Der „Private Money“-Ansatz der Defense Innovation Unit zielt darauf ab, wiederverwendbare Hyperschall-Testflugzeuge schnell herzustellen

Rasante Geschwindigkeit bei glühenden Temperaturen ist nicht das Einzige, was die Hyperschallforschung erschwert. Zu wenig Testinfrastruktur, von Windkanälen bis hin zu tatsächlichen Flugtestflugzeugen, schränkt die Forschung ein. Die Defense Innovation Unit setzt auf Ideen des Privatsektors und Kapital des Privatsektors können Dinge schneller voranbringen.

Das Abteilung für Verteidigungsinnovation (DIU) ist im Wesentlichen der interne Beschleuniger für die Einführung kommerzieller Technologien des Pentagon. Es ist mit einer Mischung aus aktiven Experten des Militär- und Technologiesektors besetzt und versucht, kommerzielle Lösungen in die Tür zu bekommen, zu skalieren und auf DoD-Probleme anzuwenden.

Das Portfolio an Cyber-, Autonomie- und Weltraumtechnologien, das DIU zum Militär überführt hat, ist ein Beweis für einen gewissen Erfolg. Diese Lösungen basieren auf dem Versprechen zukünftiger Gewinne durch nicht-traditionelle Privatunternehmen und entwickeln sich außerhalb von Verteidigungskreisen mit alternativen Problemlösungen und einem Tempo, das die Regierung nicht erreichen kann. Das hofft die DIU zu erschließen, um den Einsatz von militärischer Hyperschalltechnologie voranzutreiben.

„Wir wissen, dass private Gelder verwendet werden, um [kommerzielle] Hyperschalltransporter für Passagiere und Fracht zu bauen“, sagt Barry Kirkendall, technischer Direktor für Raumfahrt bei DIU. „Vor fünf oder zehn Jahren war das nicht der Fall, aber jetzt ist es so. Wir wollen diese privaten Investitionen, diese Unternehmen für das Verteidigungsministerium nutzen.“

Dementsprechend hat DIU eine Initiative namens HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities) gestartet. Es sucht kommerzielle Partner, um einen Prototyp eines Testflugzeugs zu demonstrieren, das mit mehr als Mach 5 fliegen und manövrieren kann, zwei experimentelle Nutzlasten tragen, „Langstreckenflüge“ durchführen und Leistungsdaten während des Fluges erfassen kann. Potenzielle Auftragnehmer müssten innerhalb von 12 bis 24 Monaten fliegen.

Nach Maßstäben der Hyperschallforschung ist es ein kurzes Fenster. Aber angesichts der Nachfrage nach Hyperschalltests und des Rückstands, mit dem Amerika jetzt konfrontiert ist, muss es so sein.

„Die Hyperschallforschung nutzte zunächst die [US-]Raketeninfrastruktur, die Teststände, Fabriken und Designleute“, bemerkt Kirkendall. „Die Raketenarbeit hat nie nachgelassen. Was sich geändert hat, war, dass das [Forschungs-]Tempo gestiegen ist und unsere Infrastruktur damit nicht mehr zurechtkam. Wir stützen uns also auf kaum verfügbare Windkanäle und Teststrecken. Wir können es uns nicht leisten, eine neue Infrastruktur und neue Sortimente aufzubauen, also suchen wir nach einer anderen Lösung.“

Auch die nationale Testinfrastruktur altert. EIN berichten Der letztes Jahr vom Governmental Accounting Office herausgegebene Bericht wies darauf hin, dass 14 der 26 Windkanäle des Verteidigungsministeriums, der NASA und des Energieministeriums, die zur Unterstützung der Hyperschallforschung geeignet sind, in den 1970er Jahren gebaut wurden. Neue privatwirtschaftliche Windkanalanlagen sind im Bau bei Purdue University und anderswo, aber ihre Kosten sind hoch und die Fertigstellung Jahre entfernt.

