Gynybos inovacijų skyriaus „privačių pinigų“ metodu siekiama greitai pagaminti daugkartinio naudojimo hipergarsinius bandomuosius orlaivius

Didelis greitis karštoje temperatūroje nėra vienintelis dalykas, dėl kurio sunku atlikti hipergarsinius tyrimus. Per mažai bandymų infrastruktūros, pradedant vėjo tuneliais ir baigiant tikru skrydžio bandomuoju orlaiviu, riboja tyrimus. Gynybos inovacijų skyrius lažinasi privataus sektoriaus idėjomis ir privataus sektoriaus kapitalu, kad viskas vyktų greičiau.

Šios Gynybos inovacijų padalinys (DIU) iš esmės yra Pentagono vidaus komercinių technologijų diegimo greitintuvas. Jame dirba įvairūs aktyvūs karinio ir technologijų sektoriaus ekspertai. Ji siekia, kad komerciniai sprendimai būtų prieinami, būtų pakeisti ir pritaikyti DoD problemoms spręsti.

Kibernetinių, autonomijos ir kosmoso technologijų portfelis DIU sugebėjo pereiti prie kariuomenės yra tam tikros sėkmės įrodymas. Šie sprendimai, sukurti remiantis netradicinių privačių firmų pažadu gauti pelną, atsiranda ir vystosi už gynybos ribų, sprendžiant alternatyvias problemas ir tokiu tempu, kokio vyriausybė negali prilygti. Būtent tai DIU tikisi panaudoti, kad pajudėtų karinės hipergarsinės sistemos diegimas.

„Žinome, kad privatūs pinigai naudojami [komerciniams] hipergarsiniams keleivių ir krovinių vežimams kurti“, – sako Barry Kirkendallas, DIU kosmoso techninis direktorius. „Prieš penkerius ar dešimt metų taip nebuvo, bet dabar yra. Mes norime panaudoti tas privačias investicijas, tas įmones Gynybos departamentui.

Atitinkamai DIU pradėjo iniciatyvą, pavadintą HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Ji siekia, kad komerciniai partneriai pademonstruotų bandomojo orlaivio prototipą, galintį skristi ir manevruoti didesniu nei 5 machų greičiu, gabenti du eksperimentinius krovinius, atlikti „ilgalaikius“ skrydžius ir fiksuoti skrydžio duomenis. Potencialūs rangovai turėtų skristi per 12–24 mėnesius.

Pagal hipergarsinių tyrimų standartus tai trumpas langas. Tačiau atsižvelgiant į hipergarsinių bandymų poreikį ir atsilikimą, su kuriuo dabar susiduria Amerika, tai turi būti.

„Hipersonikos tyrimai iš pradžių panaudojo [JAV] raketų infrastruktūrą, bandymų poligonus, gamyklas ir projektavimo žmones“, – pastebi Kirkendallas. „Raketų darbas niekada nesulėtėjo. Pasikeitė [tyrimų] tempas, todėl mūsų infrastruktūra negalėjo to atlaikyti. Taigi mes remiamės vėjo tuneliais ir bandymų diapazonais, kurių beveik nėra. Negalime sau leisti kurti naujos infrastruktūros ir naujų asortimentų, todėl ieškome kito sprendimo.

Nacionalinė bandymų infrastruktūra taip pat sensta. A pranešti Praėjusiais metais Vyriausybės apskaitos tarnyba nurodė, kad 14 iš 26 DoD, NASA ir Energetikos departamento vėjo tunelių, galinčių palaikyti hipergarsinius tyrimus, buvo pastatyti aštuntajame dešimtmetyje. Šiuo metu statomi nauji privataus sektoriaus vėjo tuneliai Purdue universiteto ir kitur, tačiau jų kaina yra didelė, o užbaigimas trunka daug metų.

