på DIU betonar också att arbeta med befintliga DoD-tillgångar som GlobalHawk drönare som flygvapnet återanvänder för insamling av hypersonisk räckviddsdata.

"Vi tror att vi kommer att se många innovativa tillvägagångssätt för att få data från ett hypersoniskt testfordon som vi inte har tänkt på om de är rymdbaserade, ballongbaserade eller något annat", säger major Ryan Weed (USAF), chef för DIU:s rymdportfölj. Dessa innovativa idéer hoppas man också kommer från internationella företag.

DIU har avsiktligt öppnat HyCAT för utländska företag för att ytterligare påskynda forskningen. "Vi vill att de ska ansöka", bekräftar Kirkendall. Han förutser pitcher från företag från "Five Eyes"-alliansen (Australien, Kanada, Nya Zeeland, Storbritannien och USA) plus Tyskland, Frankrike och Japan.

Var svaren än kommer ifrån behöver de noggrann granskning. DIU gör due diligence som en rutinfråga, men den otydliga karaktären hos icke-försvarshypersoniska flygplansindustri – som liksom UAM och överljudsflygsektorn ännu inte har producerat säljbara produkter – kan kräva extra ansträngning.

Kirkendall och Major Reed (en USAF-testpilot) är båda experter inom sina respektive områden och betonar att DIU upprätthåller ett högt krav på tekniska genomförbarhetsbedömningar. "På DIU är det inte bara den tekniska genomförbarheten", tillägger Reed. "Det är också hälsan hos [partner] företaget. Kan det företaget leverera den teknik de har?"

Med tanke på det överflödiga flödet av privata pengar till liknande företag i UAM-utrymmet, kan potentiella hypersoniska flygplansutvecklare verkligen ha en sundare balansräkning än produktutvecklingspotential. Men DIU:s mångfacetterade tillvägagångssätt för att bedöma HyCAT-kandidater borde skilja gräset från agnarna, säger dess direktörer.

Major Reed påpekar att de gör det på ett medvetet sätt för att inte "stå i vägen för ett företags framsteg mot sina egna produkter". Han menar att det enda sättet för HyCAT att bli framgångsrik är att fokusera på lösningar där försvar inte är den primära tillämpningen.

På tal om ansökningar, intresserade entreprenörer har fram till denna fredag ​​på sig att göra sina pitches för HyCAT. När jag pratade med Kirkendall och Reed förra veckan hade de bara fått en handfull förslag. "Du ser aldrig något invänt förrän i den bittra sista minuten," försäkrar Kirkendall. DIU förväntar sig ett "några dussin" svar.

Om de kommer i antal, kan de privata pengarna bakom dem läggas på det gamla skämtet om att hypersonic är "framtidens vapen" under de senaste 60 åren.