Darüber hinaus können Boden- und Labortesteinrichtungen nicht die Erkenntnisse liefern, die tatsächlich fliegende Hyperschallfahrzeuge mit speziell angefertigten Nutzlasten liefern können. Durchläufe im Hyperschall-Windkanal sind kurz, die längsten dauern nur wenige Sekunden. Die Sensoren und Instrumente, die in Tunneln oder an Testartikeln platziert werden können, sind begrenzt und ermöglichen im Allgemeinen eher „Schnappschüsse“ von Daten als längere Informationsflüsse.

Die wenigen Flugtests, die mit Raketen und einer Handvoll Hyperschallfahrzeugen durchgeführt wurden, sind in ähnlicher Weise durch Sensor-, Telemetrie- und Reichweitenprobleme begrenzt. Nur wenige Hyperschallflugkörper sind mit langen Intervallen zwischen den Flügen wiederverwendbar. Die Mehrheit landet im Ozean, wo eine Bergung schwierig bis unmöglich ist.

Bevor er zur DIU kam, leitete Kirkendall das Atomwaffenwirkungsprogramm am Lawrence Livermore National Laboratory. Er vergleicht die offensichtliche Unfähigkeit, nukleare Sprengkörper zu testen und zu instrumentieren, mit der Herausforderung von Hyperschall und erinnert uns daran, dass Experimente in Laborumgebungen oder simulierten Flugumgebungen nicht immer genau „skalieren“.

„Da fehlt ein Zwischenschritt. Wir brauchen die Windkanäle, sie sind entscheidend. Wir brauchen den Full-Fidelity-Flugtest von Waffen. Aber da ist eine ganze Lücke in der Mitte; testspezifische Technologien, die nicht vollständig integriert sind und das Risiko verringern könnten. Dem versuchen wir entgegenzuwirken.“

Die HyCAT-Informationsanfrage (RFI) der DIU forderte „Fähigkeiten von Interesse“, einschließlich:

• Dreiminütiger Mindestflug in einer relevanten Hyperschall-Testumgebung mit nahezu konstanten Flugbedingungen mit einem dynamischen Druck von mindestens 1,000 Pfund pro Quadratfuß.
• Kann gemäß den bestehenden Sicherheitsbestimmungen für Flugtests für den Betrieb in den USA oder in alliierten Flugtestbereichen zertifiziert werden.
• Gesamte experimentelle Nutzlastkapazität von mindestens 20 Pfund mit Platz für elektrische Nutzlastleistung.

Es gibt eine Reihe von Privatunternehmen, deren Ziel die Entwicklung kommerzieller Passagier- und Frachtflugzeuge mit Überschallgeschwindigkeit bis zu einem unklaren Datum in der Zukunft ist. Das vielleicht bekannteste ist Hermeus, eine in Atlanta ansässige Firma, über die ich berichtet habe vorher das bereits die AFWERX-Finanzierung der US Air Force in Anspruch genommen hat, um ein nutzlasttragendes Hyperschall-Flugtestfahrzeug im Maßstab XNUMX/XNUMX mit dem Namen „Quarterhorse“ auf dem Weg zum Bau eines Hyperschallflugzeugs, mutmaßlich für den Einsatz durch den Präsidenten.

„Diese Testartikel im Viertel- und Halbmaßstab können dem Verteidigungsministerium helfen“, bestätigt Kirkendall. „Wir brauchen kein voll ausgereiftes Hyperschall-Passagierflugzeug, um Hyperschall zu testen.“

Quarterhorse hat den Vorteil, dass es sowohl an der Schwelle zum tatsächlichen Flug steht als auch wiederverwendbar ist. Letzteres sei entscheidend, sagt Kirkendall, nicht nur aus Kostengründen. „Wiederverwendbarkeit ist der Schlüssel, um die Testfrequenz zu erhöhen und zu verstehen, was gerade in einem Test passiert ist.“

Indem er in einem Test versteht, „was gerade passiert ist“, spielt Kirkendall auf eine Art forensische Herangehensweise an die Hyperschallforschung an. Durch die Untersuchung des Flugtestfahrzeugs und seiner Nutzlast nach dem Flug können einige der mit Hyperschalltests verbundenen Datenerfassungs- und Telemetriebeschränkungen umgangen werden.