Be to, antžeminės ir laboratorinės bandymų patalpos negali duoti tokios įžvalgos, kokią gali gauti tikrosios skraidančios hipergarsinės transporto priemonės su specialiai sukonstruotomis naudingosiomis apkrovomis. Hipergarsinis vėjo tunelio bėgimas yra trumpas, ilgiausias trunka kelias sekundes. Jutikliai ir prietaisai, kuriuos galima įdėti į tunelius arba ant bandomųjų gaminių, yra riboti, todėl paprastai galima daryti duomenų momentines nuotraukas, o ne ilgesnius informacijos srautus.

Mažas skrydžio bandymas buvo atliktas naudojant raketas ir keletą hipergarsinių transporto priemonių, taip pat ribojamas jutiklių, telemetrijos ir nuotolio iššūkių. Tik keletą hipergarsinių skrydžio transporto priemonių galima pakartotinai naudoti ilgais intervalais tarp skrydžių. Dauguma pliuškenasi vandenyne, kur atsigauti sunku arba neįmanoma.

Prieš prisijungdamas prie DIU, Kirkendall vadovavo branduolinių ginklų poveikio programai Lawrence'o Livermore'o nacionalinėje laboratorijoje. Akivaizdų nesugebėjimą išbandyti ir įtaisyti branduolinių sprogstamųjų įtaisų jis lygina su hipergarsiniu iššūkiu ir primena, kad eksperimentai laboratoriniais arba imituojamo skrydžio nustatymuose ne visada tiksliai nustatomi.

„Trūksta tarpinio žingsnio. Mums reikia vėjo tunelių, jie labai svarbūs. Mums reikia viso ginklo skrydžio patikrinimo. Tačiau viduryje yra visa spraga; konkrečių bandymų technologijos, kurios nėra visiškai integruotos, galinčios sumažinti riziką. Būtent tai ir bandome spręsti“.

DIU „HyCAT“ informacijos užklausa (RFI), reikalaujanti „dominančių galimybių“, įskaitant:

• Mažiausias trijų minučių skrydis atitinkamoje hipergarsinėje bandymo aplinkoje, kai skrydžio sąlygos yra beveik pastovios, kai dinaminis slėgis yra ne mažesnis kaip 1,000 svarų kvadratinei pėdai.
• Gali būti sertifikuotas skraidyti JAV arba gimininguose bandomuosiuose skrydžio diapazonuose pagal galiojančias skrydžių bandymų saugos taisykles.
• Bendra eksperimentinė naudingoji apkrova ne mažesnė kaip 20 svarų su talpa naudingos apkrovos elektros energijai.

Yra keletas privataus sektoriaus įmonių, kurių tikslas yra sukurti hipergarsinius komercinius keleivinius ir krovininius orlaivius iki kažkokios miglotos ateities. Bene geriausiai žinoma yra „Hermeus“, Atlantoje įsikūrusi įmonė, apie kurią kalbėjau anksčiau kuri jau pasinaudojo JAV oro pajėgų AFWERX finansavimu, kad sukurtų ketvirčio masto, naudingą apkrovą nešančią hipergarsinio skrydžio bandomąją transporto priemonę, pavadintą „Kvartalinis arklys“ ruošiasi gaminti hipergarsinį lėktuvą, kuris, kaip manoma, bus skirtas prezidentiniam naudojimui.

„Tie ketvirčio ir pusės masto bandomieji straipsniai yra kažkas, kas gali padėti DoD“, - tvirtina Kirkendallas. „Mums nereikia visiškai subrendusio hipergarsinio keleivinio lėktuvo, kad galėtume išbandyti hipergarsinius įrenginius.

„Quarterhorse“ turi daug pranašumų, nes yra tiek tikrojo skrydžio taške, tiek pakartotinai naudojamas. Pastarasis elementas yra labai svarbus, sako Kirkendall, ne tik dėl išlaidų. „Pakartotinis naudojimas yra labai svarbus norint padidinti bandymo dažnumą ir suprasti, kas ką tik atsitiko bandymo metu.

Suprasdamas, „kas ką tik atsitiko“ teste, Kirkendall užsimena apie tam tikrą teismo medicinos požiūrį į hipergarsinius tyrimus. Ištyrus skrydžio bandomąją transporto priemonę ir jos naudingąją apkrovą po skrydžio, galima apeiti kai kurias duomenų rinkimo ir telemetrijos ribas, susijusias su hipergarsiniais bandymais.

Verta pažymėti, kad DIU prašo ne tik hipergarsinio bandomojo lėktuvo prototipo. Taip pat ieškoma geresnių skrydžių registravimo ir matavimo sistemų, įskaitant viršutinės atmosferos ir kosmoso metrologijos technologijas. DIU jau suteikė tam tikrų galimybių, apdovanojimas „Aerostar Technical Solutions“ „Raven Aerostar“ stratosferiniai balionai praėjusiais metais pasirašė ryšių ir jutiklių naudingosios apkrovos integravimo sutartį. Kirkendall ir kiti DIU darbuotojai taip pat pabrėžia darbą su esamais DoD turtais, tokiais kaip "Global Hawk" bepiločiai orlaiviai, kuriuos oro pajėgos iš naujo skiria hipergarsinio nuotolio duomenims rinkti.

„Manome, kad pamatysime daug novatoriškų metodų, kaip gauti duomenis iš hipergarsinės bandomosios transporto priemonės, apie kurias net nepagalvojome, ar tai kosmoso, oro baliono ar dar kažkas“, – sako majoras Ryanas Weedas (USAF), bendrovės direktorius. DIU kosmoso portfelis. Tikimasi, kad šios naujoviškos idėjos kils ir iš tarptautinių kompanijų.

DIU sąmoningai atvėrė HyCAT užsienio įmonėms, kad galėtų paspartinti tyrimus. „Norime, kad tie žmonės kreiptųsi“, – patvirtina Kirkendall. Jis numato „Penkių akių“ aljanso įmonių (Australija, Kanada, Naujoji Zelandija, Jungtinė Karalystė ir JAV) bei Vokietijos, Prancūzijos ir Japonijos pasiūlymus.

Kad ir iš kur gauti atsakymai, juos reikės nuodugniai patikrinti. DIU atlieka deramą patikrinimą kaip įprastą reikalą, tačiau dėl neaiškios ne gynybos hipergarsinių orlaivių pramonės, kuri, kaip ir UAM ir viršgarsinio oro transporto sektoriai, dar nėra gaminami tinkami produktai, gali prireikti papildomų pastangų.

Kirkendall ir Major Reed (USAF bandomasis pilotas) yra savo atitinkamų sričių ekspertai ir pabrėžia, kad DIU laikosi aukštų techninių galimybių vertinimų reikalavimų. „DIU tai ne tik techninė galimybė“, - priduria Reedas. „Tai taip pat yra [partnerės] įmonės sveikata. Ar ta įmonė gali pristatyti turimas technologijas?

Atsižvelgiant į pernelyg didelį privačių pinigų srautą panašioms įmonėms UAM erdvėje, potencialūs hipergarsinių orlaivių kūrėjai iš tiesų gali turėti sveikesnį balansą nei produktų kūrimo potencialas. Tačiau daugialypis DIU požiūris į HyCAT kandidatų įvertinimą turėtų atskirti piktžoles nuo pelų, sako jos direktoriai.

Majoras Reedas pabrėžia, kad jie tai daro sąmoningai, kad „nekliudytų įmonės pažangai kuriant savo gaminius“. Jis mano, kad vienintelis būdas HyCAT būti sėkmingam yra sutelkti dėmesį į sprendimus, kuriems gynyba nėra pagrindinis pritaikymas.

Kalbant apie paraiškas, suinteresuoti rangovai iki šio penktadienio turi pateikti savo pasiūlymus HyCAT. Kai praėjusią savaitę kalbėjausi su Kirkendall ir Reed, jie gavo tik keletą pasiūlymų. „Niekada nepamatysi nieko, kas būtų paversta iki karčios paskutinės minutės“, – patikina Kirkendall. DIU tikisi „kelių dešimčių“ atsakymų.

Jei jų bus daug, už juos slypintys privatūs pinigai gali būti panaudoti senam pokštui apie tai, kad hipergarsas yra „ateities ginklas“ pastaruosius 60 metų.