Es sei darauf hingewiesen, dass DIU nicht nur nach Prototypen von Hyperschall-Testflugzeugen fragt. Es sucht auch nach besseren Flugaufzeichnungs- und Messsystemen, einschließlich Messtechnologien in der oberen Atmosphäre und im Weltraum. DIU hat bereits einige Fähigkeiten in die Falte gebracht, Verleihung Der Stratosphärenballon Raven Aerostar von Aerostar Technical Solutions hat im vergangenen Jahr einen Vertrag über die Integration von Kommunikation und Sensornutzlast abgeschlossen. Kirkendall und andere bei DIU betonen auch die Arbeit mit bestehenden DoD-Assets wie dem global Hawk Drohnen, die die Air Force für die Erfassung von Hyperschallreichweitendaten umfunktioniert.

„Wir glauben, dass wir eine Menge innovativer Ansätze sehen werden, um Daten von einem Hyperschall-Testfahrzeug zu erhalten, an das wir nicht gedacht haben, sei es weltraumbasiert, ballonbasiert oder etwas anderes“, sagt Major Ryan Weed (USAF), Direktor von Das Raumfahrtportfolio der DIU. Diese innovativen Ideen sollen auch von internationalen Unternehmen kommen.

Die DIU hat HyCAT bewusst für ausländische Firmen geöffnet, um die Forschung weiter zu beschleunigen. „Wir möchten, dass sich diese Leute bewerben“, bestätigt Kirkendall. Er sieht Pitches von Unternehmen aus der „Five Eyes“-Allianz (Australien, Kanada, Neuseeland, Vereinigtes Königreich und USA) sowie Deutschland, Frankreich und Japan vor.

Woher auch immer die Antworten kommen, sie müssen gründlich überprüft werden. DIU führt routinemäßig Due Diligence durch, aber die unscharfe Natur der Nicht-Verteidigungsindustrie für Hyperschallflugzeuge – die wie die UAM- und Überschalllufttransportsektoren noch marktfähige Produkte produzieren muss – kann zusätzliche Anstrengungen erfordern.

Kirkendall und Major Reed (ein USAF-Testpilot) sind beide Experten auf ihren jeweiligen Gebieten und betonen, dass DIU einen hohen Bedarf an technischen Machbarkeitsbewertungen hat. „Bei DIU kommt es nicht nur auf die technische Machbarkeit an“, fügt Reed hinzu. „Es geht auch um die Gesundheit des [Partner-]Unternehmens. Kann dieses Unternehmen die Technologie liefern, die es hat?“

Angesichts des überbordenden Zuflusses privater Gelder an ähnliche Unternehmen im UAM-Bereich könnten potenzielle Entwickler von Hyperschallflugzeugen tatsächlich eine gesündere Bilanz als Produktentwicklungspotenzial haben. Aber der facettenreiche Ansatz der DIU zur Bewertung von HyCAT-Kandidaten sollte die Spreu vom Gras trennen, sagen die Direktoren.

Major Reed weist darauf hin, dass sie dies absichtlich tun, um „dem Fortschritt eines Unternehmens in Richtung seiner eigenen Produkte nicht im Wege zu stehen“.

Apropos Bewerbungen: Interessierte Auftragnehmer haben bis diesen Freitag Zeit, ihre Bewerbungen für HyCAT einzureichen. Als ich letzte Woche mit Kirkendall und Reed sprach, hatten sie nur eine Handvoll Vorschläge erhalten. „Man sieht nie, dass etwas bis zur bitteren letzten Minute abgegeben wird“, versichert Kirkendall. Die DIU rechnet mit „ein paar Dutzend“ Antworten.

Wenn sie zahlreich kommen, könnte das private Geld dahinter den alten Witz über Hyperschall als „Waffe der Zukunft“ der letzten 60 Jahre zunichte gemacht haben.